“Eficiencia de una Turbina Eolica de baja potencia empleando Material reciclado Operando en la Ciudad de Juliaca”

(1)

UNIVERSIDAD ANDINA

“NESTOR CACERES VELASQUEZ “

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS

ESCUELA PROFESIONAL DE

INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

“EFICIENCIA DE UNA TURBINA EOLICA DE BAJA POTENCIA EMPLEANDO

MATERIAL RECICLADO OPERANDO EN LA CIUDAD DE JULIACA”

PRESENTADO POR:

Dr. Ing. BENJAMIN CHUQUIMAMANI QUINTO.

Juliaca

–

Perú

(2)

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

I. ASPECTOS GENERALES 1.1.- TITULO

“EFICIENCIA DE UNA TURBINA EÓLICA DE BAJA POTENCIA EMPLEANDO MATERIAL RECICLADO OPERANDO EN LA CIUDAD DE JULIACA.”

1.2.-AUTOR

Benjamín Chuquimamani Quinto

1.3.-LINEA DE INVESTIGACIÓN Energías Renovables

1.4.-FECHA Abril del 2018

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1.- ANALISIS DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

El incremento de la utilización de las energías renovables como solución a la crisis energética que en nuestro planeta, deja abierta la propuesta de nuevas tecnologías de aprovechamiento, el trabajo de investigación propone la mejora de la eficiencia en el diseño de una turbina eólico de baja potencia a utilizarse en la ciudad de Juliaca y zonas rurales donde no llega la red eléctrica, el modelo propuesto consiste en diseño aerodinámico de los perfiles de los alabes.

2.3.-PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

PROBLEMA GENERAL

¿Sera eficiente una turbina eólica de baja potencia con empleo de material reciclado operando en la ciudad de Juliaca?

PROBLEMA ESPECIFICOS

1.- ¿Será posible construir una turbina eólica de baja potencia empleando materiales reciclados en la ciudad de Juliaca?

2.- ¿Será posible mejorar la potencia de la turbina eólica con diseño aerodinámico de los álabes?

(3)

2.3.-JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

1.-JUSTIFICACIÓN TÉCNICA

En la actualidad las turbinas eólicas de baja potencia existentes en la ciudad de Juliaca es en calidad de prueba construidos con tubos de PVC y metálicos. El presente trabajo de investigación se propone un modelo con material reciclado (botellas PET) y alabes aerodinámicos.

2.-JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA

Con el empleo de material reciclado en la construcción de la turbina eólica de baja potencia, será económica el costo.

3.- JUSTIFICACIÓN SOCIAL

El modelo propuesto turbina eólica de baja potencia es para generar energía eléctrica para ahorro de energía o donde no cuenten con red eléctrica y es limpio no contamina el medio ambiente.

III. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN. OBJETIVO GENERAL

Determinar la eficiencia de la turbina eólica de baja potencia construido con material reciclado en la ciudad de Juliaca

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.- Construir una turbina eólica de baja potencia empleando material reciclado botellas plásticas en la ciudad de Juliaca

2.- Determinar la potencia de la turbina eólica que genera operando en la ciudad de Juliaca

3.- Determinar las características del modelo propuesto frente otros modelos existentes

IV. HIPOTESIS Y VARIABLES

HIPOTESIS GENERAL

La turbina eólica de baja potencia construida con material reciclado es eficiente operando en la ciudad de Juliaca

HIPOTESIS ESPECÍFICAS

(4)

2.- La turbina eólica de baja potencia construida con materiales reciclados genera potencia aerodinámica y transforma energía eléctrica

3.- Las características obtenidas del modelo propuesto es comparable con otros modelos existentes

VARIABLES

1.-VARIABLE INDEPENDIENTE - Turbina eólica de baja potencia - Material reciclado.

