UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SEGURIDAD INDUSTRIAL
CURSO: FUENTES DE ENERGÍA NUEVAS Y RENOVABLES
DOCENTE: Ing. ELVIS ERYCK RAMÍREZ RIVERA MSc.
TRABAJO DE INVESTIGACION I NVESTIGACION “DISEÑO DE LUCES DE EMERGENCIA, CON
GENERADOR
HIDRAULICO CASERO”
EJECUTADO POR:
- Chero Aparicio Jean Carlos - Chinchay Carrion Wagner - López Rivera Haves - Mantilla Liviapoma Sony SULLANA 2016
INDICE
INTRODUCCION. RESUMEN. 1.0 INFORMACION GENERAL. 1.a NOMBRE DEL PROYECTO. 1.b ANTECEDENTES. 1.c OBJETIVOS. 1.d JUSTIFICACION. 2.0 PLANTEAMIENTO DEL DISEÑO PELIMINAR. 2.1 DISEÑO DEL GENERADOR HIDRAULICO. 2.2 ANALISIS DEL DISEÑO CONSTRUIDO. 2.3 DE LOS COSTOS. 3.0 DESARROLLO DEL DISEÑO. 3.1 COMO SE HIZO EL GENERADOR HIDRAULICO. 3.2 PROCEDIMIENTO PARA HACER EL GENERADOR HIDRAULICO CASERO. 3.3 COMO FUNCIONA EL GENERADOR HIDRAULICO.
INTRODUCCIÓN
RESUMEN
En este proyecto denominado “DISEÑO DE GENERADOR HIDRÁULICO CASERO PARA LUCES DE EMERGENCIA” se han desarrollado varias etapas y
aquí las nombramos en forma resumida:
Cortado de la madera.
Construcción de la turbina y polea.
Construcción del prototipo del generador.
Incentivando la creativa y prevención.
En cuanto al diseño se requieren de medidas para cortar las maderas y distribuir las cucharas en el disco, además de los diámetros de la polea y la colocación exacta del motor para hacer tensión en la liga. Todo el sistema es accionado por la turbina y la caída del agua. El producto terminado tiene un costo mínimo y se pueden utilizar en su mayoría materiales reciclados, además es resistente tanto al golpe del agua como a la humedad.
CONCLUSIONES
-
El proyecto es sencillo y económicamente posible construirlo.
-
Requiere conocimientos básicos de hidráulica, física, electrónica.
-
A mayor altura, mayor potencia se puede generar en el motor.
-
Las luces abastecen la falta de suministro de electricidad en casos de emergencia.
RECOMENDACIONES
-
El generador debe tener una estructura sólida, fuerte y consistente.
-
Debe soportar mucha humedad, escoger la madera adecuada, y materiales inoxidables.
-
El motor debe aislarse de las gotas de agua.
1.- INFORMACION GENERAL 1. a NOMBRE DEL PROYECTO “DISEÑO
DE LUCES DE EMERGENCIA, CON GENERADOR
HIDRAULICO CASERO” 1. b
ANTECEDENTES
La energía hidráulica ha sido una de las primeras fuentes de energía utilizadas para reducir la carga de trabajo del hombre y de los animales. Los primeros molinos de agua fueron probablemente molinos de eje vertical destinados a la molienda de grano, conocidos como molinos nórdicos o molinos griegos
1.c OBJETIVOS.
OBJETIVO PRINCIPAL
Diseñar luces de emergencia a partir de un generador hidráulico casero.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Aprovechar la energía potencial de la caída del agua en temporadas de lluvia.
Debido a que la electricidad en temporadas de lluvias intensas en los hogares suele quedar inhabilitada, se puede abastecer una porción del alumbrado de los hogares con ayuda de un generador hidráulico.
Demostrar que se puede obtener electricidad en una situación de emergencia de bajo costo.
Incentivar la creatividad y prevención.
1. d JUSTIFICACIÓN.
Nuestro proyecto es una alternativa de energía renovable que puede ser usado en los hogares cuando existe una situación de emergencia, por ejemplo: en la serranía piurana se avecinan temporadas intensas de lluvia, donde el suministro de energía eléctrica muchas veces se ve afectado, por lo tanto nuestra preocupación por aquellos hogares hacia este problema nos incentiva a buscar una medida de prevención para que esta situación se minimice y sea más seguro y ayudar a reducir la contaminación, porque usualmente se utilizan lámparas con combustibles fósiles; el riego de usar velas para alumbrar los hogares cuando hay lluvias intensas incrementa porque los habitantes están concentrados en alejar el agua de sus casas y no pueden prevenir la ciada de una vela en algún material inflamable y que se quema con rapidez. Los materiales para su construcción son muy accesibles y pueden encontrarse en cualquier parte de la casa, desde un juguete para obtener un motor hasta la tienda de la esquina para comprar las cucharas de plástico.
2.- PLANTEAMINETO DEL DISEÑO PRELIMINAR.
