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ENERGÍA EÓLICA E HIDROELÉCTRICA Laura Geraldine Alarcón Galindo, Sofía Acevedo Merchán, Gisela Home Ballesteros Universidad Santo Tomás, Bogotá D.C [email protected] [email protected] [email protected]

I.

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se explorará la problemática del desarrollo sostenible en relación con los proyectos de energía eólica, e hidráulica con el objetivo de analizar los aspectos que permitan potenciar el desarrollo social y económico en una pequeña ciudad. II.

MARCO TEÓRICO

La energía eólica es una fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, “molinos de viento” de tamaño variable que transforman con sus aspas la energía cinética del viento en energía mecánica. La energía del viento puede obtenerse instalando los aerogeneradores tanto en suelo firme como en el suelo marino.

¿Qué es la energía eólica? La energía eólica es la que utiliza la fuerza del viento para generar energía eléctrica. Para ello se hace uso de los aerogeneradores, los cuales mueven una turbina y consiguen transformar la energía cinética del viento por energía mecánica. La cantidad de energía que se puede obtener está en función del tamaño del «molino». A mayor longitud de las aspas, se obtiene más potencia y por lo tanto más energía. El tamaño de estos modernos molinos de viento suele variar, ya que existen unidades que van desde los 400 W y un diámetro de 3 metros. Utilizados para el uso doméstico de las casas, hasta los aerogeneradores comerciales instalados por empresas de electricidad que llegan a tener una potencia de 2,5 MW y 80 m. de diámetro de aspas.

Condiciones para la instalación de la energía eólica: Para un buen rendimiento de los aerogeneradores es necesario hacer un estudio previo del emplazamiento donde estará ubicado, así como cumplir una serie de requisitos. Lo primero que se tiene que hacer es una medición del viento a diferentes alturas y comprobar su dirección y su velocidad. Este primer paso, conocido como la «rosa de los vientos», deberá de durar como mínimo un año. De esta manera, no sólo se podrá conocer cuál será la mejor posición para colocar los aerogeneradores, sino también servirá para corroborar que la ubicación es adecuada para instalar un parque eólico. Una vez que se ha hecho el estudio sobre el viento, será necesario tener en cuenta algunos aspectos relacionados con el entorno. En este sentido, se debe de respetar la avifauna del entorno, mantener la lejanía con los núcleos urbanos para evitar la contaminación acústica de los parques eólicos, instalar los aerogeneradores en suelo no urbanizable, así como evitar la interferencia con señales electromagnéticas del entorno, como señales generadas por torres de telefonía, radio o televisión.

Un poco de historia sobre la energía eólica: El primer uso que se conoce del aprovechamiento del viento data del año 3.000 a.C., cuando se empiezan a usar los primeros barcos veleros egipcios. Unos milenios más tarde (s. VII en Persia), el ser humano comienza a utilizar el flujo del viento para realizar tareas mecánicas que requerían un gran esfuerzo físico. De esta manera, surgen los primeros molinos de viento que tenían como función moler el grano o bombear agua de los pozos. A finales del XIX aparecen las primeras turbinas eólicas para generar electricidad. Charles F. Brush (18491929), fundador de la industria eléctrica americana, construyó un gigante de 144 palas fabricadas en madera de cedro. Durante 20 años, esta gran estructura cargó las baterías en el sótano de su casa. Paralelamente, el profesor La Cour comenzó a realizar los primeros experimentos con aerogeneradores. No será hasta después de la II Guerra Mundial, cuando una compañía danesa comience a fabricar las primeras turbinas de corriente alterna. El gran interés por esta energía renovable vendrá con la primera crisis del petróleo (1973). En los

años 80 surgirá el boom industrial y tecnológico para los aerogeneradores modernos. Actualmente muchos países cuentan con la energía eólica como una fuente de energía primaria en pleno desarrollo. China, India, Sudamérica y EE.UU, son los países que destacan como futuros grandes generadores de energía eólica [1].

transformar la energía mecánica en energía eléctrica. Esta transformación se consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se denomina estafor. Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, el rotor genera un flujo magnético que actúa como inductor para que el estator transforme la energía mecánica en energía eléctrica. ¿Qué es una central hidroeléctrica? Una central hidroeléctrica es una instalación que permite el aprovechamiento de las masas de agua en movimiento que circulan por los ríos, para transformarlas en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a generadores. Después de este proceso, el agua se devuelve al río en las condiciones en que se tomó, de modo que se puede volver a usar por otra central situada aguas abajo o para consumo. (Figura 1.2).

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA Es la energía que tiene el agua cuando se mueve a través de un cauce o cuando se encuentra embalsada (energía potencial) a cierta altura y se dejar caer para producir energía eléctrica. Esta fuente de energía renovable se encuentra disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua; la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas, y para su desarrollo requiere construcciones que varían de acuerdo con las condiciones del entorno.

