quimica

ESC.PREP.OFI.62
“JAGUARES”

QUÍMICA II

PROYECTO DE QUÍMICA


“GENERADOR EÓLICO


OBJETIVO:
El objetivo de este proyecto es diseñar, construir y estudiar las características y funcionamiento de estos generadores. Fundamentalmente se pretende indagar sobre la relación existente entre la velocidad de rotación de la turbina y la tensión inducida en bornes del generador.DESARROLLO:
Se llama generador eléctrico a cualquier dispositivo capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica. En particular, los generadores eólicos o aerogeneradores utilizan la energía provista por una turbina accionada por el viento.
Principio de funcionamiento
Un motor de corriente continua puede funcionar como generador y viceversa. Es decir que si seconecta un motor a una determinada tensión su eje comenzará a girar, pero si se hace rotar el eje, se producirá una diferencia de potencial en sus bornes. Esto se debe a que ambos están constituidos básicamente por los mismos elementos.
La figura 1 muestra un motor básico de corriente continua:


Como se puede apreciar, consiste en una bobina atravesada por el flujo magnético de un imánpermanente. Si se cierra el interruptor A, comienza a circular una corriente a través de la bobina. En la figura 2, el vector normal es perpendicular al plano de la espira y su sentido, que depende del sentido de circulación de la corriente, está dado por la regla de la mano derecha. Cuando una bobina se sumerge en un campo magnético, aparece un momento de torsión que tiende a alinear el vector normal con las líneas de campo. En el momento en que se alinean, el conmutador cambia el sentido de circulación de la corriente, invirtiendo también el sentido del vector .
Entonces, el momento de torsión hace girar el eje 1 80º hasta que el conmutador cambia la polaridad nuevamente. La figura 3 muestra el proceso en tres instantes de tiempo:


Como se mencionó anteriormente, si se hace girar el eje deun motor, este genera una tensión. Esto puede explicarse con la ley de la inducción de Faraday: la f.e.m. inducida en un circuito cerrado es igual al negativo de la velocidad con que cambia con el tiempo el flujo magnético  a través del circuito. En términos matemáticos:


Lo que sucede en un generador es que al hacer rotar la bobina en el campo magnético  del imán, el flujo magnético a travésde esta varía generándose una tensión. 
Considerando el caso de una única espira rectangular que rota con velocidad angular constante y suponiendo uniforme, el flujo está dado por:


Donde S es la superficie, es la velocidad angular y el tiempo. La tensión inducida será entonces:


La figura 4 muestra al motor de la figura 3 funcionando como generador en tres instantes de tiempoarbitrarios:


En la primera y en la tercera imagen, el flujo es nulo, pero su derivada es máxima, por ende la tensión inducida también lo es. En la segunda, el flujo es máximo pero la derivada es nula; no hay tensión inducida. Nótese que si bien la tensión entre A y B varía sinusoidalmente con el tiempo, con la tensión de salida en los terminales 1 y 2 no sucede lo mismo. Esto se debe a que elconmutador actúa como un rectificador mecánico. En la figura 5, se encuentran graficadas ambas tensiones en función del tiempo:


Durante el experimento se mostrará que en la práctica, las señales de los generadores no son tan simples principalmente porque su diseño tampoco lo es. Hasta los motores no generadores más simples suelen estar constituidos por más de una bobina.






EXPERIMENTO:MATERIALES:
Generales:
- 3 motores de corriente continua de entre 3 y 12 Voltios 
- 3 piezas de madera para acoplar los motores a las turbinas 
- Cubeta para freno 
- Cables 
- Soldador de estaño 
- Cámara fotográfica 
- Cinta adhesiva 
- Herramientas varias
Para las aspas:
- Tubo plástico de 2.5 cm de diámetro por 15 cm de largo 
- Varios CD o DVD 
- Corcho sintético 
- Vela 
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