Problemas Desarrollados

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Problemas Desarrollados

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DESARROLLO DE LAS PREGUNTAS DE PROG. TEORICO EOLICO1.1.- Una turbina tpica tiene una potencia de 600 kW. Cul es el tamao de su torre y de su rotor?

a) 12 15 m b) 27 29 m c) 42 47 md) 60 64 m

1.2.- Piense en todas las actividades de la vida diaria que requieren del uso de energa. En cules empleara energa elica?Si puede ser a una escala mucho menor, en la que el objetivo es el de abastecer una demanda de energa elctrica a una vivienda y el bombeo de agua.

1.3.- Examinando las condiciones necesarias para el uso de energa elica, determine cules son las regiones del Per donde sta sera una buena opcin. Si pudiera escoger, dnde abrira un negocio de venta de aerogeneradores?Piura, Chiclayo, Ica, Arequipa, Puno y los valles del desierto de Lurn presentan condiciones ideales para la generacin de energa elica. Los vientos alcanzan velocidades promedios de 6 a 9 metros por segundo.Abrira un negocio en Lambayeque, por las caractersticas de la regin, me centraran en pobladores dedicados al cultivo.

1.4.- Examine el listado de puntos fuertes y dbiles de la tecnologa elica. Cmo podran reforzarse los puntos dbiles?Puntos dbiles de la tecnologa elica: Las conexiones a la red son muy costosas; esto se podra remediar con sistemas elicos aislados que trabajen en nivel ptimo. En periodos de bajas velocidades de viento, el aerogenerador puede resultar insuficiente para satisfacer la demanda; una solucin necesaria sera emplear sistemas de apoyo como generadores diesel.

2.1.- Toda la energa que consumimos proviene del sol, en forma de combustibles fsiles, energa elica, biomasa, etc. Para muchos pases, la biomasa es una fuente de combustible muy importante.A travs de la fotosntesis, toda la vegetacin del planeta convierte 10 billones de Watts de energa solar en biomasa. Cul es la proporcin entre la energa elica y la biomasa?La energa elica es de 1 / 100 de la biomasa.

2.2.- Cuntos aerogeneradores de 500 kW (40 m de dimetro) se necesitan para abastecer el consumo de electricidad de Lima? Cul ser el costo total de los molinos?Asuma que Lima cuenta con 8 millones de habitantes y que el consumo promedio es de 100 W por persona (incluyendo el consumo de fbricas, edificios pblicos, etc.). El precio por molino es US$ 1,250 por kW (inversin).Consumo total en Lima es de 800 millones de W y el n de aerogeneradores es:

Costo total de los molinos:

2.3.- Los siguientes datos acerca de la velocidad del viento han sido registrados en Arequipa, durante un periodo de 5 horas:A las 12.00 h, la velocidad del viento es 98.7 km A las 17.00 h, la velocidad del viento es 451.7 kmCalcule la velocidad promedio del viento en m/s durante el periodo registrado.La cantidad de viento que paso es:

2.4.- Analice los siguientes datos:

Lo extrao en este cuadro es que, en velocidades mnimas del viento el cambio se registra en tiempos muy cortos, en cambio mientras se registran velocidades ms elevadas del viento, tambin el tiempo de estas corrientes se eleva considerablemente.

2.5.- Tal como se explic en la seccin anterior, tanto la temperatura como la altitud influyen en la densidad del aire y, por ende, en la produccin de energa de un aerogenerador. Explique por qu.Como se sabe, la densidad del viento es directamente proporcional a la potencia, es decir a la energa que ofrece el viento. Ahora si la altitud y la temperatura hacen variar la densidad del viento, pues entonces esto afectar tambin la produccin de energa elica. Mientras mayor altura y temperatura exista, menor ser la densidad del viento en ese lugar.

2.6.- Un pescador que vive en la costa del Per desea instalar un pequeo molino de viento. Su sobrino, que vive en el sur de Chile, posee uno y est muy satisfecho con su rendimiento. ste ha informado a su to que la velocidad del viento en Chile es exactamente la misma que en el Per; sin embargo, hace mucho ms fro: la temperatura promedio es de 0 C (en vez de los 25C registrados en el Per). Influir ello en la salida del molino?S influir la temperatura en la salida del molino, y que la eficiencia del molino es menor cuando se trabaja a mayores temperaturas.

2.7.- Usted puede calcular la velocidad del viento a cualquier altura empleando el grfico 2.14 o la frmula 2.4; tome como referencia la velocidad a 10 metros. Utilizando ambos mtodos, calcule la velocidad del viento a 30 metros (la velocidad promedio a 10 metros es de 8 m/s). La aspereza Zo del terreno es de 0.03 m Obtiene la misma respuesta?Vea la figura 2.14 para los perfiles de viento. A 60 metros de altura, la velocidad del viento puede considerarse como independiente del terreno local. Nota 1: Este perfil de viento es vlido slo si la frontera de la capa de la atmsfera no es inestable, es decir, que no hay transporte vertical de aire debido a diferencias en la temperatura. La inestabilidad se da si el suelo est caliente en comparacin con el aire sobre l. Nota 2: Si el suelo est cubierto de obstculos continuos (como tierras de cultivo) es mejor definir el nivel del suelo a 0.5 0.7 veces la altura del obstculo (figura 2.14).

