Fsica General I

Cdigo de curso: FS-120

Profesora: Carmenza Esquivel Escobar

Estudiantes: Isaac Arroyo Valeria Saboro Javier Chacn

Fecha de presentacin: martes 11 de agosto, Semana 14

Introduccin

Las turbinas elicas han sido de gran utilidad a lo largo de la historia ya que producen energa limpia, esta genera energa mediante la energa cintica que produce gracias a las corrientes de aire, este tipo de turbinas elicas comenz en la edad medieval usando las corrientes de aire para mover las aspas de los molinos para poder moler el trigo. Las turbinas modernas se comenzaron a fabricar alrededor de 1880 y despus de 100 aos se optimizo su uso.Nuestro grupo se ha interesado por este tema ya que es una fuente de energa renovable y que es muy amigable con el ambiente lo cual ha llamado nuestra atencin y queremos investigar todo lo posible sobre las turbinas elicas.

Objetivo General Investigar todo lo posible sobre las turbinas elicas

Objetivos especficos Investigar sobre la historia de las turbinas elicas. Realizar un informe sobre los usos de estas. Indagar sobre las industrias que las producen. Investigar sobre su vida til.

DesarrolloTurbinas Elicas; su inventor y la poca.Charles Francis Brush, fue el inventor de la primera turbina elica. Fue uno de los pioneros de la industria elctrica americana. Nacio en Elucid Township, Ohio. La primera turbina fue inventada en el invierno del 1887. El dimetro de su rotor era de 17 metros y tena 144 palas fabricadas de madera de cedro. Tuvo una vida hbil de 20 aos, los cuales paso conectada a unas bateras que Charles mantena en su stano. Esta turbina generaba una potencia de 12Kw.Funcionamiento de las TurbinasUna turbina debe contar con ciertos elementos principales para su funcionamiento correcto. Algunos de estos son el rotor, una caja de engranajes, un generador, una gndola, una torre, equipo de control y un sistema de proteccin y control. 1. Rotor: est hecho normalmente de fibras de vidrio, plstico reforzado o madera, consiste en palas de superficie aerodinmicas. La cantidad de energa que una turbina elica producir est determinada sobre todo por el dimetro de este rotor. Las palas son giratorias para conseguir un cierto ngulo de ataque con respecto al viento, para as controlar la velocidad de giro del rotor e impedir que ste gire con vientos que son o demasiado altos o demasiado bajos para producir electricidad. Las turbinas del viento modernas de gran escala se equipan normalmente de rotores de tres palas con extensiones de 42 a 80 metros de dimetro.2. Caja de Engranajes: se utiliza para aumentar la frecuencia para la produccin elctrica.3. Generador: Convierte el movimiento de rotacin de las palas de la turbina elica en electricidad. La electricidad se transfiere a la siguiente etapa usando el cableado as sea para almacenar, envi a la red o para el uso directo. La magnitud del generador depende de la longitud de las palas de la turbina elica: cuanto ms largas sean las palas, ms energa se genera.4. Gndola: protege la caja multiplicadora, el generador y otros componentes de los elementos. La gndola se puede retirar para operaciones de mantenimiento.5. Equipo de control y monitoreo: alinea la turbina elica con el viento. Existen ciertos mecanismos especiales para desorientar la turbina en caso de vientos peligrosamente elevados.6. Sistemas de proteccin y control: consiste desde interruptores, fusibles y reguladores de la carga de bateras hasta sistemas computarizados de control de sistemas de orientacin.7. Torre: eleva las turbinas sobre las corrientes de aire turbulentas cerca de la tierra y permite capturar un viento de mayor velocidad. El diseo de torre es crtico, pues deben ser tan altas como de 40 y 100 metros, tambin deben ser fuertes para as facilitar y permitir el acceso a la turbina para su mantenimiento.Tipos de turbinas Elicas y vida til de los mismos.Hay 2 tipos principales de turbinas elicas, las turbinas de eje vertical, o Savonius, que convierten la fuerza del viento en torsin sobre un eje vertical. Son menos eficientes que las torres horizontales, pero no es necesaria una torre muy alta. Tampoco es necesario orientarlo hacia el viento ya que sus palas verticales reciben viento de todas direcciones. Al estar instaladas en el suelo tambin tienen un mantenimiento ms fcil al de su contraparte. Las turbinas de eje horizontal o los famosos molinos de viento normalmente cuentan con 3 aspas. Se llaman Aerogeneradores en la actualidad y presentan rotores enormes, hasta 126 metros de dimetro. Por lo general son puestas en grupos para lograr una mayor produccin de electricidad. Cuentan con un sistema de control y monitoreo a distancia, lo cual permite optimizar su eficiencia. Una torre de turbina horizontal se debe direccionar hacia el viento para lograr una mxima cantidad energa. La altura de estas tambin permite que reciban vientos con ms velocidad. Estos modelos si cuentan con un costo ms