La
central minihidràulica.
Projecte tècnic
de construcció d'una turbina hidràulica.
|
|
|
Descripció
i característiques del projecte
|
Data : Curs 02/03
|
| Resum
del PROJECTE desenvolupat per l'alumna Macarena Taravilla Rodríguez
de l'Ateneu
Instructiu de Sant Joan Despí
|
|
| |
| Professora
tutora: |
| Rosalia
Ey de l'Ateneu
Instructiu de Sant Joan Despí |
|
| |
| Segon de
Batxillerat de modalitat de tecnologia |
|
|
| |
|
|
|
|
Maqueta
|
Maqueta
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Detalls
de la Maqueta
|
Detalls
de la Maqueta
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
................
|
| Índex
general del treball |
-
Introducció
-
La central minihidràulica
-
Projecte tècnic per a
la construcció d'una turbina hidràulica
-
Conclusió
-
Glossari
-
Bibliografia
|
Introducció |
|
-
Aquest treball de recerca, sobre
l'energia de l'aigua, té dues part diferenciades. Per una banda,
tenim “La central minihidràulica” on s'explica el funcionament d'aquest
invent tècnic per aprofitar a petita escala la força de l'aigua,
tot obtenint energia elèctrica. Per l'altre banda, tenim “Projecte
tècnic per a la construcció d'una turbina hidràulica”,
on es reflexa de manera visual la capacitat energètica de l'aigua.
-
Per fer la primera part del
treball, he partit de diverses fonts d'informació. En primer lloc,
internet ha estat una eina molt important per la recollida d'informació.
En segon lloc, la visita guiada a La Central Hidràulica de Capdella
m'introduí en el món de la tecnologia hidràulica.
Allà vaig observar totes les parts d'una central hidràulica,
l'embassament, el llac d'Estany Gento, la pressa, el canal, la cambra d'aigua,
les canonades de pressió, 5 turbines Pelton, 5 alternadors
trifàsics , excitatrius i transformadors. En tercer lloc, vaig visitar
el Museu de la Ciència i de la Tècnica de Catalunya on vaig
veure una turbina Francis, diverses maquetes relacionades amb el tema,
i vaig participar en experiments sobre demostracions físiques.
-
Per la segona part del treball,
he tret la informació dels consells d'algunes persones i de la intuïció
que caracteritza tot procés tecnològic.
-
La motivació principal
d'aquest projecte, parteix del gust per fer maquetes i la preocupació
pel mediambient. Cal destacar, que fa dos anys, la meva idea era fer un
treball sobre el karate, però vist des del punt de vista de la física.
El fet que hagués de deixar el karate per problemes personals, m'impulsà
a canviar de treball. Recordo que en aquell moment estàvem estudiant
les centrals elèctriques i em va despertar especial interès
la Central Hidroelèctrica. Però vaig veure que no era molt
respectuosa amb el medi i em vaig centrar en la minihidràulica,
en la qual es minimitzen els impactes ambientals.
-
El treball es centra sobretot
en la central minihidràulica i la maqueta demostrativa.
-
Per fer la maqueta he utilitzat
el projecte tècnic, que és un pla de treball organitzat,
que partint d'un desig, una necessitat o un problema, busca una solució
factible que es materialitza en la construcció d'un objecte. El
mètode experimental, també hi és present, han estat
molts els cops que a partir dels resultats dels assajos he hagut de fer
modificacions sobre la maqueta per obtenir major rendiment.
-
Pel que fa ha dificultats tècniques,
s'han presentat unes quantes. En principi, l'aigua no aconseguia impactar
bé sobre els àleps de la turbina. Després, el pes
de l'eix impedia una adequada velocitat de rotació. Darrerament
les característiques de la caixa de magatzem, em van obligar a afegir
més elements.
-
Pel que fa a les dificultats
personals, la manca de temps lliure i l'astúcia del meu pare, que
en la turbina II em va trencar un àleps, “em va estressar” en alguns
moments.
-
Com apunt final, el més
divertit d'aquest projecte, han estat les proves de les diferents turbines
i el munt de cops que ens em mullat, tant la meva tutora com jo per poder
fer-la funcionar.
|
|
Índex
de la central minihidràulica.
