Fisica

Energia Eolica

Ante todo se debe saber que en la región de la Guajira la comunidad de personas viviendo en esta se abastecen de energía eléctrica mediante energía eólica.

¿Qué es energía eólica?

La energía eólica es una forma indirecta de energía solar, ya que las diferencias en presión y temperatura en la atmosfera causadas por la radiación solar, son las que ponen en movimiento los vientos. Este viento produce una energía llamada eólica (por el dios Eolo, mitología del dios del viento). Así que este viento es aire en movimiento, es energía eólica, la cual se puede transformar principalmente en energía eléctrica por medio de aerogeneradores (convertidor adecuado), o también llamados molinos de viento.

Así que en la Guajira aprovechan la energía eólica que tienen presente convirtiéndola en energía eléctrica mediante el uso de molinos de viento.

Los alumnos deben indagar como es el proceso de producción y consumo de la energía eléctrica en la región.

Estos molinos de viento se encuentran en el municipio de Uribia en La Guajira, en un parque eólico llamado, en lengua wayyu (indígenas de la zona), Jepirachi, “vientos del nordeste”. Este parque eólico ha estado en funcionamiento desde el 19 de abril del 2004 y es el primero de su tipo en el país, Colombia. Jepirachi es un proyecto el cual fue aprobado por las naciones unidas, pensando en nuestro gran problema actualmente, el cambio climático y ha sido manejado hasta ahora adecuadamente para no interferir de ninguna manera con la comunidad indígena.

Este parque tiene una capacidad instalada de 19.5 MW de potencia. También cuenta con 15 aerogeneradores de 1.3 MW cada uno. Estos reciben vientos alisios casi todo el año, a una velocidad promedio de 9.8 m/s. Los vientos alisios son vientos que soplan en el Atlántico y el Pacifico y en zonas tropicales ubicadas cerca del ecuador debido a la presión atmosférica de la zona y a la rotación de la tierra. Los aerogeneradores están acomodadas en dos filas, una de 7 y la otra de 8 aerogeneradores, estas dos filas ocupan alrededor de 1 kilómetro de largo por 1.2 kilómetros de ancho y están paralelos a la playa más cercana.

Transformaciones de energía.

El parque también tiene una sub estación encargada de transformar y estabilizar la energía para poder ser transmitida por líneas de alta tensión. Las líneas de alta tensión son los medios por donde se puede transportar energía a través de grandes distancias y hacia centrales eléctricas. Esta energía se conecta a la línea de Cuestacitas ubicada en Puerto Bolívar, y esta de aquí llega a la subestación Cuestecitas en el Municipio de Albania. Desde aquí la energía se transporta a lugares del país por el Sistema Interconectado Nacional.

(Sólo cuando se transfiere energía de un lugar a otro o cuando se convierte de una forma en otra, se le puede llamar una trasformacion)

Funcionamiento de los molinos de viento. El uso del molino de viento originalmente era para el molido de cereales, especialmente del trigo. Con el tiempo esta invención fue evolucionando de manera que se aprovechara para diferentes tareas, por ejemplo la creación de energía eléctrica.

Mecanismo del molino de viento. En general, el molino de viento funciona cuando el viento genera movimiento en las aspas, haciendo que estas giren en un eje central el cual está conectado a un mecanismo que hace la tarea de mover una turbina que genera electricidad.

El procedimiento del molino de viento es el siguiente:

- Arrastre- Los molinos comunes de muchas aspas funcionan por medio del arrastre, ya que el viento al golpear las aspas las hace girar debido a la posición relativa de estas.

- Elevación- Los aerogeneradores de pocas aspas tienen un funcionamiento por medio de la elevación; la forma de las aspas de este hace posible que las corrientes de aire las mueva con mayor conformidad. Normalmente estos molinos son relativamente altos y esto hace que atrapen corrientes de aire más fuertes, por lo tanto son más eficientes.

Tipos de molinos de viento: Existen los molinos de eje vertical los cuales originalmente se utilizaban para la molienda de granos, pero hoy en día el diseño se ha modificado y adaptado para generar electricidad. Los antiguos molinos contaban solamente con 3 aspas que giraban a lo largo de un eje principal que iba directamente al centro de una piedra en el fondo de los molinos; esta hacia también la trituración de granos. El diseño de los molinos de eje vertical esa muy variado ya que en la actualidad su función principal es la de generar energía por medio de turbinas; esta función permite más flexibilidad en el diseño porque el eje central ya no está conectado a una base de piedra pesada. Estos molinos no necesitan estar en dirección hacia el viento, ya que en cualquier dirección que este corriendo el viento, se mueven las aspas y general la energía eléctrica necesaria.

