Tecnologia 3º ESO: Proyecto Aerogenerador Este guión es orientativo para darte una idea general, pero es bien seguro que tendrás que resolver algunas cuestiones a medida que avances en el proyecto. Lo desarrollaremos durante el segundo trimestre, por lo que hay tiempo de sobra. Como en todo proyecto, hay una primera fase de investigación, de consulta de libros, información en internet, etcétera Objetivo Diseñar y construir la maqueta de una aerogenerador de eje horizontal de tres palas, imitando a aquellos que existen en las zonas que hemos explicado en clase, Cádiz, Málaga, etc. Condiciones ñ Debe producir una tensión de al menos 0,5 V. o suficiente energía eléctrica para iluminar un LED. (se explicará en clase qué es un LED, ahora mismo esto no es importante) ñ Debe llevar los mismos elementos básicos que posee un aerogenerador auténtico y debe intentar imitarlo en cuanto a forma, es decir, debe estar escalado. ñ Debe incorporar un mecanismo de transmisión multiplicador de velocidad. ñ Altura máxima del poste: de 35 a 40 cm Información básica Un aerogenerador es la máquina que se encarga de convertir la energía cinética del viento en energía eléctrica. El funcionamiento de un aerogenerador es muy sencillo. El viento mueve las palas del aerogenerador y a través de un sistema mecánico de engranajes hacen girar el rotor. La energía mecánica rotacional del rotor es transformada en energía eléctrica por el generador. (esto lo hace un motor directamente, en el dibujo de abajo está etiquetado como generador de corriente, ése es el motor.) Sus partes principales son: La góndola- carcasa que protege las partes fundamentales del aerogenerador ñ Las palas del rotor que transmiten la potencia del viento hacía el buje. ñ El buje que es la parte que une las palas del rotor con el eje de baja velocidad. ñ Eje de baja velocidad que conecta el buje del rotor al multiplicador. Su velocidad de giro es muy lenta. ñ El multiplicador, permite que el eje de alta velocidad gire mucho más rápido que el eje de baja velocidad. ñ Eje de alta velocidad, gira a gran velocidad y permite el funcionamiento del generador eléctrico. ñ El generador eléctrico que es una de las partes mas importantes de un
aerogenerador. Transforma la energía mecánica en energía eléctrica ñ El controlador electrónico, es un ordenador que monitoriza las condiciones del viento y controla el mecanismo de orientación. (esto no lo vamos a hacer) ñ La unidad de refrigeración, mecanismo que sirve para enfriar el generador eléctrico. (esto no lo vamos a hacer) ñ La torre que es la parte del aerogenerador que soporta la góndola y el rotor. ñ El mecanismo de orientación, está activado por el controlador electrónico, la orientación del aerogenerador cambia según las condiciones del viento. (esto es un dato teórico que ya vimos en clase, no haremos este mecanismo).
Fase constructiva aerogenerador Construyendo las palas del aerogeneradores Elegir el tamaño correcto! Para elegir el tamaño de las palas del aerogenerador, debes saber, que tienen una longitud aproximadamente igual a la mitad de la altura de la torre. Emplearemos tuberías de PVC para construir tanto la torre del aerogenerador, como las palas, pues este es un material ligero, resistente y barato. Como sabes, los aerogeneradores tienen tres palas, aunque construiremos cuatro. De este modo, tendrás uno de reserva por si alguno te sale mal. 1. Corta una pieza de tubería de la misma longitud que las palas 2. Se aconseja que el grosor de las tuberías sea un quinto de la longitud de las palas. Es decir, que si las palas miden, por ejemplo, 35 cm de longitud, la tuberías debe tener 7 cm de grueso. 3. Dibuja un rectángulo de cartulina cuya longitud sea igual a la de las palas, y cuyo ancho sea igual a la cuarta parte que la longitud total de la circunferencia de la tubería, pues necesitas cuatro palas. a) Recuerdas la fórmula de circunferencia? Longitud circunferencia= 2* pi * radio de tubería. b) Así, por ejemplo: si la tubería tiene 7 cm de diámetro, L = 2*3,14*2,5 = 21'98 cm c) Halla la cuarta parte del valor de la circunferencia. En este caso Ancho = 21,98/4=5,5 cm 4. Ahora utiliza ese pedazo de cartulina a modo de plantilla, fijándolo sobre la tubería y trazando con un lápiz las cuatro divisiones que debemos obtener. De este modo podrás dividir en cuatro partes iguales la tubería. 5. Dibuja sobre la cartulina la forma de la pala. a) Para dibujar la pala, debes dibujar en la base un pequeño rectángulo de unos pocos cm de lado (debes calcularlo tú) como el señalado por la flecha en la imagen. La zona sombreada será una de nuestras cuatro palas. b) Recuerda, el ancho de esta plantilla es la cuarta parte de la circunferencia de la tubería.