TABLA 1: sistemas a filo de agua a pequeña escala

¿Cómo se genera? En una central hidroeléctrica, la transformación de la energía potencial en energía cinética se logra mediante la caída del agua. El agua que cae pasa por unas turbinas que se acoplan a un generador. Estas convierten la energía cinética en energía mecánica. El generador tiene como función

VENTAJAS ●

Fuente limpia y renovable de energía: no consume agua, sólo la utiliza. No emite

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gases de efecto invernadero y los impactos locales no son significativos. Además es un recurso inagotable, en tanto y cuando el ciclo del agua perdure y se conserve la cuenca. Disponibilidad del recurso: por las características climatológicas y topográficas, este recurso está disponible en muchos sitios de América Central. Funciona a la temperatura ambiente: no hay que emplear sistemas de refrigeración o calderas que consumen energía y, en muchos casos, contaminan. Combinación con otras actividades: se puede combinar con otro tipo de actividades económicas, como la irrigación de suelos para siembra.

DESVENTAJAS ●

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Alto costo inicial: la inversión requerida está muy concentrada en el desarrollo inicial del proyecto, como por ejemplo en la ejecución de estudios, construcción de la obra civil, y la compra del equipo electromecánico. Disponibilidad local: la tecnología depende de las condiciones topográficas e hidrológicas, entonces no está disponible en cualquier sitio. Las posibilidades de transmisión de la energía a largas distancias son limitadas por los costos de éste. Potencia máxima: ésta es limitada y definida por el recurso natural en un sitio. Limita las posibilidades de expansión a largo plazo para atender al crecimiento de la demanda. Variabilidad del caudal: los caudales de agua pueden variar considerablemente durante las diferentes temporadas, lo que tiene impacto en la generación de energía. Necesidad de estudios: Los pequeños proyectos hidroeléctricos, en particular las pequeñas centrales, requieren de estudios técnicos elaborados para conocer el potencial disponible y la factibilidad técnica. Esto implica un costo y un plazo

significativo en la puesta en marcha del proyecto.

¿Cuándo se empezó a utilizar la energía hidroeléctrica? La construcción de las primeras centrales de energía hidráulica para producción de electricidad se encuentra prácticamente ligada en el tiempo al propio nacimiento de la industria eléctrica. En el año 1882 –apenas tres años después de que Thomas Edison descubriera la primera lámpara eléctrica de carácter práctico para alumbrado– se puso en marcha en Appleton (Wisconsin, Estados Unidos) la primera central hidroeléctrica del mundo para servicio comercial. Esta central, que sólo era capaz de alimentar 250 lámparas de incandescencia, supuso el primer paso tecnológico para poder utilizar el agua como fuente de energía eléctrica. Las primeras centrales hidroeléctricas españolas fueron construidas a finales del siglo XIX. Buena parte de la fase inicial del desarrollo eléctrico español estuvo ligada a la expansión de este tipo de instalaciones, como lo prueba el hecho de que en 1901 el 40% de las centrales eléctricas existentes en el país fuera de tipo hidroeléctrico.

En otros términos, sólo ser podían ser utilizados aquellos recursos hidroeléctricos que se encontraban próximos a los centros de consumo, por lo que en algunos casos el emplazamiento de los requerimientos hidráulicos definió la localización de algunas empresas.

III.

OBJETIVOS: Objetivo General:

No obstante, el desarrollo hidroeléctrico tropezaba en el siglo XIX con una importante dificultad. Dado que la electricidad era generada en forma de corriente continua, no era posible su transporte a larga distancia. En consecuencia, el emplazamiento de las centrales hidroeléctricas construidas en este tiempo estuvo fuertemente condicionado por la coincidencia en un mismo lugar de un salto de agua y de un centro de consumo. En otras palabras, sólo podían ser aprovechados aquellos recursos hidroeléctricos que se encontraban próximos a centros de consumo, por lo que en algunas ocasiones el emplazamiento de los recursos hidráulicos determinó la localización de algunas industrias Buena porción de la fase inicial del desarrollo eléctrico español estuvo ligado a la expansión de este modelo de insaturaciones, como lo demuestra el hecho de que en el año 1901 el 40% de las centrales eléctricas existentes en la nación fuera de modelo hidroeléctrico.

Analizar de qué manera se puede establecer las energias alternativas (Eolica e hidraulica) para implementarlas en una ciudad pequeña Objetivos Específicos: Se espera una alta producción de energía para alimentar dicha zona rural, ayudar a la población, generar energía para sustentar empresas, evitar gastos masivos en materias primas, ayudar al ambiente, de igual forma con esto reciclar los materiales sostenibles por su misma cuenta, generar procesos de reciclaje de materiales sin ayuda de gastos amplios en compra de materiales, y evitar un amplio contaminante con los desechos de los materiales no reciclables.