Se consideraron muy fáciles de conseguir los materiales para la construcción del generador hidráulico. Los materiales a utilizar en primer lugar fueron: trozos de madera, 2 CD’s, motor de 12V, 2 tapas de botella plásticas, 16 cucharitas plásticas, 1 liga, Silicona
en barra, pegamento, foco, tornillos. 2.1 DISEÑO DEL GENERADOR HIDRÁULICO. 2.1.a TAMAÑO DE LA BASE
Está compuesta por 4 pedazos de madera: 2 trozos de 4cm de ancho x 15cm de largo y 1 cm de espesor; 2 trozos de 4cm de ancho x 25 cm de largo, y 1 cm de espesor.
El soporte de la turbina consta de 2 maderas de 27 cm de largo x 4cm de ancho y 1.5 cm de espesor.
El diseño del generador hidráulico debe ser resistente frente a la caída del agua a una altura considerable.
19 cm
4x1.5x27 cm
4x1x15 cm
4x1x25 cm
2.1.b PROPORCION DEL GENERADOR HIDRÁULICO
El generador hidráulico debe estar puesto sobre una caída de agua como mínimo 1.5 metros, el agua debe caer directamente en las paletas de las cucharas que componen la turbina de nuestro proyecto. 2.1.c TURBINA
La turbina consta de 16 cucharas distribuidas paralelamente que van a captar el flujo del agua, estas moverán una polea que a su vez accionará en motor de 12 voltios el cual encenderá las luces de emergencia.
2.1d CAPACIDAD GENERADA:
Debe ser suficiente para alimentar a un foco LED de 8 V o 3 V, entonces antes de realizar el proyecto debemos medir la cantidad de voltaje que generamos con ayuda de un multitester. Dependiendo del voltaje definiremos el foco que utilizaremos.
2.2 ANALISIS DEL DISEÑO CONSTRUIDO
Los generadores hidráulicos son poco usados en los hogares, convierten la energía potencial del agua disponible a una cierta altura en energía mecánica para mover un generador eléctrico o también pueden aprovechar la energía cinética del movimiento de las masas de agua, pero nuestro diseño se basa en el aprovechamiento de la energía potencial. El suministro de electricidad en los hogares se ve afectado por lluvias intensas en la serranía piurana, los habitantes deben encender lámparas, velas, linternas, todo incluye un gasto a largo plazo: combustible, velas, pilas, etc. Los problemas ambientales que surgen son: uso de combustibles fósiles para las lámparas, uso de pilas para las linternas (una vez acabado el tiempo de vida de las pilas, los pobladores no tienen un buen manejo de residuos y muchas de ellas no son recicladas), el uso de velas puede ocasionar un incendio, es un peligro que se debe afrontar cuando no se tiene cuidado. Este proyecto es un prototipo que puede llevarse a gran escala, ejemplo: cuando no se dispone de electricidad se pueden aprovechar la caída de agua producto de lluvias intensas o de quebradas, y concentrar toda el agua en un solo flujo de caída que alimente a una turbina, esta a su vez generará energía capaz de abastecer más focos o en otro caso almacenar la energía en baterías portátiles. 2.2.a PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA POTENCIAL
La energía potencial gravitatoria es la energía asociada con la fuerza gravitatoria. Esta dependerá de la altura relativa de un objeto a algún punto de referencia, la masa y la fuerza de la gravedad. En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Con el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos /que aprovechaban
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. El agua en su caída a dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transfiere la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
2.2.b PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
La turbina compuesta por cucharas se moverá de forma constante debido a la caída del agua recibida por las mismas, pero existe una interrogante: ¿De dónde se obtendrá la caída de agua más cercana? Los techos de las casas ubicadas en lugares donde las lluvias son constantes tienen canaletas, estas canaletas pueden ser aprovechadas para ubicar en un punto nuestro generador y así mover la turbina para generar energía eléctrica en el motor y encender nuestras luces de emergencia para abastecer el corte de energía eléctrica.
Otra forma de hacer funcionar el proyecto es construyendo a una escala mayor para mover turbinas en cauces de ríos o quebradas, en este caso la energía aprovechada será la cinética; la fuerza del agua es increíble y se puede generar electricidad para almacenarla en batería o abastecer más focos para una variedad mayor de casas, así no se dependerá del peligro que puede generar una vela o la contaminación que generan las pilas y los combustibles fósiles.
MATERIALES INDISPENSABLES
Una propiedad que debe considerarse al seleccionar los materiales es la resistencia a la humedad y al golpe producido por la caída de agua. A. MATERIAL PARA LA ESTRUCTURA B. RESISTENCIA A LA HUMEDAD C. RESISTENCIA A LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS
A. MATERIAL PARA LA ESTRUCTURA
Se necesitan materiales estructurales para que la base y el soporte tengan y conserven una configuración y una forma dada, y sea duradera por mucho tiempo. Los materiales estructurales incluyen: Trozos de madera reciclados, una varilla de metal inoxidable u otro material resistente, tornillos de 2 cm. B. RESISTENCIA A LA HUMEDAD
La madera tiene la característica de absorber el agua en su estructura y no se deteriora con facilidad si se escoge la madera adecuada. El motor debe estar aislado de las gotas del agua ya que este se puede oxidar y lo cables debidamente aislados con cinta negra. La turbina está hecha de plástico y las cucharas son flexibles lo que las ayuda a resistir la caída del agua además este material no se deteriora con facilidad frente a la humedad. C. RESISTENCIA A LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS
Las lluvias intensas suelen darse por temporadas y con ellos suelen manifestar corrientes de aire muy fuertes, si nuestro generador hidráulico no está debidamente sujetado a la superficie los problemas estarían relacionados con, la turbina puede colapsar por acción de la fuerza del viento. la turbina tiene que estar bien sujetada a la varilla para que el proceso sea lo más eficientemente posible.