Y luego se encuentran los molinos de eje horizontal, el molino clásico que se visualiza al escuchar el término “molino de viento “comúnmente. Aunque el molino original es el de eje vertical, y la posición del eje se modificó para permitir extracción de agua. Originalmente el molino tenía 4 aspas en forma de cruz acoplada a un eje, llegaban a medir 11.5 m de largo, esta estaba compuesta de un esqueleto de madera forrado en una lona, igual a las que se ven en la películas viejas. Las aspas estaban posesionadas relativamente a la posición del viento y al soplar el viento las aspas se movían. Actualmente las grandes aspas de madera subsistieron por material liviano como chapa de acero; ahora en lugar de 4 paletas se forma una rueda, la cual hace más fácil el movimiento. La base en la que se colocan tiene una cola de orientación que sirve para que pueda girar más rápido que la velocidad del viento, resultando en un mejor aprovechamiento de la energía.

Molino De Viento De Eje Vertical

Molinos De Viento De Eje Horizontal

El molino de eje horizontal es el que utilizan en esta zona, la Guajira, se utiliza para generar electricidad por medio de una turbina; sigue siendo el molino de viento típico el cual fue diseñado para el propósito para el cual se utiliza en guajira: aerogeneradores en parques eólicos.

Diferencias entre estos: El molino horizontal tiene un sistema de engranes que da libertad de movimiento al eje vertical y permite que realice la tarea de bombear agua. Como el molino de eje vertical no tiene este sistema de engranes, el eje central está conectado directamente a las aspas y solamente puede realizar el mismo movimiento circular. Esto sirve para moler granos y generar electricidad, pero no es capaz para generar un funcionamiento necesario para bombear agua y cortar madera. Una de las desventajas de los molinos de je horizontal es que las aspas siempre deben estar frente al viento, mientras que los molinos de eje vertical no requieres de esto.

La altura de los molinos de viento en Guajira es de 80 metros. Se compone de un generador instalado sobre una torre de 60 metros de altura (196.8 pies) y el generador es de 20 metros, teniendo así el total de 80 metros de altura. La altura de estos molinos puede variar según su ubicación, ya que la altura depende de la velocidad más común del viento en el lugar donde estén instalados. Una forma aproximada de calcular la relación del viento con la altura de los aerogeneradores/molinos de viento es mediante la siguiente ecuación: V (h/10) n donde n es aproximadamente 0,142 (h)

Los 15 aerogeneradores reciben vientos de 9.5m/s. Los aerogeneradores se colocan en 2 filas paralelas con una distancia de aproximadamente 400 metros entre cada aerogenerador. Anualmente los molinos de viento generan 120.000.00 kW/año. El costo por kilovatio es aproximadamente U$0.02 y en la bolsa nacional $89.65 pesos Colombianos. En promedio, un hogar de la

Las aspas.Todos los 15 aerogeneradores tienen aspas de 30 metros de diámetro y 2 m de ancho, que sumado al grosor del eje que es de 50 cm, hay un total de 16, 30 m.

Las aspas disponen de un sistema de controlen el cual su angulo de ataque varía en función o dependiendo de la velocidad del viento. Esto permite controlar la velocidad de rotación para conseguir una velocidad de rotación fija con distintas condiciones de viento. Asimismo, es necesario un sistema de control de las velocidades de rotación para que, en caso de vientos excesivamente fuertes, que podrían poner en peligro la máquina, haga girar a las aspas de la hélice de tal forma que éstas presenten la mínima contrariedad al viento.

Guajira consume 3000 kW/año, esto significa que el parque eólico puede atender las necesidades de energía de unos 40.000 hogares por año. Un aerogenerador de 2.500kw evita 5.000 toneladas de CO2 que se producen con otras energías.

El uso de la energía eólica en la Guajira es un negocio rentable y una alternativa para preservar el medioambiente. Un aerogenerador produce 80 veces la cantidad de energía que se requirió para su construcción y mantenimiento. Esto significa que un aerogenerador recupera toda la energía requerida para su funcionamiento en 3 meses. Este parque ha sido exitoso ya que ha intensificado la economía local al igual que ha motivado a que se desarrollen proyectos similares. El parque es propiedad de las Empresas Publicas de Medellín (EPM).