1. Història
2. Funcionament
3. Comparació de
la central minihidràulica a Espanya i Catalunya
4. Aplicacions de l'energia
de les centrals minihidràuliques
5. Aspectes ambientals .
Annexos
1. Fotografia d'una serradora
2. Rodes hidràuliques
d'empenta superior i inferior .
3. Estructura de les minicentrals
segons la potència (1987)
4. Actuacions del sector
elèctric en l'àrea de les petites centrals hidroelèctriques
5. Potencial hidroelèctric
d'Espanya
6. Projectes de minihidràuliques
1991/1999
7. Esquema genèric
dels components d'una minicentral d'aigua fluent
8. Components d'una central
minihidràulica de peu de presa
9. Representacions gràfiques
de la turbina Pelton
10. Representacions gràfiques
de la turbina Francis
11. Representacions gràfiques
de la turbina Kaplan
12. Centrals hidroelèctriques
de potència inferior als 10 MW
13. Evolució de la
potència minihidràulica útil en Espanya
14. Potència minihidràulica
per comunitats autònomes
15. Producció d'energia
elèctrica (1998)
16. Instal·lacions
minihidràuliques a Catalunya
|
|
|
|
|
| Índex del projecte
tècnic per a la construcció d'una turbina hidràulica. |
|
1. Introducció
al projecte tècnic
2. Identificació
del problema
3. Memòria
4. Disseny
5. Croquis
6. Plànol
7. La planificació
del treball
7.1. full de procés
7.2. Fulls de fabricació
7.2.1. Full de fabricació del rodet de la turbina III
7.2.2. Full de fabricació de l'eix de rotació de la turbina
III
7.2.3. Full de fabricació de la cambra de la turbina
7.2.4. Full de fabricació de la tovera a pressió o canonada
forçada
7.2.5. Full de fabricació del grup generador
7.2.6. Full de fabricació del magatzem d'aigua
7.3. Full d'instruccions de muntatge
8. Construcció del
prototipus i verificació.
9. Aplicació de principis
científics al procés tecnològic.
Annexos del projecte de construcció
d'una turbina.
1. Planificació del
procés de treball de la turbina I
2. Planificació del
procés de treball de la turbina II
3. Fotografies de la turbina
III
|
|
Exemple del punt 2. Identificació
del problema |
-
En aquest cas, el problema,
és la necessitat de demostrar el poder de l'energia hidràulica.
-
L'energia hidràulica
és una font d'energia neta, que amb les mesures mediambiental adequades
ens permet obtenir energia elèctrica de manera infinita i vitalícia
mantenint l'equilibri natural i conservant el medi per a les generacions
futures.
-
Partint de la informació
exposada anteriorment sobre les centrals minihidràuliques, s'intenta
amb aquest projecte tècnic plasmar la força de l'aigua.
-
Tot problema té més
d'una solució, però partint de la informació que tenim,
la solució més adient per aquest, és la construcció
d'una turbina hidràulica, que mitjançant un generador ens
proporcioni energia elèctrica.
|
|
|
|
| Exemple del punt 3. Memòria
(parcial) |
|
|
-
L'objectiu d'aquest projecte
és demostrar la força de l'aigua, com a font d'energia renovable.
-
La construcció d'una
turbina hidràulica és la millor manera de demostrar el poder
del líquid, degut a que aquest artefacte és capaç
de transformar l'energia cinètica i potencial que porta l'aigua,
en energia de rotació que es pot transformar de manera senzilla
en energia elèctrica.
-
Aquest projecte té tres
elements característics a destacar. El primer, és el
tub, que imita a la canonada forçada de les centrals hidroelèctriques
i que transporta l'aigua l'aixeta fins a la turbina. El segon, es la turbina
pròpiament, que gràcies a les seves característiques
i a l'energia mecànica de l'aigua , crea un moviment de rotació,
el tercer, és el generador de CC o dinamo que transforma l'energia
de rotació en energia elèctrica.
-
El projecte final que es presenta,
és fruit de diverses proves i millores de projectes anteriors.
