GENERADOR HIDRAULICO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

TRABAJO MONOGRFICO

CONSTRUCCIN DE UN GENERADOR HIDRULICO

Autores:

COLQUEHUANCA VILA, Angie Zulema

MARN POLO, Diana Catalina

NICOLS MORENO, Jesly Ftima

Asesor:

PREZ CAMPOMANES, Giovene

Nuevo Chimbote Per

2015

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO CHIMBOTE ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

MECNICA DE FLUIDOS

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NDICE

INTRODUCCIN

OBJETIVOS

CAPTULO I: MARCO TERICO

1.1. Principio de conservacin de energa..5 1.1.1. Energa potencial5 1.1.2. Energa cintica..5 1.1.3. Energa mecnica...5 1.1.4. Energa hidrulica...5

1.2. Hidrulica.5 1.2.1. Propiedades fsicas de los fluidos5

1.3. Principio de Bernoulli.5 1.3.1. Cintica.5 1.3.2. Potencial gravitacional....5-6 1.3.3. Energa de flujo.......6

1.4. Principio de Pascal.6 1.5. Prdida de carga.6-7

CAPTULO II: DESARROLLO DEL TEMA

2.1. Definicin del generador hidrulico..8 2.2. Funcionamiento...8 2.3. Elaboracin..8 2.4. Procedimiento..9 2.5. Aplicacin...9-10 2.6. Anlisis de resultados...10 CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFA

ANEXOS


MECNICA DE FLUIDOS

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INTRODUCCIN

Este trabajo se basa en el diseo de un generador hidrulico que se rige por el principio de conservacin de la energa; tiene por objetivo generar energa elctrica a partir de la hidrulica, tomando en cuenta que la energa elctrica es una energa limpia y renovable que no contamina, tambin notando que el gasto hidrulico se puede saber a partir del flujo de agua que caer en el generador hidrulico, as mismo es necesario realizar un recorrido por distintas nociones de esta disciplina, con el fin de acercarnos a su naturaleza; lo cual resulta beneficioso para las ciudades rurales.

Este proyecto se realiza a travs de la necesidad en las poblaciones que carecen de energa elctrica, debido a que probablemente se encuentran lejos de la ciudad, la falta de poltica adecuada y de conocimientos y capacidades tcnicas necesarias para el diseo y la realizacin de estos proyectos. La finalidad es crear un sistema generador de electricidad a partir del movimiento del agua que pasa a travs de unas cucharas, por lo tanto la fuerza de agua que transita genera energa que en gran volumen podra recargar una batera, tambin analizar el impacto que generara en la ecologa, ya que es un tema de suma importancia que pueden mejorar las condiciones de vida de este planeta.

Por ltimo, se pondr en prctica el generador, para ver como el caudal usado influye en la intensidad de los leds encendidos.

Por tal motivo, abordaremos lo siguiente: Principio de conservacin de energa, hidrulica, principio de Bernoulli, principio de Pascal, etc.


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OBJETIVOS

OBJETIVO ESPECFICO:

Crear un sistema capaz de generar energa renovable encontrada en el medio ambiente para aprovechar los recursos naturales y mejorar la calidad de vida, aplicando los temas desarrollados en el curso de mecnica de fluidos.

OBJETIVOS GENERALES:

Aplicar el Principio de Pascal para determinar la presin del agua que pasa por la manguera.

Aplicar el Principio de Bernoulli para hallar el comportamiento de un flujo laminar movindose a lo largo de una corriente de agua.

Conocer y aplicar una alternativa de solucin para las poblaciones que carecen de energa elctrica.


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CAPTULO I: MARCO TERICO

En este trabajo podremos apreciar el principio de conservacin de la energa, a travs del generador hidrulico para saber as, como es que se transforma la energa mecnica a elctrica, as mismo respaldar el principio en el que se basa este proyecto, que es un generador hidrulico.

Conociendo los siguientes conceptos bsicos:

1.1. Principio de conservacin de la energa: Indica que la energa no se crea ni se destruye; slo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energa total permanece constante; es decir, la energa total es la misma antes y despus de cada transformacin. En este prototipo las energas que experimentan transformacin son: 1.1.1. Energa potencial: Es la energa que se le puede asociar a un

cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posicin. 1.1.2. Energa cintica: La energa cintica es una magnitud escalar

asociada al movimiento de cada una de las partculas del sistema. 1.1.3. Energa mecnica: Es la energa que se debe a la posicin y al

movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energas potencial y cintica de un sistema mecnico.

1.1.4. Energa hidrulica: Es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energas cintica y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas, es decir se aprovecha de la cada del agua desde cierta altura. La energa potencial, durante la cada, se convierte en cintica. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotacin que finalmente se transforma en energa elctrica por medio de los generadores.

