TRABAJO DE TECNOLOGIA
HIDROELECTRICA
SARA DANIELA BERNAL
CASTRILLON
COLEGIO RICAURTE I.E.D
SARA DANIELA BERNAL
CASTRILLON
SANDRA PATRICIA ACOSTA
PARDO
MARIA TATIANA NIÑO
SANCHEZ
MARIA KATHERINE
RODRIGUEZ QUEVEDO
COLEGIO RICAURTE I.E.D
AREA: TECNOLOGIA
BOGOTA D.C 2014
CONTENIDO
1. PROBLEMA
1.
PROBLEMA
Como se genera energía eléctrica a partir del agua
2.
Definición del problema
La tuba del agua, la
función es captar el agua del en base para introducirlo a la turbina, esta
compuesto por sistemas de válvulas obaipas y tuberías de presión, la tubería es
de acero de 10 metros y 50 centímetros de diámetro y 142 metros de largo y conduce
el agua a una caja espiral, la caja tiene diámetro variable para mantener la
presión del agua en forma contante al chocar con la turbina, el volumen de agua
que se necesita para la turbina es de 690000litros por segundo, el peso de la
turbina es de 300 toneladas, la turbina al girar transforma la energía cinética
del agua en energía mecánica, luego por medio del tubo de succión se conduce el
agua al canal de evacuación, el generador tiene un eje inferior que transmite
la rotación de la turbina al rotor, el rotor pesa 1760 toneladas y un diámetro
de 15 metros, 93 centímetros para el generador de 50 gers y 15 metros, 96
centímetros para el generador de 60 ger de frecuencia consta de un estator que
pesa 988 toneladas para el mantenimiento estas se retiran del sistema eléctrico
y los técnicos procede a su mantenimiento, se llena de agua en 2 etapas. 1
etapa: la compuesta tiene una presión, la cual se equilibra, se llena de agua
el tuvo de succión, la caja espinal turbina y parte de la tubería de presión
permite el equilibrio hidráulico con aguas abajo, en la parte de arriba se
procede a llenar el total de tuberías de presión, permitiendo el agua que hay
en el embase pueda fluir en la tubería de presión, caja espiral, tuvo de
succión hacia el rio y se aprovecha el agua para que puedan girar la rueda de
la turbina, para esto tiene que ver una diferencia de altura en el agua del
caudal de aguas arribas y aguas abajo, en el generador se crea un campo
magnético mediante la aplicación de una corriente continua en el rotor de
generador lo cual se le suma movimiento rotativo provoca una tensión en el
estador o parte fija del generador y hace circular la corriente, una vez
conectada al sistema este generador genera en 18000 voltios, es elevada a 5000
voltios salen 8 líneas de transmisión, 4 para un punto determinado y las otras
4 para otro.
4.
Recopilación de datos
Ley de faraday
la ley de faraday de inducción electromagnética se basa en los
experimentos de Michael faraday realizo en 1831 y establece que el voltaje
inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con
la que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie
cualquiera con el circuito como borde:
En general, estas centrales
aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un
cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico.
El agua en su caída entre dos niveles, del cauce se hace pasar por una turbina
hidráulica la cual transmite la a un generador donde se transforma en energía
eléctrica.
Una turbina hidráulica es una
turbomaquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa
atraves de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido
mediante un eje mueve directamente una maquina o bien un generador que
trasforma la energía mecánica en eléctrica, así son el ongano fundamental de
una central hidroeléctrica.
Polea para la transmisión de energía
Relación de velocidades
Donde:
Un alternador es una máquina
eléctrica, capaz de transformar energía
mecánica en energía
eléctrica, generando una corriente
alternamediante inducción
electromagnética.
5.
Análisis de datos
Teniendo en cuenta, la altura con la que caerá. El agua y la
relación de transmisión de las poleas podemos generar electricidad.
-
Madera
Poliuretano
9. FOTOS MATERIALES, PRUEBAS,PROTOTIPO
motor con polea o rotor
prueba de bomba con turbina
turbina
adaptación del motor y la turbina
prueba de motores con rotores prendiendo un led dando energía al otro motor por medio de una pila se utilizaron los rotores ya que las poleas se soltaban demasiado . pero aun así no se tenia la suficiente fuerza para mover la turbina
comenzando desde cero lista para pintar y decorar
CONTENIDO
1. PROBLEMA
2. DEFINICION DEL
PROBLEMA
3. ELEMENTOS DEL
PROBLEMA
4. RECOPILACIÓN DE
DATOS
5. ANALISIS DE DATOS
6. CREATIVIDAD
7. MATERIALES Y
8. COSTO DE LOS
MATERIALES
9. FOTOS DE LOS PROTOTIPOS
BIBLIOGRAFIA
1.
