Proyecto Generador Electrico Casero

PROYECTO: GENERADOR HIDROELÉCTRICO CASERO

PROFESORA: SARA PALOMINOCURSO: CIENCIA Y AMBIENTE

INTEGRANTES:

Colegio Parroquial: “NIÑO JESUS DE PRAGA”

INDICE

Resumen.........................................................................................................

Planteamiento del problema.........................................................................

Objetivos........................................................................................................

Importancia.....................................................................................................

Marco teórico.................................................................................................

Hipótesis.........................................................................................................

Materiales y métodos.....................................................................................

Materiales.......................................................................................................

Método:...........................................................................................................

Resultado.......................................................................................................

Discusión........................................................................................................

Conclusión.....................................................................................................

Revisión bibliografica....................................................................................

Agradecimiento..............................................................................................

ANEXOS..........................................................................................................

Colegio Parroquial: “NIÑO JESUS DE PRAGA”

INTRODUCCION:

La electricidad que se genera aprovechando la energía del agua (primero

potencial y luego mecánica) se llama hidroelectricidad. "Hidro", viene del latín y

significa agua.

Este tipo de energía eléctrica se produce en plantas generadoras conocidas

como centrales hidroeléctricas. En estas, en términos simples, la fuerza

ejercida por un caudal de agua que cae sobre las hélices de una turbina hace

girar un generador que va acoplado a ella, produciendo electricidad.

La primera central o planta generadora hidroeléctrica que produjo electricidad

para consumo público se instaló en Inglaterra (1880). Sin embargo, la energía

del movimiento del agua ya se usaba para hacer girar ruedas hidráulicas que

hacían funcionar máquinas sencillas como un molino.

Las mejoras en los generadores y turbinas hidráulicas hizo que las centrales

mejoraran su rendimiento, lo que resultó fundamental para cubrir la creciente

demanda eléctrica que surgió a principios del siglo XX.

Así, la primera central de importancia (en tamaño y rendimiento) se construyó

en 1895, en las cataratas del Niágara (EE.UU.). En 1920, las centrales

hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de

electricidad. La primera central hidroeléctrica en Chile (y la segunda en

Sudamérica) fue Chivilingo (hoy VIII Región), se inauguró en 1897 y estuvo en

funcionamiento hasta 1976.

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Electricidad en el mundo

La energía hidroeléctrica cubre cerca del 20 % de las necesidades mundiales.

Si se considera en términos absolutos, Canadá, Brasil y China son los mayores

productores de electricidad.

Centrales hidroeléctricas

En nuestro país, las centrales que abastecen el Sistema Interconectado Central

(el más grande, los sistemas interconectados que existen, pues cubre desde

Taltal a Chiloé) son 35 y se encuentran distribuidas entre la Cuarta y la Décima

región (no hay en la IX Región). De este total, 26 son centrales de pasada y

nueve de embalse.

El agua y la energía

Las centrales hidroeléctricas son las que utilizan los caudales de los ríos en la

primera parte de su recorrido hacia el mar.

En términos simples, en las centrales, el agua baja con fuerza a través de

grandes tuberías, para llegar a una turbina (especie de rueda con hélices)

haciéndola girar. De esta manera, se obtiene la fuerza suficiente para mover el

rotor (parte giratoria) de un gran generador eléctrico. Aquí se producen grandes

tensiones eléctricas que luego se llevan a las ciudades, a través de cables

conductores.

Las centrales pueden ser de dos tipos: las de pasada y las de embalse. Las

primeras son las que reciben el paso de agua por sitios con gran inclinación, y

por lo tanto, la fuerza de la caída no alcanza para mover las turbinas. Sin

embargo, cuando la inclinación del terreno no es sufuciente para provocar la

fuerza de la caída, o bien, por la variabilidad hidrológica de una zona, se

construyen los embalses. Estos son altos y grandes dépositos artificiales

flanqueados por murallones que permiten almacenar agua.

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El generador por dentro

La unidad generadora de electricidad de una central está compuesta de varios

elementos, entre ellos, una tubería que transporta el agua del embalse y

desemboca en un caracol que recibe las aguas que, con la enorme presión de

la caída, ponen en movimiento la turbina.

Aquí se produce la primera transformación de la energía potencial del agua en

energía mecánica. El eje de la turbina en su parte superior tiene instalado el

rotor del generador que gira dentro de un estator fijo, este último es una

estructura metálica, recubierta internamente por circuitos conductores de cobre.

Como se señaló, el rotor que gira en el interior del estator, está compuesto por

una serie de circuitos que al ser alimentados por una pequeña cantidad de

corriente se transforman en electroimanes. Girando el rotor con los

electroimanes se inducen corrientes en los circuitos del estator y con ello se ha

efectuado una segunda transformación de la energía mecánica en energía

eléctrica.