alto de instalacin y mantenimiento y deben estar constantemente reorientndose hacia el viento y otro problema es su perfil visual muy marcado.Las turbinas horizontales tienen una vida til de 20 aos en promedio. No se sabe exactamente cul es su causa del fin de su funcionamiento ya que no han estado en vigencia lo suficiente para determinarse. Aun as, se deben mantener las partes mecnicas dentro de estos. El generador y los rotores son las partes que se les debe dar ms mantenimiento. Estas tienden a llenarse de polvo o desalinearse. Tambin el freno puede fallar y causar que la turbina rote a velocidades extremas con condiciones ambientales extremas. La torre en si no necesita de mucho mantenimiento ya que sirve como una fundacin slida para las partes mecnicas arriba. Se debe cuidar que las aspas no entren en desbalance por algn tipo de agrupamiento de contaminacin area. Estas torres tambin tienen un impacto de ndole ambiental ya que si un ave vuela cerca y termina chocando contra alguna de las aspas, puede desnivelar el equilibrio y causar que la torre colapse. Para prevenir esto cuentan con sistemas computarizados que miden el balance de las aspas y la direccin del viento para poder alinearse remotamente o avisar si es necesaria alguna reparacin.Las turbinas verticales requieren muchos cuidados similares a las horizontales, pero el proceso es mucho ms simple ya que no se ocupan orientar. El hecho de estar plantadas en el suelo tambin significa que un ingeniero puede revisar y mantener las partes sin ponerse en riesgo subiendo una torre de hasta 10 metros llena de engranajes y partes mviles. Tambin es un riesgo en estos modelos una condicin de viento extrema o de un desbalance, pero esto es ms fcil de mantener por su cercana al suelo. Ambos tipos de aspas tienen un impacto para la avifauna de donde sea que instalen, y no se puede evitar al instalar cualquier tipo de aerogenerador.Este efecto es mucho ms pronunciado ya que su eficiencia viene de su altura. Ambas requieren de un mantenimiento constante de las partes y son revisadas por lo menos una vez cada 2 semanas por ingenieros para buscar fallas mecnicas o elctricas.Mantenimiento, Soluciones y Problemas de equipoSe recomienda el cuidado y revisin de las turbinas constante y la lubricacin es absolutamente fundamental ya que permite el movimiento de las aspas con mayor precisin.Uno de los problemas ms importantes que presenta el equipo es la mala instalacin de los ejes. Esto puede causar que vibre la maquinaria y en el proceso, daarla. La alineacin geomtrica es esencial a la hora de construir las torres ya que varan las condiciones de operacin. Precisa inspeccionar por lo menos varios meses despus constantemente para corregir cualquier error lo antes posible. Si no se presenta un arreglo inmediato entonces es recomendado apagar toda la maquinaria para evitar mayores daos.Otra cosa que mantener en consideracin es donde se colocan las turbinas. Los cambios de clima bruscos, constantes lluvias o completa sequedad pueden ocasionar pequeos daos que se pueden volver en problemas ms serios.Al construir e instalar una turbina elica, el mayor problema que encuentran los ingenieros son las vibraciones que estas generan. Es de suma importancia calibrar los componentes varios veces antes de poner la torre en funcin.SolucionesUtilizar algo como el viento puede provocar inconstancias en la turbina y pueden descalabrar los ejes del motor. Es imposible saber que tan fuerte va a soplar el viento, especialmente en un lugar que sufre de condiciones de climas aleatorios. Por esto es importante despus de vientos fuertes o de una tormenta, revisar el equipo para evitar futuros daos. Tambin se instalan aparatos para percibir vibraciones y registrarlos en un software, para calcular posible dao. Al medir la frecuencia de las vibraciones el sistema puede determinar si hay algn componente desalineado o desequilibrados.

Conclusin

En muchas partes del mundo se trata de mejorar al medio ambiente. Costa Rica se incluye. Gracias a la tecnologa que hoy nos rodea, podemos crear energa renovable en cuestin de minutos. Con el agua y el viento que siempre nos rodean, creamos energas capaces de abastecer un pueblo, hasta una cuidad. Las turbinas elicas, son un claro ejemplo, de muchos, para la energa renovable. Desde un hogar hasta parques elicos estn haciendo el cambio. Empresas, que disean y crean estas maquinas capaces de cambiar al mundo para dejar de usar energa y daar al medio ambiente. Se debe pensar en futuro verde. Para el porvenir, debe de crear aerogeneradores que duran ms. Si nos ponemos a pensar 20 aos no es nada. Si se quiere crear un ambiente totalmente verde se debe alargar la vida til de estos aparatos. Crear ms y mejores parques elicos. Maquinas ms estables, que resistan fuertes vientos y tormentas para as crear un mejor futuro.

Bibliografa

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Apndice