c) En la fotografía puedes ver el diseño real de una de las palas d) En las siguiente fotografía puedes ver ya una de las palas terminadas. La segunda comenzando desde arriba. Sólo resta taladrar dos orificios por donde pasarán los tornillos que sujetan las palas al rotor. El tamaño de esos orificios será el mismo que el de los tornillos de ajuste. Construyendo el rotor El rotor es la pieza que gira. Debes construir una pieza circular de madera los suficientemente amplia como para albergar las tres palas. La pieza será de chapa de madera de 3 mm. Si encuentras otro material más resistente, pero a la vez ligero, se admite. Debes fijar cada pala con dos tornillos y sus correspondientes tuercas y arandelas. No olvides que debes perforar un orificio central por el que debe pasar el eje rotor, que será una varilla roscada de 6 mm de grueso, previamente cortada según la longitud deseada.
La varilla roscada se ajusta con dos tuercas. Una a cada lado del disco rotor, con sus correspondientes arandelas, de modo que una actúa de tuerca y otra de contratuerca. En la siguiente fotografía, para que parezca más real, puedes adosar una pieza que cubra el disco del rotor. En la fotografía se pone la pieza antes de adosar el eje rotor, pero no debes hacerlo después. Fíjate en un detalle. Hay un pequeño triángulo que puedes adosar con tuercas y tornillos entre las tres palas. Este triángulo le da mucha estabilidad a las palas, pues impide que se muevan cuando gire el rotor. Si lo añades, hazlo antes de insertar la varilla, pues debe ser perforado. Construyendo la góndola La góndola es la parte del aerogenerador que está sobre la torre y soporta el rotor con sus palas, así como el mecanismo multiplicador de velocidad y demás instrumentos. Sobre una plataforma de madera, debes construir una estructura que soporte el rotor con sus aspas. Aquí tienes un ejemplo, aunque puedes crear otras ideas... Varilla roscada Torre de PVC
En uno de los extremos de la varilla roscada, que hace de eje rotor, irán las palas, mientras que en el otro se debe adosar una polea que servirá para el mecanismo multiplicador. La góndola se podría cubrir con una tapa de plástico de una botella, por ejemplo. Multiplicador El multiplicador de velocidad mostrado se corresponde con un sistema de poleas doble, que permite crear el efecto de multiplicación de velocidad con más garantía. Una primera polea (en lo alto) transmite el movimiento circular hasta un eje situado a mitad de altura. Este eje tiene acoplada otra polea idéntica a la primera, que a su vez transmite el movimiento al generador. Este, al moverse, genera una corriente eléctrica que llevará energía hasta un LED que actúa como una luz de testigo.
INFORME DE PRÁCTICAS (a entregar al final del trimestre) 1. Objetivo: Definir el problema. Qué se va a hacer? 2. Investigación a) Qué es un aerogenerador y qué función tiene? b) Tipos básicos de aerogeneradores. c) Indica las partes básicas de un aerogenerador y explica brevemente la función que tienen, es decir, se trata de que describas el funcionamiento del aerogenerador. d) La multiplicadora es esencial en un aerogenerador, descríbela e indica cuál es su función. 3. Descripción del funcionamiento de la solución. 4. Planos a) Bocetos generales. Todos los miembros del grupo deben hacer aportaciones. Se valorará el haber realizado una perspectiva escalada y el uso del ordenador (Sketchup, es un programa gratuito de diseño de google). b) Planos de detalle y despiece. c) Planos acotados. d) Esquema eléctrico y del mecanismo. (esto olvidadlo por ahora, lo veremos en clase en Enero) 5. Planificación a) Lista de materiales (detalles de su uso). b) Lista de herramientas que necesitarías. c) Hoja de procesos (pasos de fabricación). d) Indica las normas de seguridad básica que debes seguir. 6. Diario: cada día, se entregará al profesor unas anotaciones que indiquen los progresos del grupo. Valoración: Se trata de valorar el resultado final tras realizar las pruebas finales Qué tenéis que hacer para el día 7 de enero? Muy fácil: 1.- Leeros muy bien la información básica. 2.- Del INFORME DE PRÁCTICAS, hacer los puntos 1 y 2. (son meramente teóricos) 3.- Traer hecho un BOCETO (un boceto NO es un plano a escala, es un dibujo a mano alzada) donde pueda apreciarse el modelo de aerogenerador que queréis hacer. También debéis traer herramientas para dibujo, ya que empezaremos con los planos en Enero.