2.-VARIABLE DEPENDIENTE - Potencia

- Eficiencia

V. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA INVESTIGACIÓN

5.1. MARCO TEÓRICO

5.1.1.- Turbina Eólica

Una turbina eólica o turbina de viento es una turbomáquina que permite la transferencia de energía del viento al rotor. La captación de la energía eólica se realiza mediante la acción del viento sobre las palas, las cuales están unidas al eje a través de un elemento denominado rotor, pudiéndose hacer una clasificación de los mismos según la posición de su eje de giro respecto a la dirección del viento y se pueden clasificar en:

- Aeroturbinas de eje horizontal y de eje vertical.

- Sistemas especiales.

5.1.2.- Clasificación de aerogeneradores

a) aerogenedores de eje horizontal

Los aerogeneradores de eje horizontal son lo más utilizados y son los más comunes que se encuentran en los grandes parques eólicos donde se puede llegar a usar este tipo de aerogeneradores por encima de 1 Mw de potencia.

Son máquinas rotacionales en el que el movimiento se produce por la energía cinética del viento (11), Con relación a los aerogeneradores de eje horizontal, se encuentran varios tipos de los cuales se nombran a continuación:

 De una sola alabe

(5)

 De tres alabes

 De alabes múltiples (molino de viento de granja de estados unidos)

 Bicicleta de hojas múltiples

 Contra el viento

 A favor del viento

 Savonius trasversal al viento

 Paletas trasversales al viento

 Difusor

 Concentrador

b) Aerogeneradores de eje vertical

Los aerogeneradores de eje vertical tienen una ventaja con respecto a los de eje horizontal la cual les permite adaptarse a cualquier dirección del viento. Estos aerogeneradores operan con vientos de baja velocidad en el cual no superan las 200RPM. Otra característica de los aerogeneradores de eje vertical es que son mucho más fácil de reparar ya que todos los elementos de transformación de la energía del viento se encuentran a nivel del suelo. Algunos tipos de aerogenerador de eje vertical son:

 Savonius

 Savonius de alabes múltiples

 De copa

 Darrieus

 Deflector

5.2.-MARCO CONCEPTUAL

Se refiere a la definición de términos a usar: : Energía cinética (Joule)

: Masa de aire (Kg)

V : Velocidad del viento (m/s) Ρ : Densidad del aire (Kg/m3₎

: Área de captación de aire (m2₎

(6)

: Potencia aerodinámica (W)

: Potencia disponible por área del rotor (W/m2₎

ɳ : Eficiencia del rotor : Potencia total (W) : Diámetro del rotor (m) : Fuerza de arrastre : Fuerza de sustentación : Velocidad angular (rpm)

VI. DISEÑO METODOLOGICO 6.1.- TIPO DE INVESTIGACIÓN

- Según su propósito es aplicado y tecnológico - Según su estrategia es experimental

6.2.- MATERIALES DE EXPERIMENTO 6.3.- PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO

6.4.- TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS TÉCNICAS.- Prueba de experimentación.

(7)

6.5. MATRIZ DE CONSISTENCIA

TITULO: “EFICIENCIA DE UNA TURBINA EOLICA DE BAJA POTENCIA EMPLEANDO MATERIAL RECICLADO

OPERANDO EN LA CIUDAD DE JULIACA”

AUTOR: Dr. Ing. BENJAMÍN CHUQUIMAMANI QUINTO

PROBLEMAS

OBJETIVOS HIPOTESIS VARIABLES

PROBLEMA GENERAL

¿Sera eficiente una turbina eólica

de baja potencia con empleo de

material reciclado operando en la

ciudad de Juliaca?

PROBLEMA ESPECIFICOS

1.- ¿Será posible construir una

turbina eólica de baja potencia

empleando materiales reciclados

en la ciudad de Juliaca?

2.- ¿Será posible mejorar la

potencia de la turbina eólica con

diseño aerodinámico de los

álabes?

3.- ¿Cómo se relacionara la

potencia del modelo propuesto y

modelos exixstentes en la ciudad

de Juliaca?