1.2. Hidrulica: Es una rama de la fsica y la ingeniera que se encarga del estudio de las propiedades mecnicas de los fluidos. Los conceptos de la Mecnica de Fluidos se resumen en tres captulos: esttica, cinemtica y dinmica. En la esttica se estudia el agua en reposo; en la cinemtica se trata de las lneas de flujo y de las trayectorias y en la dinmica se estudian las fuerzas que producen el movimiento del agua. 1.2.1. Propiedades fsicas de los fluidos: La materia ordinaria de un

fluido es que no tienen forma propia, adquiriendo la del recipiente que lo contiene

Estos permiten describir los aspectos ms importantes de la hidrulica que son: Peso especfico (p), el peso por unidad de volumen de una sustancia, Tambin se le conoce como peso volumtrico.

1.3. Principio de Bernoulli: Tambin denominado ecuacin de Bernoulli que describe el comportamiento de un flujo laminar movindose a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad, ni rozamiento), la energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energa de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: 1.3.1. Cintica: Es la energa debida a la velocidad que posea el fluido.


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P1/Pe + V12/2g+ Z1+Hb = P2/Pe + V22/2g + Z2

PA = m.g.h

p = m/v

1.3.2. Potencial gravitacional: Es la energa debido a la altitud que un fluido posea.

1.3.3. Energa de flujo: Es la energa que un fluido contiene debido a la presin que posee.

Su ecuacin es:

1.4. Principio de Pascal: Es una ley enunciada por el fsico y matemtico francs Blaise Pascal, donde la presin ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presin en todo el fluido es constante.

Esta ley puede observarse en diversos dispositivos que apelan a la energa hidrulica. De acuerdo a lo advertido por Pascal, el agua que ingresa a un recipiente con las caractersticas mencionadas, puede ser expulsada por cualquier agujero que tengan a la misma presin y velocidad.

.

Para hallar el Principio de Pascal se considera las siguientes magnitudes:

Presin: Es una magnitud escalar y es una caracterstica del punto del fluido en equilibrio, que depender nicamente de sus coordenadas.

Altura: Es generada por la presin. Este principio dice que entre ms alto se encuentre la columna de agua de un sistema la presin se incrementar proporcionalmente.

Densidad: es la magnitud que refleja el vnculo que existe entre la masa de un cuerpo y su volumen.

1.5. Prdida de carga: Es la prdida de presin en un fluido debido a la

friccin de las partculas del fluido entre s y contra las paredes de la tubera que las conduce. Las prdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de direccin, la presencia de una vlvula, etc.

Los valores de K para los distintos accesorios se dan en la tabla siguiente:


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TABLA 1. Coeficiente de accesorios (K)


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CAPTULO II: DESARROLLO DEL TEMA

Generador hidrulico:

2.1. Definicin: Se refiere a un sistema generador de energa elctrica, a partir del movimiento del agua que pasa, bien por un solo canal a travs de las cucharas; que recibirn el agua, haciendo girar la rueda de madera, que a su vez esta har girar un engrane adaptado al dnamo, para as hacer prender 6 leds y obtener energa elctrica. Posteriormente sabiendo porque principio se rige el generador hidrulico y lo que se debe cumplir. As mismo con la elaboracin del prototipo se intenta obtener un generador hidrulico que tenga las caractersticas, aplicado a las presas, caudales, ros, etc.

2.2. Funcionamiento del generador hidrulico:

Una central hidrulica es una represa alta que generalmente es construida en un gran ro, para crear un estanque, y una estacin en dnde el proceso de transformacin de energa tiene lugar. En primer paso para la generacin de la energa es la recoleccin del agua de lluvia, esta agua cae y gira una gran rueda, sta convierte la energa del agua cada, en energa mecnica, que es conducida al generador hidrulico, el cual ayuda a la produccin de la electricidad, luego el transformador incrementar el voltaje de la electricidad, a los niveles necesarios para ser enviada a las comunidades, o viviendas a travs de la red y el agua es liberada a los lagos o ros, aguas abajo.

2.3. Elaboracin del generador Hidrulico

Utilizando los siguientes materiales:

Dnamo

Cucharas

Cables

Listones

Varilla metlica

Triplay

Silicona

Paliglobos

Tmperas

Polea

Rodajes

Manguera

Focos leds

Disco duro

Faja


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2.4. PROCEDIMIENTOS:

1.- Construir una base de madera para el soporte de los pilares. La base debe estar sujeta y de la misma manera los pilares. (Ver anexo 1)

2.- Se elabora un sostenedor circular para colocar un eje entre los pilares y sobre

ella se ir pegando las cucharas, mientras el eje es sujetada con un rodaje.

(Ver anexo 1)

3.- Se construye la polea de disco duro y se coloca en el extremo del eje para ser sujetada con el dnamo a travs de una faja. (Ver anexo 3)

4.- Se realiz la instalacin de los focos leds en los postes, los cuales fueron

conectados a travs de cables. (Ver anexo 4)

5.- Para la conexin elctrica lo que se debe de hacer es fijar el motor con la

base con pegamento y unimos los dos cables y con una cinta lo fijamos y

conectamos a un foco. (Ver anexo 5)

6.- As mismo ya conectada la polea con el motor por una faja, lo enganchamos

al motor para que quede tenso y finalmente se tiene la rueda elctrica lista

para funcionar, pero para que el motor funcione y provoque electricidad se

debe botar un chorro de agua sobre las cucharas. (Ver anexo 6)

2.5. APLICACIN:

Para la elaboracin del diseo de un generador hidrulico se considera la aplicacin del principio de pascal para conocer la presin con la cual ingresa el agua al conducto (manguera); tambin aplicar el principio de Bernoulli para conocer el comportamiento del flujo.