PROBLEMA
Como se genera energía eléctrica a partir del agua
2.
Definición del problema
Elaborar un modelo o
prototipo donde se muestre el funcionamiento de una hidroeléctrica. Según la
ley de faraday si haces pasar constantemente un material conductor atraves de
un campo magnético se genera una diferencia de potencial (un voltaje en dicho
conductor).
Cuando se tiene un
motor eléctrico de imanes permanentes que tiene imanes pegados en la armadura,
al hacer girar el rotor del motor esta cortando líneas de flujo magnéticas y
por lo tanto induciendo un voltaje en el devanado o cableado del rotor, entre
mas rápido gire el motor mas voltaje tendrá a la salida utilizaremos la caída
del agua pera girar el rotor y generar electricidad.
3. Elementos del problema
Se investiga sobre los
principios de la corriente eléctrica a partir del agua, como funciona y en que
consisten estos principios. Ley de
faraday, como funciona una central, técnicas del poliuretano, turbinas
hidráulicas, fundamentos físicos, poleas de transmisión de energía, y el
alternador.
Faraday tiene una ley
de inducción electromagnética hizo esos experimentos en 1831 y establece que el
voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la
rapidez con la que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una
superficie cualquiera con el circuito como borde.
Con esta información se lleva acabo la
explicación del prototipo y la elaboración del trabajo escrito y un
conocimiento sobre todo el proceso que esta información influye para este
proyecto.
La tuba del agua, la
función es captar el agua del en base para introducirlo a la turbina, esta
compuesto por sistemas de válvulas obaipas y tuberías de presión, la tubería es
de acero de 10 metros y 50 centímetros de diámetro y 142 metros de largo y conduce
el agua a una caja espiral, la caja tiene diámetro variable para mantener la
presión del agua en forma contante al chocar con la turbina, el volumen de agua
que se necesita para la turbina es de 690000litros por segundo, el peso de la
turbina es de 300 toneladas, la turbina al girar transforma la energía cinética
del agua en energía mecánica, luego por medio del tubo de succión se conduce el
agua al canal de evacuación, el generador tiene un eje inferior que transmite
la rotación de la turbina al rotor, el rotor pesa 1760 toneladas y un diámetro
de 15 metros, 93 centímetros para el generador de 50 gers y 15 metros, 96
centímetros para el generador de 60 ger de frecuencia consta de un estator que
pesa 988 toneladas para el mantenimiento estas se retiran del sistema eléctrico
y los técnicos procede a su mantenimiento, se llena de agua en 2 etapas. 1
etapa: la compuesta tiene una presión, la cual se equilibra, se llena de agua
el tuvo de succión, la caja espinal turbina y parte de la tubería de presión
permite el equilibrio hidráulico con aguas abajo, en la parte de arriba se
procede a llenar el total de tuberías de presión, permitiendo el agua que hay
en el embase pueda fluir en la tubería de presión, caja espiral, tuvo de
succión hacia el rio y se aprovecha el agua para que puedan girar la rueda de
la turbina, para esto tiene que ver una diferencia de altura en el agua del
caudal de aguas arribas y aguas abajo, en el generador se crea un campo
magnético mediante la aplicación de una corriente continua en el rotor de
generador lo cual se le suma movimiento rotativo provoca una tensión en el
estador o parte fija del generador y hace circular la corriente, una vez
conectada al sistema este generador genera en 18000 voltios, es elevada a 5000
voltios salen 8 líneas de transmisión, 4 para un punto determinado y las otras
4 para otro.
4.
Recopilación de datos
Ley de faraday
la ley de faraday de inducción electromagnética se basa en los
experimentos de Michael faraday realizo en 1831 y establece que el voltaje
inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con
la que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie
cualquiera con el circuito como borde:
Donde es el campo eléctrico, dl es el elemento
infinitesimal del contorno cb, es la densidad de campo magnético y s es una
superficie arbitraria, cuyo borde es c. las direcciones del contorno c y de da
están dadas por la regla de la mano derecha
La ley de faraday junto con las otras
leyes de electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell,
unificando así al electromagnetismo.
