lunes, 27 de abril de 2015
RESUMEN
Nuestro proyecto consiste en aumentar el rendimiento de una desaladora casera mediante un dispositivo que no necesite energías contaminantes para su funcionamiento. En principio el dispositivo va a ser un aerogenerador de eje vertical acoplados a una desaladora va a ser una desaladora casera y fabricaremos una estructura para sostener el dispositivo y la desaladora.
ABSTRACT
Our project is to increase the performance of a home desalination using a device that doesnt need cleanenergy forits operation. In principle the device will be a vertical axis wind turbine, the desalination plant will be a home desalination and we manufacture a structure to hold the device and desalination.
PALABRAS CLAVES
Proyecto, estructura, energías no contaminantes, desaladora, aumentar, sistema eólico, dispositivo y aerogenerador.
KEYWORDS
Project, structure, cleanenergy , device, increase, windsystem, desalation and wind turbine.
INTRODUCCIÓN
En estos tiempos hay un elevado gasto eléctrico para la desalinización del agua y un nivel de contaminación muy alto y por ello hemos buscado soluciones a bajo coste utilizando energías limpias.
Aunque sabemos que hay varias energías limpias, como la eólica, la solar, la hidráulica, la geotérmica y muchas más nosotros nos interesamos en la energía eólica para la depuración del agua.
Antes de empezar con la investigación del proyecto queremos saber cuál es la utilización del agua, la cantidad de agua que se utiliza y la energía no contaminante que vamos a utilizar para nuestro proyecto.
Los diversos usos del agua se clasifican en primarios y secundarios.Los primarios son los que se consideran necesarios (doméstico, agrícola y ganadero). y los secundarios son los que no resultan prescindibles (energético, industrial, recreativo y cultural). Sin embargo, cambia la calidad de vida de unas personas a otras. Por esta razón se diferencian en consuntivos y no consuntivos.
Usos consuntivos: Son aquellos en lo que la utilización implica el consumo del agua y se clasifican en:
La fuerza del viento es la fuerza que vamos a utilizar para nuestro proyecto.
La energía eólica es una de las formas de energía más antiguas usadas por la humanidad. Desde el principio de los tiempos, los hombres utilizaban los molinos de viento para moler cereales o bombear agua. Con la llegada de la electricidad, a finales del siglo XIX los primeros aerogeneradores se basaron en la forma y el funcionamiento de los molinos de viento. Sin embargo, hasta hace poco tiempo, la generación de electricidad a través de aerogeneradores, no ha jugado un gran papel.
El aerogenerador sería el elemento más importante de nuestro proyecto. Aunque el aerogenerador más empleado es el de eje horizontal, hay otros que son de eje vertical.
La referencia más antigua que se tiene es un molino de viento que fue usado para hacer funcionar un órgano en el siglo I. Los primeros molinos de uso práctico fueron construidos en Sistan, Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron molinos de eje vertical con hojas rectangulares. Las turbinas modernas fueron desarrolladas a comienzos de 1980, si bien los diseños continúan en desarrollo. La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares actuales, desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente y la producción se ha expandido a muchos países.
Aunque sabemos que hay varias energías limpias, como la eólica, la solar, la hidráulica, la geotérmica y muchas más nosotros nos interesamos en la energía eólica para la depuración del agua.
Antes de empezar con la investigación del proyecto queremos saber cuál es la utilización del agua, la cantidad de agua que se utiliza y la energía no contaminante que vamos a utilizar para nuestro proyecto.
Los diversos usos del agua se clasifican en primarios y secundarios.Los primarios son los que se consideran necesarios (doméstico, agrícola y ganadero). y los secundarios son los que no resultan prescindibles (energético, industrial, recreativo y cultural). Sin embargo, cambia la calidad de vida de unas personas a otras. Por esta razón se diferencian en consuntivos y no consuntivos.
Usos consuntivos: Son aquellos en lo que la utilización implica el consumo del agua y se clasifican en:
- Urbano: Se utiliza el agua para el hogar, comercios o edificios públicos.
- Agrícola: Se utiliza para el cultivo de regadío.
- Industrial: Atiende a necesidades, como por ejemplo la fabricación de papel o sustancias químicas.
- Energético: Utilizada para la producción de energía eléctrica.
- Recreativo: Utilizada para la práctica deportiva, actividades culturales, etc.
- Industrial: Se utiliza generalmente como refrigerante.
La fuerza del viento es la fuerza que vamos a utilizar para nuestro proyecto.
La energía eólica es una de las formas de energía más antiguas usadas por la humanidad. Desde el principio de los tiempos, los hombres utilizaban los molinos de viento para moler cereales o bombear agua. Con la llegada de la electricidad, a finales del siglo XIX los primeros aerogeneradores se basaron en la forma y el funcionamiento de los molinos de viento. Sin embargo, hasta hace poco tiempo, la generación de electricidad a través de aerogeneradores, no ha jugado un gran papel.
