Introducción
En el mes de
noviembre de 2011, nosotros, los miembros del equipo LSSantoÁngel, del colegio
de La Salle Santo Ángel, Zaragoza, España, nos apuntamos al concurso Lsdreams.
¿Quiénes somos? Cuatro personas formamos el grupo, y una tutora nos asiste. Los
componentes nos llamamos Alejandro Esteban, Alberto Ibáñez, Lucía Requelme y
David Turbica; la tutora Pilar Pascual. Estudiamos primero de bachillerato, más
concretamente la modalidad de Ciencias y Tecnología.
Nos embarcamos
en la aventura de crear un proyecto que ayudara a mejorar nuestro entorno. Una
tarea nada fácil y que todos los ciudadanos tenemos el deber de llevar a cabo
en algún momento de nuestras vidas.
Para ello,
decidimos hacerlo desde el campo de la Ingeniería. Ninguno de nosotros somos
expertos en la materia, ni disponíamos de grandes recursos, pero un desafío así
sólo es posible llevar a cabo con buenas
ideas, ilusión y perseverancia; de eso sí que disponemos.
Nuestra vida
está rodeada de electricidad; la utilizamos a todas horas y en todas partes:
para iluminar nuestras casas, calentar nuestros hogares, en los ordenadores, en
la cocina, en la industria; en definitiva, para todo. ¿Qué haríamos sin ella?
Pocas cosas hay más presentes que ésta en nuestro entorno más directo. En muchas ocasiones, la electricidad se
genera a costa de contaminar nuestro planeta, y, por tanto, nuestro entorno.
Así, la electricidad nos afecta directamente de dos maneras diferentes. Por
esto, pensamos que nuestro proyecto tendría que estar relacionado con
ello.
Cuando
encendemos una luz, ¿pensamos en cómo se genera y cuánto cuesta generar la
electricidad que estamos consumiendo? Raras veces. Nosotros hemos querido idear
un método para obtener electricidad de manera más eficiente y limpia. Para
ello, ideamos un sistema, CECHINE (Central Eléctrica de Campana
Hidráulico-Neumática). Aunque el nombre puede resultar lioso, el funcionamiento
se explica con más detalle a lo largo de este documento, y en la próxima
entrega final.
Este es el
proyecto en el que hemos estado trabajando estos meses, compaginándolo con
nuestros estudios.
¿Qué intentábamos conseguir cuando nos apuntamos? Podríamos
resumirlos en los siguientes puntos:
-Aprender a trabajar en equipo eficientemente.
-Aprender a organizar el tiempo para un trabajo.
-Aprender a tomar decisiones.
- Mejorar en la búsqueda y selección de
información.
-Conseguir planificar un proyecto y sus
diferentes partes.
-Dominar recursos de internet tales como Google
Docs, Gmail, Gantter, Youtube, etc.
-Concienciarnos del uso racional de la energía y
concienciar a los demás.
- Mejorar nuestro entorno creando una fuente de
energía limpia.
Algunas de ellas
son específicas del proyecto, pero otras son generales y tremendamente útiles
para la vida.
Por ello pensamos que sería excepcional poder cumplirlos lo mejor
que pudiéramos.
Metodología
A la hora de
plantear un trabajo en grupo es
importante cómo organizarse y también qué herramientas van a ser utilizadas.
En una serie de
reuniones periódicas cuando a todos los miembros del grupo- la tutora incluida-
les era posible asistir, se realizaban algunas de las actividades en las que
era necesaria la participación de todos, tales como los brainstormings. En estas mismas reuniones se acordaba cómo se
iba a trabajar los próximos días por separado, hasta la siguiente reunión. Esto
no significa que los componentes del grupo no pudieran trabajar algunas de las
partes que estaban programadas junto a otro miembro, o se consultaran unos a
otros para preguntarse o ver cómo se progresaba. Una vez pasadas unas semanas o
días, todos nos volvíamos a reunir y poníamos en común el trabajo hecho. Se
revisaban y cambiaban aquellas partes que necesitaban mejoras.
En muchas
ocasiones, hemos utilizado una serie de herramientas que nos han sido muy
útiles a la hora de organizar nuestras ideas, de buscar información, de elegir
entre posibles opciones, etc. Algunas de
ellas han sido brainstorming, para encontrar ideas y soluciones; DAFO, para analizar nuestro proyecto, Six and
Six, Mind Maps...