Clasificación de las centrales

Según su capacidad, las centrales pueden clasificarse en cuatro tipos: las

grandes centrales, con una potencia superior a los 5MW (MW o Megavatio

equivale a un millón de vatios); las pequeñas centrales, que poseen una

potencia mayor a 1MW pero inferior a los 5MW; las minicentrales con potencia

superior a los 100 KW (KW o Kilovatio equivale a 1.000 vatios) pero menor a

1MW; las microcentrales son las que tienen una potencia mayor a 1,5 KW e

inferior a los 100 KW y los hidrocargadores, cuya potencia es menor que

1,5KW y generan electricidad en corriente continua (para cargar baterías).

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I. TÍTULO DEL PROYECTO

PROYECTO:

“GENERADOR HIDROELÉCTRICO CASERO”

A. RESUMEN:

El proyecto de construcción de un pequeño generador hidroeléctrico es un

proyecto educativo que busca despertar el espíritu ecologista de las personas.

La hidroelectricidad es actualmente una de las grandes fuentes de producción

de electricidad en el mundo (cerca del 16% de la electricidad producida en el

2009 fue gracias a las hidroeléctricas según datos de la Agencia Internacional

de Energía).

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A. PROBLEMA

La principal causa de la crisis eléctrica fue la falta de previsión en los últimos

años, el estado no previó el crecimiento de la población y el aumento de la

demanda. Las nuevas inversiones que se hicieron fueron insuficientes y el

mantenimiento de las plantas termoeléctricas ya existentes fue nulo. La represa

hidroeléctrica fue descuidada y trabaja a una fracción de su capacidad.

B. OBJETIVOS

• Nutrir de energía a las poblaciones rurales.

• Evitar la contaminación y preservar los recursos energéticos.

C. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACION

La investigación se realiza con la finalidad de poder producir energía eléctrica

mediante el agua y evitar la contaminación, dando una solución a las viviendas

rurales que no cuentan con corriente eléctrica a un costo mínimo

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III. IMPORTANCIA

La población beneficiaria serán las poblaciones rurales que no cuenta con

energía eléctrica pero cuenta con recurso hídrico.

IV. MARCO TEORICO

Disponibilidad: El ciclo del agua lo convierte en un recurso inagotable.

Energía limpia: No emite gases "invernadero", ni provoca lluvia ácida, ni

produce emisiones tóxicas.

Energía barata: Sus costes de explotación son bajos, y su mejora

tecnológica hace que se aproveche de manera eficiente los recursos

hidráulicos disponibles.

Trabaja a temperatura ambiente: No son necesarios sistemas de

refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos,

contaminan.

El almacenamiento de agua permite el suministro para regadíos o la realización

de actividades de recreo.

La regulación del caudal controla en riesgo de inundaciones.

A. HIPÓTESIS

Si industrializamos el agua para poder producir energía eléctrica mediante la

hidrólisis podremos suplir la deficiencia de energía eléctrica en las viviendas

rurales.

VI. MATERIALES Y METODOS:

Construir nuestro generador.

El generador tiene dos partes:

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- El estator, que es la parte que no se mueve y es equipada con las bobinas

para colectar electricidad.

- El rotor, que es la parte que se mueve y que tiene los imanes que inducen

electricidad en las bobinas.

Lo primero que debemos hacer es imprimir los discos.

Esta impresión debe ser pegada a una pieza de cartón corrugado, de

preferencia con goma en barra para que no se formen grumos al pegarla. Con

la ayuda de una navaja, corta cuidadosamente el rotor y el estátor.

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Usando un clavo, haz un pequeño hueco en el centro del  rotor y uno mayor en

el  centro del estátor (del tamaño del círculo que está dibujado).

Dobla un pedazo de cartón de 3 x 16 cm por la mitad y pasa cinta aislante

alrededor de ella para mantenerlo de esta forma. Este cartón será nuestra guía

para crear las bobinas.  Prepara 8 tiras de 4cm de cinta aislante y  tenlas listas

antes del siguiente paso. Enrolla el cable de cobre esmaltado a través de la

guía para formar la primera bobina de manera que esta tenga unas 200

vueltas, no sin antes dejar unos 10 cm sin enrrollar para que sean los

conectores. Con cuidado, saca la guia de la bobina y usa las cintas aislantes

para mantener la forma de la bobina. Raspa el esmalte de las puntas de cada

cable con una lija (aproximadamente un cm de cada punta). Asegurate que el

cable esa porción del cable este totalmente sin esmalte. Repite los pasos

anteriores para hacer otras tres bobinas.

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Construcción de la bobina

Coloca las bobinas sobre el disco del estator, respetando el sentido indicado

por la planilla (dos bobinas en enrolladlas en sentido horario y dos en sentido

anti horario).  Une los cables de tal manera que la corriente pueda seguir el

camino indicado por las flechas, comenzando por la bobina anti horaria del lado

inferior izquierdo. La unión de los cables debe ser hecha enrollando los lados

sin esmalte de cada bobina. Coloca cinta aislante para cubrir las conexiones.

Verifica que tus conexiones sean correctas midiendo la resistencia del circuito

con un multimetro. Si las conexiones están bien hechas, la resistencia debe ser

pequeña (< 10 ohm).