El aerogenerador sería el elemento más importante de nuestro proyecto. Aunque el aerogenerador más empleado es el de eje horizontal, hay otros que son de eje vertical.
La referencia más antigua que se tiene es un molino de viento que fue usado para hacer funcionar un órgano en el siglo I. Los primeros molinos de uso práctico fueron construidos en Sistan, Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron molinos de eje vertical con hojas rectangulares. Las turbinas modernas fueron desarrolladas a comienzos de 1980, si bien los diseños continúan en desarrollo. La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares actuales, desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente y la producción se ha expandido a muchos países.
OBJETIVOS
En nuestro proyecto queremos proponer un dispositivo que aumente el rendimiento de una desaladora casera sin el suministro de energías contaminantes.
Queremos que el dispositivo sea un sistema eólico que aproveche la energía del viento para hacer girar una hélice removiendo el agua salada y presionarla contra las paredes de una membrana que tendremos que hacer con la ayuda de la impresora 3D que tenemos en el departamento de Tecnología.
Queremos que el dispositivo sea un sistema eólico que aproveche la energía del viento para hacer girar una hélice removiendo el agua salada y presionarla contra las paredes de una membrana que tendremos que hacer con la ayuda de la impresora 3D que tenemos en el departamento de Tecnología.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para este proyecto intentaremos utilizar el mayor número de materiales reciclados, estos materiales están marcados con la letra (R). Las herramientas que utilizaremos son las del taller del instituto.
LISTA DE MATERIALES
En este apartado os mostraremos tres listas con los diferentes materiales utilizados para la fabricación de cada uno de los aparatos. Los materiales reciclados son aquellos que van marcados con un (R).
- Lista de materiales del sistema eólico.
Lista de materiales (Sistema eólico)
|
||||
Marcas
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Descripción
|
Dimensiones (cm)
|
Número
|
Composición
|
1
|
Ejes (R)
|
diámetros: I 0,8; E 1,2
|
1
|
Metal
|
2
|
Tubo (R)
|
diámetro: 1,2 ; h: 200
|
1
|
Plástico
|
3
|
Discos (R)
|
diámetro: 15
|
2
|
Metal
|
4
|
Álabes
|
40x15
|
3
|
Tela de plástico
|
- Lista de materiales de la desaladora casera.
Lista de materiales (Desaladora)
|
||||
Marcas
|
Descripción
|
Dimensiones (cm)
|
Número
|
Composición
|
1
|
Plancha (R)
|
30x70x0,25
|
1
|
Metal
|
2
|
Tabla (R)
|
40x20x0,25
|
2
|
Plástico
|
- Lista de materiales de la estructura.
Lista de materiales (Estructura)
|
||||
Marcas
|
Descripción
|
Dimensiones (cm)
|
Número
|
Composición
|
1
|
Soporte (R)
|
45x45x3
|
2
|
Madera
|
2
|
Rodamientos
|
diámetros: I 1,2 ; E 2
|
2
|
Metal / Plástico
|
3
|
Columnas
|
Diámetro: 5 ; h: 50
|
4
|
PVC
|
MODO DE FABRICACIÓN
Fabricación de la desaladora.
En primer lugar tuvimos que doblar la plancha de metal para darle la forma de una desaladora casera con las siguientes medidas: 30 x 70 x 0, 25 cm.
Después de darle la forma necesaria, le pegamos las paredes de metacrilato para que no se nos escape el agua salada, la base de metacrilato que está situada en la parte inferior de la pieza y la canaleta de PVC.
A continuación, le hicimos un agujero en la base de la pieza para después poder meter el eje con la hélice. Luego tuvimos que pegar un barreño de plástico a la parte superior de la base de la pieza y finalmente colocamos una plancha de metal encima de la desaladora para que hiciera de plano inclinado.
Fabricación del sistema eólico:
Al principio pegamos los tubo pequeños de plástico a los disco de aluminio y hicimos los álabes con la tela de plástico de una cortina de la ducha, pegando tubos de plástico en los extremos de la tela de plástico.
Fabricación de la estructura:
Para la fabricación de la estructura hemos tenido que realizar dos agujeros para colocar los rodamientos de 2cm de diámetro exterior y 1,2cm de diámetro interior. A continuación, hicimos ocho rebajos para colocar las columnas que iban a sostener las dos tablas de madera de 40 x 40 x 1,5cm.
En primer lugar tuvimos que doblar la plancha de metal para darle la forma de una desaladora casera con las siguientes medidas: 30 x 70 x 0, 25 cm.
Después de darle la forma necesaria, le pegamos las paredes de metacrilato para que no se nos escape el agua salada, la base de metacrilato que está situada en la parte inferior de la pieza y la canaleta de PVC.
