Modelo de energía hidroeléctrica para la feria de ciencias
La energía hidráulica es un tipo de energía que aprovecha el movimiento del agua. A veces también se llama energía del agua y permite obtener electricidad aprovechando la energía cinética y la energía potencial de las corrientes y los saltos de agua.
Es una energía limpia y renovable que utiliza la fuerza de las corrientes, los ríos y los saltos de agua. Normalmente, cuando pensamos en la energía hidráulica, lo que nos viene a la mente son las centrales hidroeléctricas sobre presas en embalses.
Una central hidroeléctrica funciona básicamente con una turbina que gira impulsada por una corriente o un salto de agua. La forma más eficaz de producir electricidad en una central hidroeléctrica es construirla en la base de una presa, para controlar el flujo de agua a través de la turbina de forma estable.
Este proceso permite obtener electricidad a partir de la energía hidráulica de forma eficiente, limpia y sostenible. Esta energía pasa a formar parte de lo que utilizaremos para todo tipo de tareas, tanto privadas como profesionales.
Existen muchos tipos de centrales que aprovechan la energía hidráulica para producir electricidad. Se suelen clasificar por su capacidad de producción o por la fuente de agua que utilizan para producir electricidad (por su ubicación).
Central hidroeléctrica
La Tierra es un planeta increíble. Tiene todo lo que necesitamos: comida, refugio y agua. Claro que necesitamos agua para beber, pero ¿has pensado en utilizar el agua para crear energía? El agua en movimiento tiene mucha energía y todo lo que tenemos que hacer es aprovecharla. El agua en movimiento creó el Gran Cañón. ¡Eso requirió mucha energía! En este proyecto de feria de ciencias, demostrarás el poder del agua convirtiendo la energía cinética del agua en movimiento en energía mecánica, que levantará un pequeño peso.
La plantilla de la noria y la idea del proyecto proceden de una lección de la Comisión de Ferrocarriles de Texas: Railroad Commission of Texas. (s.f.). Unidad 1: Energía, Lección para estudiantes, Investigación: Water Wheel. División de Investigación y Educación sobre Combustibles Alternativos.
Alrededor del 70 por ciento de la Tierra está cubierta de agua oceánica. El 98% del agua de la Tierra está en el océano y no es potable porque es salada. El 2% del agua de la Tierra es agua dulce y es potable. Sin embargo, el 1,6% del agua dulce está congelada en los casquetes polares. Pero no importa dónde esté el agua, se mueve y forma parte del ciclo global del agua. El ciclo del agua se muestra en la Figura 1, a continuación. El ciclo del agua se produce cuando el agua se evapora de las masas de agua de la Tierra, como los océanos, y luego se condensa en las nubes. Finalmente, las nubes se vuelven demasiado pesadas y el agua vuelve a la Tierra en forma de lluvia o nieve, también llamada precipitación. Cuando el agua regresa a la Tierra, parte de ella vuelve a fluir hacia el océano. Cuando el agua regresa al océano a través de los ríos o las cascadas, lleva consigo mucha energía. Podemos aprovechar esta energía para producir electricidad o alimentar máquinas. Esto se llama energía hidroeléctrica. Como el agua se mueve constantemente y sin fin a través del ciclo del agua, la energía hidroeléctrica es una forma de energía renovable, lo que significa que la energía puede obtenerse una y otra vez a través de procesos naturales.
Energía hidroeléctrica
ResumenEn este trabajo se aplica el método de ingeniería de sistemas basado en el modelo al diseño del sistema de energía hidráulica. Basándose en el software Doors, los requisitos a nivel de sistema y de producto se asignan de arriba a abajo y se retrospeccionan. Basado en el software Rhapsody, se lleva a cabo el modelado lógico de funciones del sistema de energía hidráulica y el modelado de correlación entre los requisitos y la actividad. Basado en el software Amesim, se implementa el modelado y la verificación de la simulación del rendimiento del sistema.
En este trabajo, el método de ingeniería de sistemas basado en el modelo se aplica al diseño del sistema de energía hidráulica. Basado en el software Doors, los requisitos a nivel de sistema y a nivel de producto se asignan de arriba a abajo y se retrospeccionan. Basado en el software Rhapsody, se lleva a cabo el modelado lógico de funciones del sistema de energía hidráulica y el modelado de correlación entre los requisitos y la actividad. Basado en el software Amesim, se implementa el modelado y la verificación de la simulación del rendimiento del sistema.
Cómo hacer un modelo de trabajo hidroeléctrico para la escuela
Las pequeñas centrales hidroeléctricas suelen ser esquemas de funcionamiento. El ejemplo más conocido en Europa central sería probablemente un molino tradicional. En la mayoría de los países en los que se utiliza la energía hidráulica, los molinos han sido el primer uso. Originalmente, la rueda de agua accionaba directamente las piedras de molino. Las modernas centrales microhidráulicas (MHP) utilizan turbinas en lugar de ruedas de agua y, en su mayoría, accionan un generador para producir electricidad. Pero en los casos en los que se puede utilizar maquinaria e instalarla cerca de la turbina, los sistemas de accionamiento directo tienen algunas ventajas. Estos sistemas son puramente mecánicos y, por lo tanto, extremadamente robustos. En realidad, no existe una tecnología completa para accionar maquinaria sin motores de combustión.
Las categorías de las pequeñas centrales hidroeléctricas se toman principalmente por el tamaño de la potencia de salida. Sin embargo, el límite superior de la potencia de un emplazamiento viene determinado por las condiciones locales, como la cantidad de agua que fluye y la diferencia de altura.
La figura 1 muestra los principales componentes de un sistema de microhidroeléctrica de pasada. Este tipo de sistema no requiere almacenamiento de agua, sino que desvía parte del agua del río, que se canaliza por la ladera de un valle antes de “caer” en la turbina a través de una tubería forzada. En la figura 1, la turbina acciona un generador que proporciona electricidad a un taller. La línea de transmisión puede extenderse hasta un pueblo local para suministrar energía doméstica para la iluminación y otros usos.