2.3 DE LOS COSTOS ITEM
DESCRIPCIÓN
PRECIO TOTAL (S/)
1
Madera
Reciclados
2
CD’s
Reciclados
3
Motor de 12 voltios
4.00
4
Tapas de botellas
Recicladas
5
Cucharas de plásticos
1.50
6
Liga
0.20
7
Silocona en barra
2.00
8
Pegamento
2.10
9
Led
Reciclado
10
Tornillos
1.00
11
Varilla de metal
1.00
12
Cables reciclados
Reciclados
13
Soporte para motor
Reciclado
TOTAL
S/ 11.80
3.0 DESARROLLO DEL DISEÑO 3.1 COMO SE HIZO EL GENERADOR HICRAULICO
Gran parte de nuestro generador esta construido con materiales reciclables a fin de reducir la contaminación y costos.
Madera: - 2 trozos de 4x15x1 cm - 2 trozos de 4x25x1 cm - 2 trozos de 4x27x1.5 cm - 2 circulos de madera de 11 cm de diámetro - 1 circulo de madera de 10cm de diámetro
2 CD’s
16 cucharas de plástico.
1 varilla de metal inoxidable de 20cm de largo.
2 tapas plásticas de botella.
1 liga.
1 motor de 12 voltios.
1 polea para el motor.
Cable.
1 foco led.
8 tornillos.
2 barras de silicona.
3 pegamentos.
Soporte para motor. Puede ser reciclado o cualquier pedazo de lata que pueda ayudar a fijar el motor a la madera.
3.2
PROCEDIMIENTO PARA HACER EL GENERADOR HIDRÁULICO CASERO.
a) El primer paso que se realizo fue cortar madera reciclada para la base, formando un rectángulo y se ajustan con los tornillos. b) Luego se cortó madera reciclada para el soporte y se entornillaron perpendicularmente a los trozos de 25x4x1 cm de la base. Para esto también se deben hacer dos orificios a 2 cm del extremo de los trozos de 27x4x1.5 cm de modo que la varilla pase a través de ellos sin dificultad. c) Para la polea se cortaron dos círculos de 11 cm de diámetro y un circulo de 10 cm y se pegaron en forma de un sándwich quedando el circulo más pequeño entre los dos mayores diámetros. d) Para el diseño de la turbina se dividió un disco en 16 partes con líneas para colocar en cada línea las cucharas, pegándolas con silicona caliente a modo que las cucharas queden en una posición óptima para recibir la caída del agua. Sobre esto se coloca otro disco para que tenga más resistencia a la caída del agua, tomar en cuenta que en el centro debe quedar un orificio para que pase la varilla sin problema alguno. Una vez hecha la turbina se atraviesa la varilla y se coloca 2 tapas de botella de modo que están sean atravesadas por la varilla. e) Para unir la turbina al soporte, la varilla debe pasar por los dos orificios que hicimos en las tablas de 4x27x1.5 cm. Entre los dos soportes debe quedar nuestra turbina y a un extremo la polea. La turbina y la polea de madera
deben estar unidas a la varilla y estos tres elementos deben girar libre en el soporte, se pegaron con silicona y soldadura al frio. f) El motor debe unirse la misma dirección de la polea de madera con ayuda de una lámina de metal se fijó el motor debajo de la polea. Se debe tomar en cuenta que la liga debe tener la tensión suficiente para mover tanto la polea de madera como la polea del motor. g) Finalmente se conecta con cable el motor a un foco Led.
3.3
COMO FUNCIONA EL GENERADOR HIDRAULICO
Con la captación del flujo del agua de las canaletas que caen sobre las cucharas de la turbina generara un movimiento que mueve la polea y a su vez mueve un motor de 12 voltios para generar energía eléctrica que alimenta un Led ante una eventual emergencia.
VENTAJAS
-
La construcción de la estructura es muy económica.
-
Fácil de trasladarse.
-
Su construcción es rápida y sencilla.
-
El generador hidráulico casero es una alternativa contra la reducción del consumo de combustibles fósiles en lámparas, y también el uso de pilas en linternas, etc.
-
Ayuda a minimizar riesgos de incendios por acción de una vela.
-
Su construcción y funcionamiento no emiten contaminantes.
DESVENTAJAS
-
Su uso es limitado por las temporadas de lluvia.
-
El proyecto está dirigido a una zona en específica.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
http://comunidad.eduambiental.org/file.php/1/curso/contenidos/docp df/capitulo17.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=bI5B6BJrPwk