2.8.- Un edificio de 20 m de altura y 60 m de ancho est ubicado frente a un aerogenerador, a 300 m de distancia. La turbina elica tiene una torre de 50 m y un dimetro de rotor de 40 m. El viento pasa primero por el edificio y, luego, llega al aerogenerador; el resto del terreno es bastante plano. El edificio afectar la energa elica que llega al aerogenerador?No, porque la parte inferior del rotor mide 50 20 = 30 m de altura, siendo ste ms alto que el edificio. La energa elica no se ve afectada.

2.10.-.- En Malabrigo, encontramos una turbina elica ubicada a 500 m de un pueblo; sta produce un ligero sonido silbante difcil de percibir debido al bullicio del pueblo y al sonido del mar cercano.Los pobladores no se ven afectados por el ruido del aerogenerador.Ahora, la compaa de electricidad desea instalar ms turbinas elicas en esa localidad, pero ha acordado con los pobladores que el nivel de ruido no ser ms del doble del nivel actual. Cuntos aerogeneradores podrn instalarse en total (incluyendo el actual)?Cuatro, porque el sonido se dispersa a travs de la superficie de una esfera.Si estas a 400 metros, el ruido que escuchas es equivalente al de un refrigerador.

2.11.- En qu escala de tiempo se expresan las fluctuaciones de salida de la energa elica (segundos, minutos, horas, das, semanas, meses, aos)?Se expresan normalmente en horas.

2.12.- Se pretende instalar aerogeneradores para abastecer de energa a Malabrigo, pueblo de la costa peruana. Ser importante tomar en cuenta la correlacin?

Siempre la correlacin de datos del lugar ( en este caso las velocidades por cada mes del ao, donde instalaras aerogeneradores) nos ayudara tomar decisiones en los puntos bajos.

3.1.- Explique en sus propias palabras el concepto de fuerza ascensional o de sustentacin, que permite a los aviones alzar vuelo y que, adems, es la fuerza motriz de los molinos de viento.Es aquella fuerza que se genera hacia arriba de un cuerpo por la velocidad con la que este se est moviendo, esta fuerza contrarresta el efecto de la gravedad.

3.2.- Por qu los antiguos molinos de viento (bombas de agua, molinos para granos) tienen ms paletas que los actuales?Los primeros molinos de que habla la historia se hallaban en el Medio Oriente. Sera una suerte de grandes ruedas con paletas, parcialmente expuestas al viento y en parte a cubierto. Los molinos de viento tradicionales no estaban equipados con palas, sino con aspas que consistan en un marco de madera cubierto de tela.En los modernos molinos de viento la solidez tiende a disminuir, un rotor menos slido, que tiene menos palas, rinde mucho msUna solidez alta implica tambin un elevado par de arranque, as como una velocidad de giro baja, lo cual significa que buena parte de la energa del viento se disipa en los torbellinos formados en el calor.

3.3.- Cul cree usted que es el mecanismo de seguridad de un aerogenerador grande? Por lo general, no posee cola.Creo yo que con un sistema de control del paso del labe, con un buen mantenimiento para evitar atascamientos.3.4.- La capacidad de una batera es de 100 Ah. Si se utiliza un sistema de 12 V, cunto tiempo podr permanecer encendida una lmpara de 20 W? Se puede emplear 80% de la capacidad de la batera.80% de la capacidad = 80 Ah

Por lo tanto:

3.5.- Usted es un cliente que desea comprar un aerogenerador. El fabricante le ofrece uno del tamao adecuado, pero usted debe escoger entre una torre de 20 m y una de 30 m. La segunda opcin encarecer el costo total en un 5%. Vale la pena realizar la inversin adicional? Tome en cuenta que la velocidad promedio del viento es de 6 m/s a 10 m de altura y que colocar el aerogenerador en una zona desrtica.

La primera opcin nos ofrece un incremento del 12% aprox de la velocidad del viento es decir como mximo se obtendr un 25% ms en la salida, mientras que la segunda opcin ofrece un 19% ms de velocidad del viento es decir un 43% ms de salida.El 5% ms de costo es justificable siempre y cuando la demanda sea la adecuada, de lo contrario se estara desperdiciando energa.

4.1.- Si se duplica la velocidad del viento, por ejemplo, de 4 a 8 m/seg qu pasara con la energa? Para 62W de demanda promedio.

Donde: e: factor de energa = 0,20 V1: velocidad del viento A: rea barrida por el rotor = *D^2/4

Y para:

Como se puede notar la energa tiende a disminuir.

4.2.- Si la velocidad del viento se duplica, su contenido de energa ser 8 veces mayor. En este caso la potencia de salida del aerogenerador ser, tambin, 8 veces mayor?- S, si la velocidad del viento se duplica la potencia de salida del aerogenerador tambin ser aprox 8 veces ms grande, siempre y cuando se mantenga el mismo dimetro del rotor.

4.3.- Elabore una lista de recomendaciones para determi