-
En un principi, es va construir
una turbina que no va assolir les expectatives. La planificació
del treball i les fotografies d'aquesta es poden veure en l'annex 1.
-
Després de diverses proves,
es va comprovar que els factors que provocaren el mal funcionament de la
turbina I són els següents:
-
Les innovacions de la turbina
II són les següents:
Es van agafar culleres,
aprofitant que tenen una forma que fa que el material ja sigui tractat
i no s'hagi de modificar les seva forma.
Es va comprar una caixa hermètica
de polipropilè amb un únic fons que va estalviar feina..../...
Però aquest segon intent tampoc va ser fructífer. La planificació
del treball i les fotografies de la turbina II es poden veure
es va canviar la barreta roscada
de l'eix, per una agulla de fer punt, llisa, de 0,3 mm de diàmetre.
Amb això es van aconseguir tres avantatges,
construir el rodet de la turbina
sobre una caixa de radi superior. Com la distància del punt d'aplicació
de la força al centre és més gran, augmenta el moment
de rotació i per tant la potència desenvolupada.
Pel que fa al funcionament
de la turbina III és molt simple, l'aigua que ve del tub, entra
mitjançant un orifici a la cambra de la turbina i impacte contra
els àleps. En xocar, fa que els àleps comencin a rodar i
en impactar l'aigua successivament amb cadascuna de les culleres es manté
un moviment de rotació. L'aigua surt
el moviment de l'eix es transmet
mitjançant engranatges a una dinamo que produeix corrent elèctric
i aquest s'utilitza per encendre una bombeta.
|
|
| Els material
utilitzats són bàsicament: |
-
Caixa rodona de plàstic
PET (politereftalat d'etilè) de 6,5 cm de diàmetre.
-
8 Culleres de plàstic
PET ( politereftalat d'etilè).
-
Agulla de fer punt del núm.
3 ( 3 mm de secció).
-
2 anells de plàstic de
3 mm
-
Silicona.
-
Cinta aïllant
-
Caixa hermètica de PP
( polipropilè) de 22 cm de diàmetre i 8 cm de profunditat.
-
Una canyeta de plàstic.
-
Dues peces amb forma d'escaire
i amb forats de 6,2 cm de llargada i 3 cm d'alçada.
-
Dos cargols de 3,5 cm de llarg
i 2,5 mm de diàmetre amb les seves femelles.
-
Dos macarrons o tubs de
2,4 cm de llarg i 6 mm de diàmetre interior.
-
Motor reversible de CC de 1,5
a 4,5 V amb 10910 rpm a 3 V.
-
Pinyó pel rotor de
la dinamo amb un forat 1,5 mm , 10 dents, diàmetre primitiu de 0,5
cm i mòdul de 0,5
-
Roda dentada per l'eix de la
turbina amb un forat de 3 mm , 50 dents, diàmetre primitiu de 2,5
cm i mòdul de 0,5.
-
Una anella de 4 mm de diàmetre
interior.
-
Dos cables.
-
Un led.
-
Goma d’1,2 cm de diàmetre.
-
Tub de coure.
-
Colzes per les seccions del
tub de coure.
-
Adaptador per unir la goma amb
el coure.
-
Un escaire.
-
Dues brides.
-
Una caixa de plàstic
PP ( polipropilè) de dimensions 58 x 38 x22 cm.
-
Tuper .
Les dimensions totals de la
maqueta s'aproximen als 35 cm d'alçada màxima i 38 cm d'amplada
i 58 cm de llargada.
Fotos i dibuixos que podreu
trobar al treball, entre molts d'altres |
|
|
|
|
| Comentaris |
|
-
Interessant treball per el procés
de recerca de informació i material
-
També es força
interessant per el fet de que el sistema funciona
i pot ser un treball molt interessant de fer amb alumnes.
-
La totalitat d'aquest treball
es troba a la biblioteca del l'Aula
de recursos de Tecnologia a Cerdanyola per la vostre consulta. També
tenim un vídeo de la presentació del treball de l'autora.
-
Podeu connectar directament
amb la professora tutora
per a qualsevol consulta.
|
|
|
|
|
|
|