Por otra
parte, hemos utilizado una serie de
programas y recursos informáticos para la realización del trabajo, todos ellos
gratuitos. En primer lugar, los miembros del equipo se han mantenido en contacto
cuando era necesario. Para ello hemos utilizado una cuenta de correo, Gmail más
concretamente, y diversas aplicaciones de chat de voz, como Skype. Para poder ver diversos documentos de los
diferentes miembros del equipo, hemos hecho uso de Google Docs. En el caso de
la realización de algunas partes del proyecto, hemos utilizado Gantter para
realizar el diagrama de Gantt, y Blogger para el blog del grupo.
Trabajo previo
(Podéis encontrar el trabajo del que hablamos aquí)
Con este trabajo conseguimos
nuestro objetivo de aproximarnos al problema de la mejora de obtención de
energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas.
Después de la búsqueda de
información y de la aproximación al problema, procedimos a reunirnos y con
ayuda de las herramientas citadas en la introducción conseguimos definir de
manera más precisa la idea del proyecto a desarrollar.
Otro aspecto en nuestro trabajo
previo fue la consulta a profesores entendidos, sobre CECHINE para que nos
ayudaran a ver posibles puntos de mejora o aspectos en los cuales no teníamos
suficiente información.
También vimos que necesitamos
información sobre la posibilidad de construir una maqueta. Al ver la dificultad
para hacerla de forma real, debido a la superficie y los materiales, decidimos
buscar información sobre posibles programas informáticos con los cuales
realizar una animación de la central eléctrica de campana hidráulico-
neumática, programas como por ejemplo el Solid Works que permite realizar
maquetaciones en 3 dimensiones y aplicarles movimiento. Sin embargo, nuestra
decisión final fue hacer esta maqueta informáticamente a través de Power Point
debido a la complejidad de uso del programa y porque no permite trabajar con fluidos
Desarrollo del trabajo- Descripción del producto
Lo único que se ha cambiado para esta memoria final es la descripción del producto, a la que hemos añadido numerosas mejoras y detalles.
El agua es
un bien natural que afortunadamente abunda en nuestro planeta y que desde hace
ya unos cuantos años, sobre todo después de la crisis de petróleo de 1973, se
ha utilizado como fuente de energía renovable. Las centrales hidroeléctricas
fueron las primeras en aprovechar este tipo de energía, aunque posteriormente
han ido apareciendo otros tipos de instalaciones como son las centrales
mareomotrices, las minicentrales, centrales undimotrices, etc. Nuestro proyecto
parte de la mejora de las centrales hidroeléctricas convencionales, aunque no resulta
tan fácil sabiendo que los rendimientos de las centrales hidroeléctricas rondan
el 90%. En consecuencia, si no podemos mejorar el juego de turbinas y
alternador, hay que orientar la búsqueda de energía de otra forma. En una
central hidroeléctrica convencional, al igual que en las de bombeo, el
principio para la obtención de energía eléctrica es la transformación de la
energía mecánica del agua, tanto potencial como cinética, en energía cinética
de la turbina que posteriormente, y a través del alternador, se convierte en
electricidad que sale a consumo. Pero, por otra parte, el agua almacenada, más
aún en tan grades cantidades, genera un presión muy elevada. Esa presión sí que
se utiliza de manera indirecta, porque se necesita embalsar el agua que genera
la presión. Pero el proyecto que presentamos va más allá, utiliza de manera
directa la presión que genera el volumen de agua embalsada.
Lo que
nosotros planteamos no es una central completamente nueva, sino, partiendo de
las centrales hidroeléctricas conocidas, introducir un cambio en el método de
transformación de la energía, utilizando la ya comentada presión en vez de la
energía cinética del agua. Esto supone una ventaja dado que no sería necesaria
la construcción de una presa específica sino que se podrían utilizar las ya
existentes en los embalses cambiando únicamente las salas de máquinas en las
que se producen las transformaciones energéticas.
Desde que
surgió la idea inicial de la campana hidráulico-neumática, tras diversas
investigaciones para optimizar cada uno de los procesos, el conjunto de la
central ha ido evolucionando, siempre buscando un menor impacto medioambiental,
un mayor rendimiento y un menor coste de las infraestructuras.
Como
resultado podemos presentar dos variantes del mismo proyecto, cada una con unas
características propias que la convierten en aplicables, bien en un embalse
normal o bien en los utilizados en una central de bombeo.