Imagen que un conductor en movimiento
de longitud l se desliza a lo largo de un conductor estacionario en forma de u con
una velocidad v. el flujo magnético que penetra la espira aumenta. En
consecuencia, se induce una fem en el conductor o movimiento y circula una
corriente por la espira.
Si la velocidad de v alambre en
movimiento tiene una dirección que forma un ángulo. Con el campo B es
innecesaria la forma general para la ecuación.
Como funciona la central
Es una central hidroeléctrica se
utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el
resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechan la
corriente de los ríos para mover una rueda.
En general, estas centrales
aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un
cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico.
El agua en su caída entre dos niveles, del cauce se hace pasar por una turbina
hidráulica la cual transmite la a un generador donde se transforma en energía
eléctrica.
Sus características principales son:
-
Potencias que se función del desnivel
existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo
de la central, y del caudal máximo turbinable.
-
La energía garantizada en un lapso
determinado generalmente un año, que esta en función del volumen útil del
embalse, de la pluviométrica anual y de la potencia instalada.
Clasificación de las centrales
-
Según su capacidad, las centrales
puede clasificarse en cuatro tipos
-
Grandes centrales: potencia superior
a los 5mv
-
Pequeña centrales: potencias mayor a
1mw pero inferior a 5mv
-
Mini centrales: potencia superior a
los 100kw pero menor, 1mv
-
Micro centrales: potencia mayor a 1
,kkw inferior a los 100kw
-
Hidrocargadores: potencia menor 1, bw
genero eléctrica en corriente continua.
Poliuretano
Es la mezcla de dos elementos que son
poliol y definil metano dis isocionato que al unirse forma una solución la cual
crece por una reacción isotérmica que forma el poliuretano por medio de moldes
o cuando yo esta la reacción. Cortarlo. Debe manejarse en un ambiente con
ventilación por que el proceso genera gases tóxicos.
Turbina hidráulica
Una turbina hidráulica es una
turbomaquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa
atraves de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido
mediante un eje mueve directamente una maquina o bien un generador que
trasforma la energía mecánica en eléctrica, así son el ongano fundamental de
una central hidroeléctrica.
Fundamento físico
El flujo
magnético (Φ) a través de cada espira de las bobinas que constituyen el inducido
tiene por valor el producto de la intensidad
de campo (B), por la superficie de la espira (s) y por el coseno del ángulo formado por el plano que contiene a
esta y la dirección del campo magnético (cos φ), por lo que el flujo en
cada instante será:
Como por otra parte tenemos que siempre que se produce una
variación del flujo magnético que atraviesa a una espira se produce en ella una F.E.M. (E) inducida cuyo valor es igual a la velocidad de variación del
flujo, por tanto tendremos que,
El signo menos delante de E expresa que, según la Ley
de Lenz, la corriente inducida se opone a la variación del flujo que la
genera.
Si la fuerza electromotriz inducida en una espira es igual a E, la fuerza electromotriz
total (ETOT) es igual a:
Siendo n el número total de espiras del inducido.
La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales de la
máquina se obtiene multiplicando la velocidad de rotación (número de vueltas
por segundo) del inductor por el número de pares de polos del inducido (en el
caso ilustrado, 2).
Polea para la transmisión de energía
Relación de velocidades
La transmisión de
movimientos entre dos ejes mediante poleas está en función de los diámetros de
estas, cumpliéndose en todo momento:
Donde:
D1 Diámetro de la
polea conductora
D2 Diámetro de la
polea conducida
N1 Velocidad de giro
de la Polea Conductora
N2 Velocidad de giro
de la Polea Conducida
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||||
Un alternador es una máquina
eléctrica, capaz de transformar energía
mecánica en energía
eléctrica, generando una corriente
alternamediante inducción
electromagnética.
Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo
magnético variable se crea una tensión
eléctrica inducida cuya polaridad
depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.
Un alternador es un generador de corriente alterna que funciona
cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere
energía. En España se utilizan alternadores con una frecuencia de 50 Hz, es
decir, que cambia su polaridad 50 veces por segundo.
5.
Análisis de datos
Teniendo en cuenta, la altura con la que caerá. El agua y la
relación de transmisión de las poleas podemos generar electricidad.