Asimismo, el desarrollo hidroeléctrico topaba en el siglo XIX con una importante obstáculo. Dado que la electricidad era fabricada en forma de corriente constante, no era posible su traslado a larga distancia. En efecto, la posición de las centrales hidroeléctricas edificadas en este tiempo estuvo fuertemente limitado por la coincidencia en un idéntico lugar de un salto de agua y de un centro de consumo.

La energía hidroeléctrica es una de las fuentes más importantes de energía renovable. Está emitiendo muy débilmente gases de efecto invernadero.

Al igual que la energía eólica, que usa la fuerza del viento, la hidráulica es una energía primaria que usa la fuerza de los ríos . Sin embargo, también es una energía permanente porque las corrientes nunca dejan de fluir. El movimiento del agua permite girar una turbina que produce electricidad en las centrales hidráulicas . IV.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La temática a tratar en este proyecto es como las energías renovables pueden acabar una destrucción masiva del mundo por el descuido y falta de conciencia a la hora de un gasto excesivo de alguna materia prima, de igual forma es generar, diseñar, y realizar un proyecto con el cual se pueda hallar fácilmente una solución de alguna problemática. En este proyecto nos basaremos en la energía eólica cuyo nombre significa “Energía proveniente del aire”, para solucionar casos extremos de transporte de energía a largas distancia, por ejemplo, cargar un pueblo completo con varias turbinas eólicas, esto nos produce un gran favor ambiental porque sencillamente, la energía como su nombre lo dice renovable no necesita un transporte por tierra, mar o agua, así previniendo gastos a nivel de materiales sostenibles como los son el crudo o petróleo y gases tóxicos. En la situación actual nos estamos viendo afectados por el acceso de energía a pueblos remotos, la idea con este proyecto es generar cierto número de turbinas para la mejor calidad de vida de aquellos lugares retirados, esto hace que mejore la calidad de vida para todos. Con este proyecto se pretende disminuir la cantidad de pobreza en los barrios

alejados en donde no tengan acceso de energía eléctrica[2].

V.

DISEÑO DEL PROYECTO:

La singularidad de la energía eólica, se basa en evitar los gases tóxicos del efecto invernadero, las tareas a realizar son lograr cambiar la energía cinética de las grandes masas de aire por energía mecánica, haciendo su transformación en electricidad, que es la necesaria para varias aplicaciones humanas. Para esto tendremos que diseñar un boceto en el cual se denote la transformación de energía, sin embargo, la manufactura del proyecto es compleja porque tendremos que diseñar una forma para que la energía eólica conecte con los cables de cobre, esta tarea es la principal para completar nuestro proyecto. Después de tener esta parte, la siguiente tarea es llevar o conducir la electricidad por medio del cobre hacia el bombillo, así generando electricidad, en si las tareas se basan en hacer el proyecto, luego vendrían las pruebas, resultados, observaciones y correcciones, de ahí viene la mejora del proyecto y poder llevar de un modelo a escala, a un prototipo de muestra para la prueba del cliente, por consiguiente, realizarlo a escala normal y venderlo. https://www.youtube.com/watch? v=Bhyi1DjGti8&feature=emb_title Este es la idea de prototipo de hidroeléctrica. VI. CONCLUSIÓN: El proyecto está basado en las familias de bajos recursos,en las localidades afectadas por la violencia y la pobreza extrema, la soluciona dicho problema se daría por medio de una hidroeléctrica a baja escala y una planta de energía eólica ya que son productores de energía

renovable. Esta alternativa es una forma de disminuir el cambio climático, pero trae varias consecuencias, el generador eólico puede provocar daño a las aves que pasan cerca, además al crear generadores eólicos pueden ser causantes de deforestación y las hidroeléctricas provocan Pérdida de la biodiversidad acuática, Pérdida de bosques y de hábitat naturales, de poblaciones de especies, y la degradación de las cuencas río arriba debido a la inundación de la zona de los embalses.

IMPACTOS AMBIENTALES

VII. BIBLIOGRAFÍAS: 1. https://twenergy.com/energia/energia -eolica/ 2. https://www.acciona.com/es/energias -renovables/energia-eolica/? gclid=CjwKCAjwlovtBRBrEiwAG3 XJ-zydziObGGK9IOji8xE-t2IlsEOui94ioeHNARDkUKg21Wp9QWUxoCiTEQAvD_BwE 3. El futuro de la energía de Colombia está en el viento 4. https://web-a-ebscohost-com.craiustadigital.usantotomas.edu.co/ehost/ detail/detail?vid=10&sid=879542735553-4dde-bdc0-c64f27fa948c %40sessionmgr4008&bdata=Jmxhb mc9ZXMmc2l0ZT1laG9zdC1saXl# AN=125994876&db=a9h 5. https://descubrelaenergia.fundacionde scubre.es/2013/09/11/cuando-secomenzo-a-aprovechar-la-energiahidroelectrica/ 6. https://avatarenergia.com/energiahidroelectrica/