A
continuación les presentaremos el funcionamiento de la central eléctrica de
campana hidráulico neumática, para cada uno de los ya citados dos casos,
explicando detalladamente cómo funciona cada parte del proceso.
Esta presa
debe estar provista de las compuertas y tuberías de conducción habituales,
tanto de trabajo como de seguridad y cumplirá la función de dirigir el agua en
caída por un conducto hasta llegar a la sala de máquinas donde estarán situadas
las campanas hidráulico-neumáticas.
Sistema de
campanas:
Es la
segunda fase y se sitúa en la sala de máquinas, por debajo de la base de la
presa, buscando el mayor salto de agua posible.
Un sistema
completo está formado por un conjunto de cuatro campanas que trabajan
alternativamente de manera coordinada, pudiendo añadir tantos sistemas de
cuatro campanas como se quiera o lo permita el embalse.
Primero
explicaremos el funcionamiento individual de una campana y después como habrían
de coordinarse para funcionar correctamente.
La campana
hidráulico-neumática se compone de una estructura cilíndrica alargada
verticalmente en cuya base superior posee un conducto de salida de aire (2) y
entrada de aire (3) que conecta el habitáculo con el exterior a través de un
aerogenerador. Del mismo modo pero en la base, también posee un orificio de
entrada (1) y otro de salida (4) para el agua.
O también
se puede emplear una sola turbina que conectada debidamente a través de un
sistema de conductos con válvulas anti-retorno, permite direccionar el aire a
presión para que este siempre entre a la turbina por su lado correcto.
Cuando se
expulsa el aire del interior de la campana, este no puede ir por el conducto 5
ya que la válvula anti-retorno se lo impide y toma el conducto número 7. Llega
a la turbina, la mueve, y sale al exterior a través del conducto 6, porque por
el mismo motivo que antes, el aire no puede salir por el conducto 8.
En la
entrada del aire, se realiza el proceso inverso, las conductos 8 y 5, que antes
estaban bloqueados son ahora los que permiten que pase el aire, mientras que el
6 y el 7 están bloqueados.
Los
conductos direccionan el aire siempre a la parte inferior de la turbina.
Coordinación
de las campanas:
Como ya se
ha mencionado, un sistema de campanas debe de estar compuesto por un mínimo de
cuatro campanas, de tal forma que siempre haya una campana que esté produciendo
energía. El funcionamiento sería similar al de los pistones de un motor de
explosión, pero con agua. Sería como sigue: mientras la campana A se está
llenando sin producir energía; la campana B que ya se ha terminado de llenar
expulsa el aire produciendo energía de salida; la campana C se está vaciando sin
producir energía; y la campana D que ya se ha vaciado se llena de aire
generando la energía de entrada.
Como es un
proceso cíclico cada campana deberá pasar periódicamente por cada uno de las
fases de llenado y vaciado.
La ventaja
principal de poner un sistema de campanas reside en que evita el expulsar un
caudal irregular al río y por lo tanto evita también la construcción de un
segundo embalse.
Segundo
caso: central de doble embalse.
Este
segundo modelo es una variante diseñada para adaptarse a la estructura de las
actuales centrales hidroeléctricas de bombeo, aquellas que poseen dos embalses,
pudiendo así ser implantadas también en ellas.
Aunque en
realidad esta fue la idea original que posteriormente evolucionó a lo ya
presentado en el apartado inmediatamente superior, en vez de eliminarla tras
incorporar la mejora del sistema de campanas, lo que se hizo fue plantearlo
como una variante aplicable a aquellas centrales que ya disponían de dos
embalses de tal forma que no necesitarían tener tanto caudal como para mantener
en funcionamiento al menos cuatro campanas.
Aunque
crear este tipo de centrales desde el principio es mucho más caro, debido a
tener que construir dos presas, no lo es tanto cuando lo único que se hace es
introducir una campana en los embalses dobles de las centrales de bombeo. Se
elimina el problema del caudal variable que sale de la campana al rio ya que el
rio se alimenta con el agua del embalse inferior.
En este
caso, para explicar el funcionamiento dividiremos la central en tres partes: el
embalse superior, la campana y el embalse inferior.
Embalse
superior:
No existe
ninguna diferencia con el embalse superior explicado anteriormente.
La
campana:
El
funcionamiento de la campana no varía con respecto a lo ya explicado. Pero
teniendo en cuenta que es únicamente una campana y que no ha de sincronizares
con otras.