A continuación, le hicimos un agujero en la base de la pieza para después poder meter el eje con la hélice. Luego tuvimos que pegar un barreño de plástico a la parte superior de la base de la pieza y finalmente colocamos una plancha de metal encima de la desaladora para que hiciera de plano inclinado.
Fabricación del sistema eólico:
Al principio pegamos los tubo pequeños de plástico a los disco de aluminio y hicimos los álabes con la tela de plástico de una cortina de la ducha, pegando tubos de plástico en los extremos de la tela de plástico.
Fabricación de la estructura:
Para la fabricación de la estructura hemos tenido que realizar dos agujeros para colocar los rodamientos de 2cm de diámetro exterior y 1,2cm de diámetro interior. A continuación, hicimos ocho rebajos para colocar las columnas que iban a sostener las dos tablas de madera de 40 x 40 x 1,5cm.
PROTOTIPO
El prototipo está hecho previamente con el programa de diseño asistido por ordenador, Autocad 2014.
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| Sistema eólico |
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| Desaladora casera |
 |
| "Aerosalt" |
CÁLCULOS Y PRUEBAS DEL PROTOTIPO
Antes de averiguar que nuestro dispositivo conseguía aumentar el rendimiento de una desaladora casera realizada por alumnos de primero de bachillerato tuvimos que averiguar la cantidad de agua que desalaba.
Para ello tuvimos que realizar distintas pruebas.El primer ensayo consistió en poner a prueba la desaladora, para lo que se preparó un litro de una disolución al 1% (w/v) de cloruro sódico en agua. Se pasó todo el volumen por el dispositivo y se obtuvieron 250ml de agua desalada.
La segunda prueba consistió en averiguar si la localización de la desaladora influía en el rendimiento de la desaladora. Una localización es el instituto (22.03%) y otra la terraza de una vivienda (25%). La localización influía en su rendimiento aproximadamente un 2,97%.
En la tercera prueba pusimos a prueba el sistema eólico para averiguar las revoluciones. Para esta prueba habíamos utilizado un ventilador casero de una potencia de 70W en un túnel de viento que habíamos fabricado posteriormente.
Y finalmente en la última prueba habíamos acoplado la desaladora al sistema eólico para averiguar si el rendimiento de nuestra desaladora aumentaba o no con el viento y con el ventilador utilizado anteriormente. Para ello, se volvió a pasar por el dispositivo un litro de una disolución al 1% (w/v) de cloruro sódico en agua, obteniendo un volumen de agua desalada de 600 ml. El sistema eólico acoplado a la desaladora mejoró 2,4 veces el rendimiento del dispositivo, siendo el incremento de 250 a 600 ml.
Para ello tuvimos que realizar distintas pruebas.El primer ensayo consistió en poner a prueba la desaladora, para lo que se preparó un litro de una disolución al 1% (w/v) de cloruro sódico en agua. Se pasó todo el volumen por el dispositivo y se obtuvieron 250ml de agua desalada.
La segunda prueba consistió en averiguar si la localización de la desaladora influía en el rendimiento de la desaladora. Una localización es el instituto (22.03%) y otra la terraza de una vivienda (25%). La localización influía en su rendimiento aproximadamente un 2,97%.
En la tercera prueba pusimos a prueba el sistema eólico para averiguar las revoluciones. Para esta prueba habíamos utilizado un ventilador casero de una potencia de 70W en un túnel de viento que habíamos fabricado posteriormente.
Y finalmente en la última prueba habíamos acoplado la desaladora al sistema eólico para averiguar si el rendimiento de nuestra desaladora aumentaba o no con el viento y con el ventilador utilizado anteriormente. Para ello, se volvió a pasar por el dispositivo un litro de una disolución al 1% (w/v) de cloruro sódico en agua, obteniendo un volumen de agua desalada de 600 ml. El sistema eólico acoplado a la desaladora mejoró 2,4 veces el rendimiento del dispositivo, siendo el incremento de 250 a 600 ml.
CONCLUSIÓN
— La desaladora casera es capaz de desalar ¼ del un volumen inicial de un litro de agua con sal al 1%.
— El sistema eólico acoplado a la desaladora mejoró 2,4 veces el rendimiento del dispositivo.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Consumo de energía en España.
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1089/html/1_consumo_de_energa_en_espaa.html
[2] Energías limpias.
http://erenovable.com/energias-limpias/
[3] Energía Eólica.
http://www.energiaeolica.org/
[4] Aerogeneradores.
http://www.eoliccat.net/energia-eolica/la-tecnologia/como-funciona-un-aerogenerador.html?L=1
[5] Agua
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1089/html/1_consumo_de_energa_en_espaa.html
[2] Energías limpias.
http://erenovable.com/energias-limpias/
[3] Energía Eólica.
http://www.energiaeolica.org/
[4] Aerogeneradores.
http://www.eoliccat.net/energia-eolica/la-tecnologia/como-funciona-un-aerogenerador.html?L=1
[5] Agua
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua
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