Las hidroeléctricas son el medio más eficiente de generar energía
descubierto hasta ahora ya que el
impacto ambiental a comparación de otros procesos no es tan grande ya que se
aprovecha solo la energía con la que cae el agua y esta no sufre ninguna
modificación a su estructura. La energía es enviada a un transformador que la
aumenta de 18000v a 50000 v y se encarga de promover a ciudades enteras.
La ley de faraday también se basa en otras leyes de
electromagnetismo y fue incorporada en las ecuaciones de maxwell, unificando al
electromagnetismo.
Una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para
generar energía eléctrica. Estas centrales aprovechan la energía gravitatoria
que posee la masa del agua de un cauce natural de un desnivel. El agua pasa en
su caída entre dos niveles del cauce, pasa por una turbina hidráulica la cual
transmite a un generador y se transforma en energía eléctrica. Las centrales se
clasifican en grandes centrales, pequeñas centrales, mini centrales, micros
centrales y Hidrocargadores.
Una turbina hidráulica es una turbomaquina motora hidráulica,
aprovecha la energía de un fluido que pasa atraves de ella, produce un
movimiento rotativo, transferido a un eje mueve directamente un generador que
transforma la energía mecánica a energía eléctrica.
La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los
terminales de la maquina se obtienen multiplicando la velocidad de rotación
(número de vueltas por segundo) del inductor por el número de pares de
polos del inducido (en el caso ilustrado, 2).
Un alternador es una maquina eléctrica, capaz de transformar energía
mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alternamediante
inducción electromagnética.
6.
Creatividad
Una forma de mostrar las cosas de manera poco vista y agradable,
que permite al observador ver la compleja simplicidad de una central
hidroeléctrica, pensamos mostrarla como un cuadro donde se vea el proceso
7.
Materiales y tecnologías
-
Madera
-
Vidrio o plástico
-
Manguera de plástico transparente
-
Silicona
-
Poliuretano
-
Tornillos
-
Ladrillo de maqueta
-
Motor
-
Polea
-
Turbina hidráulica
-
Bomba
-
Bombillo
-
Cable
Poliuretano
Es la mezcla de dos elementos que son
poliol y definil metano dis isocionato que al unirse forma una solución la cual
crece por una reacción isotérmica que forma el poliuretano por medio de moldes
o cuando yo esta la reacción. Cortarlo. Debe manejarse en un ambiente con
ventilación por que el proceso genera gases tóxicos.
8. Costos de materiales
Madera: ya se tenía Vidrio más caja hecha en vidrio: $33.000
Manguera de plástico
transparente: $3.362
Entrada para la bomba: $1.810
Silicona: $3.100 Tornillos: $600
Motor: $5.000
Turbina:
$9.000
Bombas: ya la teníamos Leds:
1.900 Poleas: 2.000
Piñones:
2.500
9. FOTOS MATERIALES, PRUEBAS,PROTOTIPO
decoración
ajustando vidrio principal
ajustes de ubicación de bomba y creación del segundo tanque
listo para comenzar a montar todo. al ubicar la turbina en la caja donde evitaría que el agua saliera por todas parte la presión del agua no fue suficiente para que la turbina girara lo cual utilizamos un motor con mas potencia el cual se conecto por medio de unos cables a una pila ubicada en la parte trasera del prototipo en
donde también estaba la conexión de la bomba la cual se le hizo un ajuste para que cuando la bomba estuviera conectada prendiera el bombillo al mismo tiempo el motor aria girar la turbina mientras cae el agua asciendo como si el agua estuviera dando la energía
al probarlo nos dimos cuenta de que había muchas fugas de agua donde se encontraba la turbina y donde se encontraba la caja de vidrio que en ella esta la bomba lo cual decidimos poner la bomba dentro de una bolsa llena de agua para que no hubiera mas filtraciones de agua
ya a lo ultimo ubicamos el vidrio principal en su lugar
ya terminado damos por echo que no funciono ya que hay demasiadas filtraciones y tenemos que tomar energía en vez de producirla
segunda maqueta
donde también estaba la conexión de la bomba la cual se le hizo un ajuste para que cuando la bomba estuviera conectada prendiera el bombillo al mismo tiempo el motor aria girar la turbina mientras cae el agua asciendo como si el agua estuviera dando la energía
eres gay
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