Una vez confirmado el buen funcionamiento,  pega las bobinas al estator

usando silicona. Espera que la silicona seque antes de colocar la siguiente

bobina.

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Obtén 4 imanes de tipo cerámico o de tierras raras de más o menos 18 mm de

diámetro. Usando una brújula magnética determina la polaridad de cada lado

del imán y marca el polo norte de dos imanes y el sur de los otros dos. 

Pega los imanes con silicona de tal manera que la polaridad se alternada (N-S-

N-S). La posición y la polaridad están descritas en la planilla del rotor.

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Rotor

El eje será construido con un tarugo de madera de 20 cm x 1/4";  Con un

tajador o cuchilla, sacar la punta del tarugo.

Para construir la turbina, debemos perforar el centro de un corcho de 3 a 5 cm

con un taladro de 1/4".  Coloca el corcho sobre la planilla y usando un lapicero

marca los lugares donde se colocaran las cucharas.

Usando una navaja, perfora los lugares marcados. Corta el mango de 8

cucharas de plástico dejando  un centímetro de mango.  Inserta las cucharas

en el corcho y ajusta el ángulo y la profundidad de cada cuchara de manera

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que estas se encuentren espaciadas y tengan el mismo ángulo de inclinación

en relación al corcho. Pega con silicona las cucharas en el corcho.

Turbina

Consigue una galonera de 4 L de forma rectangular y corta con tijeras o navaja

la parte inferior como se ve en la foto.

Usando una regla, encuentra el centro de unos de los lados laterales. Marca

este punto con plumón indeleble.  Repite el trabajo en el lado contrario. Perfora

ambos lados con un taladro de 1/4" en la marca que hiciste.

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Con ayuda de chinches asegura el estátor a uno de los lados del envase de tal

manera que el centro del estátor coincida con el centro del envase. 

Con ayuda de una tijera corta 2 pedazos de 1 cm cada uno de un tubo de pvc

de 1/4". Pasa el tubo a través  del centro del envase plástico y del estátor y del

eje como se ve en la figura.

Vista desde la parte inferior del envase

Inserta el tarugo a través de la turbina y el envase como se ve en la figura

anterior. Posiciona la turbina dentro del envase de manera que las cucharas

estén debajo del cuello de botella. Ajusta también la posición del tubo de vinilo

de manera que estos no toquen el  interior del envase. Ahora coloca el

segundo tubo después del estator. Los tubos ayudaran a mantener todas las

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partes de la turbina en su posición cuando esta gire.  Gira la turbina para

comprobar que la turbina no golpee el lado interior del envase.

Inserta el rotor en el eje. Los imanes deben estar a unos 2 o 3 mm de las

bobinas.  Gira el eje para comprobar que los imanes no golpeen las bobinas.

Ajusta el ángulo del disco si es necesario.

Si el rotor gira sin problemas, fija la posición de él colocando silicona caliente

sobre el tarugo.

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Coloca el envase cerca de un caño y haz girar la turbina con agua. Mide con un

multimetro la energía que produces.

V. RESULTADOS

Se obtiene energía suficiente como para poder producir energía para un foco y

así damos iluminación a un ambiente de una vivienda.

VI. DISCUSIONES

Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía mecánica en

energía eléctrica. Mantiene por tanto una diferencia de potencial entre dos

puntos denominados polos. Por la ley de Faraday, al hacer girar una espira

dentro de un campo magnético, se produce una variación del flujo de dicho

campo a través de la espira y por tanto se genera una corriente eléctrica.

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El la figura anterior, la espira rectangular rota dentro de un campo magnético,

por lo que el flujo del campo a través de ella varía. Se crea una corriente que

circula por la espira, por lo que entre los bornes (representados en verde)

aparece una diferencia de potencial ΔV (fuerza electromotriz inducida).

En las centrales de generación de energía eléctrica (nucleares, térmicas,

hidráulicas...) la energía mecánica que el generador transforma en energía

eléctrica proviene del movimiento de una turbina, accionada dependiendo del

tipo de central por vapor de agua, aire o agua. En la figura inferior se ha

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representado esquemáticamente el sistema de generación de energía eléctrica

de una central hidráulica.

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En la parte inferior de la figura se observan las palas de la turbina (accionada

por agua) y las compuertas verticales que sirven para regular el caudal de agua

que entra a la turbina. En la parte superior está representado el generador de

energía eléctrica. Dicho generador consta de dos partes:

* El estátor, que es la parte estática del generador. Actúa como inducido.

* El rotor, que es la parte móvil conectada al eje de la turbina. Es el que actúa

como inductor.

VIII. CONCLUSIONES

1. Las familias que no cuentan con energía eléctrica mediante el generador

casero obtiene electricidad para sus viviendas y poder iluminar sus

noches.

2. La conservación del medio ambiente evitando el uso de petróleo para

producir energía.

3. La utilización de materiales caseros desechados.

IX REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Internet

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