Datos:

ALTURA (Z1): 1m

ALTURA (Z2): 0.60cm

CAUDAL: 0.00039m3/s

P1: 2452.5

P2: 0

VELOCIDAD: 1.61 m/s


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Observaciones:

V= 2g (0.15 0.0175)

V= 1.61 m/s

V=2

Q= 0.00039 m3/s

Q= 1.61 x (0.0175)2

Q= 0.39 litros

Hallando Principio de Pascal

P=

P= v = . A.h = Presin Manomtrica A A

P = m.g.h P= 0.1 x 9810 + 0.15 x 9810

P= 2452.5 pa

Una observacin que notamos con este generador; es que se puede saber el gasto hidrulico a partir de:

Ecuacin de Bernoulli:

P1/Pe + V12/2g+ Z1+Hb = P2/Pe + V22/2g + Z2

2452.5 +

1ooo

(0.00039 x 4)2

(0.0175)2

19.62

+1 + Ht + 0.60 + 2 x 0.30 x 2.632

19.62

Ht = 2.83 m

= 1.612 19.62

F= P x A

F= 2452.5 x x 0.01752

F= 0.59


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2.6. ANLISIS DE LOS RESULTADOS

Para generar energa elctrica, se puede decir que la intensidad de luz depende de la cantidad de agua que se emplee, es decir a mayor cantidad sale con mayor presin y sta presin hace que las cucharas giren con ms rapidez y se genera la energa elctrica.

Para lograr que funcione adecuadamente se tuvieron que colocar correctamente las cucharas, porque si no, no giraban uniformes y por lo tanto no se podra generar energa elctrica.

Con respecto a los resultados, se tom en cuenta la cantidad de agua empleada para generar energa elctrica a los focos leds, y as poder observar que se necesita una gran potencia de agua para lograr girar las cucharas y puedan encender los focos, a travs de las conexiones que se realiz con el dnamo.

Por otro lado el uso de la energa hidrulica tiene ventajas: es una energa renovable y limpia de alto rendimiento energtico, es una energa inagotable y ecolgica, es una energa totalmente limpia. As como tambin conlleva a diversas aplicaciones que pueden servir de utilidad para el ahorro de energa elctrica; podemos decir que sus aplicaciones del generador hidrulico son en: viviendas rurales, sistemas de riego y conexiones a la red elctrica para la venta de corriente elctrica.


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CONCLUSIONES

Es una energa que se obtiene de la cada del agua de cierta altura a un nivel inferior que lo provoca el movimiento de ruedas hidrulicas, generando una rotacin que se transforma en energa elctrica por los generadores.

Es un recurso natural que satisface las necesidades de las personas que an no cuentan con energa elctrica.

Una de las ventajas es que el agua es inagotable que no contamina, produce trabajo a la temperatura ambiente.

Debido a las aplicaciones realizadas en la mecnica de fluidos, podemos determinar el flujo en varios contextos, ya que es un recurso natural que est al alcance de la vida humana.

Los focos leds se encienden de acuerdo a la presin que realiza el agua, mientras mayor presin iluminacin.


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RECOMENDACIONES

Realizar una circunferencia pequea, porque entre ms grande sea, ser ms difcil hacerlo rotar lo que puede ser una prdida de energa.

Utilizar una buena cantidad de agua para que gire el molino de cucharas y as pueda generar energa.

El generador hidrulico debe ser rgido para que con el uso no se realicen fallas.

El color de los focos leds sebe ser el mismo ya que hay algunos colores que necesitan mayor voltaje, como consecuencia de estos colores es que no se encienden.


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BIBLIOGRAFA

Proyecto generador hidrulico [en lnea]. Per: prezi.com, 2013 [fecha de consulta: 04 de julio]. Disponible en: https://prezi.com/o2r34yctl-rp/proyecto-generador-hidraulico/

CASTILLO, Paula. Sper experimento de fsica [en lnea]. Per: blogspot.com, 2012 [fecha de consulta: 27 junio 2015]. Disponible en: http://superexperimentodefisica.blogspot.com/2012/05/quees-un-generador-hidraulico-refiere.html

MALUENGA, Josue. Tipos de energa [en lnea]. Venezuela: monografias.com, 2012 [fecha de consulta: 04 de julio]. Disponible en: http://www.monografias.com/trabajos84/tipos-energia/tipos-energia.shtml


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ANEXOS

Anexo 1

Anexo 2


MECNICA DE FLUIDOS

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Anexo 3


MECNICA DE FLUIDOS

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Anexo 4


MECNICA DE FLUIDOS

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Anexo 5

Anexo 6

Documents

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