Relación entre el área de las aspas de un aerogenerador y la energía producida por éste

Organización del bachillerato internacional

Programa de Diploma

Código colegio: 006820

Monografía en Física

¿Cuál es la relación entre el área de las aspas de un aerogenerador y la energía producida por éste?

Supervisor: Iván Gómez

Alumno: Visbal Lara Bryan David

Número de registro: 0029

Número de Palabras: 3927

Resumen

En esta monografía, se realizarán unas especulaciones basadas en un carro eléctrico que se impulsa a través de varios generadores situados en la parte trasera del vehículo. Calculando a raíz de un experimento la cantidad de electricidad medida en voltios que puede producir un aerogenerador dependiendo del área de las aspas y de la masa que éstas tienen. Sabiendo con certeza el área óptima en la cual el aerogenerador consigue su mayor potencialización y eficacia, dando a conocer el modelo del carro, el funcionamiento general de un carro eléctrico común y el funcionamiento de un aerogenerador. Es importante mencionar que a medida que se van recopilando los datos se podrá afirmar la hipótesis planteada que a mayor área de aspas, mayor será su voltaje por mayor rozamiento de aire entre aspas. Teniendo en cuenta lo anterior, es posible decir que el objetivo general de la monografía es calcular qué tanto voltaje a un viento constante puede proporcionar una cierta área determinada, y a raíz de esto encontrar el área optima en función del viento.

Cabe mencionar que las fuentes utilizadas para desarrollar esta monografía, fue la realización de una prueba de laboratorio en la que se realizó el procedimiento antes descrito. Además, se utilizaron como fuentes secundarias la búsqueda información en páginas de internet y libros que sirvieron como fundamento teórico para esta monografía.

        Finalmente, se concluye que la capacidad de electricidad o voltios que puede producir un aerogenerador es bastante baja para brindarle un rendimiento óptimo al vehículo, por lo que sí reduciría el costo de la electricidad, pero no podría funcionar sin una fuente alterna de energía.

Tabla De Contenido

INTRODUCCIÓN………………………………………...………………………………………4

1. AEROGENERADORES Y SU CAPACIDAD DE PRODUCIR ELECTRICIDAD.........……7

2. VEHÍCULOS ELÉCTRICOS Y SU FUNCIONAMIENTO COMÚN………………………..9

3. VEHÍCULO MODELO, MOTOR Y OTRAS FUNCIONES FUNDAMENTALES……...…10

4. DISEÑO DE LABORATORIO……………..………………………………………………...11

5. TABLA Y ANÁLISIS DE DATOS. …………………………………………………………13

5.1 Tabla Área y Voltaje…………………………………………………………………17

5.2 Análisis de Datos…………………………………………………………………….19

6. AEROGENERADOR COMO PRINCIPAL ALTERNADOR DE LA BATERÍA…………..20

7. PREGUNTAS CONSECUENTES Y SOLUCIONES POSIBLES…………………………...21

CONCLUSIÓN…………………………………………………………………………………..23

LISTA DE REFERENCIAS………………………………………………………………….….24

 Introducción

¿Cuál es la relación entre el área de las aspas de un aerogenerador y la energía producida por éste? Es la pregunta problema a la que se dará respuesta a través de esta monografía. Sin embargo, es importante dar claridad de algunos términos, es por esto que se inicia por definir que la energía eólica es una de las pocas energías renovables y limpias que existen en el planeta, es una de las pocas energías que no contamina. Esta energía se puede utilizar de varias formas: actualmente se está utilizando como productor de electricidad utilizando molinos de viento, llamados actualmente Aerogeneradores. Existen Aerogeneradores que son capaces de alimentar hasta 5000 casas anualmente. Sin embargo, estos aerogeneradores son grandes y son muy difíciles de manipular por su manejo técnico (Rudnick, s.f.).

Cabe destacar que en el mundo se han visto raros casos de vehículos eléctricos con alternadores que sean aerogeneradores, al investigar es acertado mencionar que se han llegado a construir dos (2) o tres (3) autos eléctricos con este prototipo, pero con diferentes diseños y expectativas a las que se van a mostrar en esta monografía. En estos modelos y diseños investigados, un vehículo tiene un aerogenerador muy grande en la parte trasera del carro, algo que no sería viable y utilizable por una persona en la comunidad, su capacidad de energía no es mucha ya que el carro no puede sobrepasar una velocidad para que impulse a este aerogenerador a que vaya más rápido, además no tiene reservas de energía en baterías para que cuando el carro se detenga posea fuentes externas diferentes a la del aerogenerador para volver a arrancar y pasar de estar en estado de reposo a estar en movimiento rectilíneo uniforme y movimiento rectilíneo acelerado. Y en el otro modelo se evidencia  que el auto tiene cuatro (4) aerogeneradores en las llantas del carro, son muy minúsculos en mayor medida se aprovecha en lo que respecta a la tercera ley de Newton: la fricción, este método se puede considerar un bueno método, pues ya que está produciendo electricidad con 4 aerogeneradores, pero aún quedan dudas, ya que no se sabe si es la mejor posición para que un aerogenerador llegue a su máximo uso. Existen otros lugares que pueden ser utilizables, ya que por éstos se acumula más el viento y puede ser más utilizado para que estos aerogeneradores lleguen a su máximo y así sacarles el máximo provecho.

En esta monografía, se trabajará principalmente con aerogeneradores con aspas de diferentes tamaños, pero el boceto del diseño real de un carro tenga características y formas reales. De estos ventiladores pequeños con los que se realiza el experimento es posible identificar y comprobar cuánta electricidad es capaz de producir un aerogenerador según el área de las aspas, el diámetro del rotor, y cantidad de viento suministrada constantemente.

Y de aquí de donde nuestra hipótesis parte afirmando que a mayor área de las aspas y del diámetro, mayor rozamiento de aire, por lo tanto habrá más producción de energía y electricidad. A partir de esta información y datos será posible concluir qué tan eficaz puede ser nuestro aerogenerador. Teniendo en cuenta otros factores externos como el peso del auto, el motor eléctrico de éste, las baterías de éste, saber de qué manera se pueden ubicar estos aerogeneradores de tal modo que con el uso de la aerodinámica se pueda maximizar el uso de los aerogeneradores para máxima ganancia de electricidad y sea posible volver utilizarla.  Los aerogeneradores son importantes hoy en día, ya que su uso es totalmente ecológico favoreciendo al medio ambiente y a los humanos economizando ciertas necesidades básicas del diario vivir como lo son el agua y la luz, y no sólo puede ser utilizado en hogares, si no que también se pueden utilizar en industrias de gran tamaño, o en automóviles, y de muchas maneras más. Y a pesar que los aerogeneradores son maquinaria antigua, antes denominados molinos de viento, hoy en día también se saca provecho de lo que éstos son capaces de hacer. Fue una gran ayuda en el pasado, ayuda en el presente y  puede ayudar mucho en un futuro. Es una herramienta que se aprovecha de las ráfagas de viento, con una función parecida a la que tienen los paneles solares que aprovechan los rayos solares. Al final es importante no por el hecho que economiza el gasto de los servicios, si no que principalmente ayuda al planeta.

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