OBJETIVO GENERAL

Determinar la eficiencia de la

turbina eólica de baja potencia

construido con material reciclado

en la ciudad de Juliaca

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.- Construir una turbina eólica

de baja potencia empleando

material reciclado botellas

plásticas en la ciudad de Juliaca

2.- Determinar la potencia de la

turbina eólica que genera

operando en la ciudad de

Juliaca

3.- Determinar las

características del modelo

propuesto frente otros modelos

existentes

HIPOTESIS GENERAL

La turbina eólica de baja potencia

construido con material reciclado

es eficiente operando en la ciudad

de Juliaca 4.2. HIPOTESIS

ESPECIFICAS

1.- Es posible construir una turbina

eólica de baja potencia empleando

material reciclado para su

operatividad en Juliaca

2.- La turbina eólica de baja

potencia construidos con

materiales reciclados genera

potencia aerodinámica y transforma

energía eléctrica

3.- Las características obtenidas

del modelo propuesto es

comparable con otros modelos

existentes

1.-VARIABLE INDEPENDIENTE

- Turbina eólica de baja potencia

- Material reciclado.

2.-VARIABLE DEPENDIENTE

- Potencia

(8)

VII. PRESUPUESTO

7.1.- PRESUPUESTO

ITEM

DESCRIPCIÓN

COSTO S/.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 Revisión bibliográfica

Redacción proyecto de investigación

Diseño de la turbina eólica

Adquisición de equipos y materiales

Instalación de la turbina eólica con generador eléctrico

Prueba de Funcionamiento

Medición de velocidad

Mediciones de voltaje y amperios

Análisis y contrastación de resultados

Redacción final

50,00

60,00

100,00

200,00

300,00

100,00

150,00

50,00

120,00

TOTAL

S/ 1180,00

7.2.- FINANCIAMIENTO

VIII. . CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

8.1.- ACTIVIDADES PRINCIPALES

TABLA DE ACTIVIDADES

CÓDIGO DESCRIPCIÓN

DURACIÓN

(SEMANAS)

1

2

3

4

5

6

7

8 Revisión bibliográfica

Redacción proyecto de investigación

Presentación de proyecto y revisión

Evaluación y aprobación

(9)

8.2. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

1

Revisión_{bibliográfica} X X X

2

Redacción proyecto_{de investigación} X X

3

Presentación de_{proyecto y revisión} X X

4

Evaluación y_aprobación X X X

5

Ratificación y_resolución X

6

Desarrollo de la_{investigación} X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

7

Redacción del_{informe final} X

8

Presentación X

ABRIL 2018 A NOVIEMBRE 2018 SEMANAS

(10)

IX. ESTRUCTURA TENTATIVA DEL INFORME FINAL

PORTADA

CARATULA

ÍNDICE

RESUMEN (ABSTRACT)

INTRODUCCIÓN

CAPITULO I

EL PROBLEMA, OBJETIVOS E HIPOTESIS

1. PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN

1.1. Análisis de la situación problemática

1.2. Definición del problema, tipo, nivel

1.3. Planteamiento del problema

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general

2.2. Objetivos específicos

3. SISTEMA DE HIPOTESIS Y VARIABLES

3.1. Hipótesis general

3.2. Hipótesis especificas

3.3. Variables

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL

1. MARCO TEÓRICO

1.1. Antecedentes

1.2. Bases teóricas del estudio

2. MARCO CONCEPTUAL

CAPITULO III

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

1. Tipo de investigación

2. Técnicas e instrumentos

3. Procedimientos

(11)

CAPITULO IV

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

1. Resultados y discusión

2. Conclusiones

3. Sugerencias o recomendaciones

4. Referencias bibliográficas

Anexos

X. BIBLIOGRAFIA

[1] Arévalo D. “Diseño y construcción de un aerogenerador eólico de eje vertical tipo

savonius utilizando tubería de PVC”. Artículo científico. 2016

[2] Sáenz J. S., Macías D. F., “Diseño y construcción de un prototipo de aerogenerador

eólico de eje vertical soportado por cojinetes magnéticos”. Tesis de grado. 2016

[3] Ramírez C. A., Saavedra A. J., Ramos C. A., “Modelado y estimación de parámetros de

un Sistema de generación eólico de baja potencia”. Artículo científico. 2013

[4] González H., Valcárcel J. P., Sánchez A., “diseño y construcción de un generador eólico

de energía eléctrica continua”. Articulo. 2011

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