Embalse
inferior:
Este
segundo embalse es, de nuevo, el habitual, y su principal función es la de
contener el agua que sale de la campana. Puesto que esta tiene un caudal
intermitente y que, por motivos ecológicos, está legislada la cantidad de agua
que se puede verter así como el caudal de la misma, es necesario que exista
este embalse. En caso contrario, grandes cantidades de agua saldrían al rio en
intervalos de tiempo diferentes.
Conclusión
El proyecto
CECHINE está llegando a su fin. Tras varios meses de esfuerzo, días trabajando,
redactando…, horas pensando, buscando ideas y aprendiendo; este proyecto casi
ha concluido.
Todo comenzó
como un reto, un trabajo en equipo que serviría para probarnos a nosotros
mismos, en el que nos pondríamos a prueba, dando lo mejor de nosotros para
conseguir un resultado final lo más satisfactorio posible.
Tras mucho
esfuerzo hemos conseguido que una pequeña idea que surgió tras varios
Brainstormings se haya podido desarrollar de la forma en que lo ha hecho. Poco a poco el equipo al completo ha ido
realizando los distintos apartados del proyecto siempre con la máxima
colaboración entre los miembros y entre todos hemos hecho posible el
crecimiento de nuestra idea hasta alcanzar un resultado final.
Tras afrontar las arduas grabaciones de video
y la escasez de ideas para este, nos tuvimos que enfrentar a largas horas de
pensar, consultar a profesores y personas que nos pudieran aconsejar en los
temas que estábamos tratando y así poder empezar a desarrollar nuestro trabajo.
Luego llegó la redacción de documentos y la mayor complicación: desarrollar el
Business plan, tuvimos que volvernos autodidactas y aprender los conocimientos
que necesitábamos de economía y mercados para
llevar a cabo esta parte del proyecto lo mejor posible. Después ya solo
nos quedaba realizar el plan de acción y el diagrama de Gantt y esta última
memoria de la que forma parte esta conclusión.
Alrededor de
tres meses ha durado esta aventura didáctica
que nos ha ayudado a aumentar nuestros campos de conocimiento,
profundizar en la ingeniería y conocer más a fondo el sector de la energía
hidráulica. Como equipo hemos aprendido a colaborar, a respetar y oír las ideas
de todos los componentes por igual y hacer el trabajo entre todos, y cuando
esto no era posible se ha realizado la división del trabajo entre los miembros
y luego se ha puesto en común.
Finalmente ya
solo queda decir lo fantástica que ha resultado ser esta experiencia y lo
satisfactorio que resulta ver los objetivos marcados en el comienzo, cumplidos.
No hemos podido
abordar algún punto con tanta profundidad como otros, por ejemplo el Business plan nos resulto complicado por
el tipo de proyecto que es, no pudimos evitar algunas complicaciones de grupo
en la realización del video de presentación, sufrimos una sequía de ideas
y tuvimos que alterar nuestro planes
varias veces, pero siempre mirando el lado bueno de las cosas aprendimos a
tomar decisiones. En cuanto a la organización del tiempo ha sido satisfactoria
y hemos cumplido el plazo de las entregas. Como cierre queda añadir nuestro
pensamiento siempre a favor del medio ambiente y buscando el cuidado de este y el
ahorro de energía, intentando utilizar y
mejorar los recursos disponibles de nuestro entorno siempre con un
comportamiento responsable.
Anexo: Webgrafía
-INFORMACIÓN SOBRE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Información
general sobre: Tipos de centrales, componentes de una central, desarrollo de la
energía hidroeléctrica
Autor:
Rafael Alejo García-Mauricio
Proyecto:
RES & RUE Dissemination, Energía Mini-Hidráulica
http://www.riosysenderos.com/baul/centraleshidroelectricas.htm
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html#2
http://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%c3%a9ctrica
http://es.wikipedia.org/wiki/Rotura_de_presa
Información
general sobre: Centrales minihidraúlicas, situación en la UE, análisis,
ventajas, desventajas…
Autor:
Gestión de Calidad Consulting
Autor:
Fernando Blanco Silva IES Chan do Monte, Marín (Pontevedra)
Información
sobre: revistas, empresas, instituciones, investigación…
http://www.energiasrenovables.ciemat.es/?pid=2000&id_seccion=8
Autores:
portal de energías renovables: CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas,
Medioambientales y Tecnológicas)
Opiniones
en contra de la construcción de centrales hidroeléctricas.
Autor:
Javier Ortega
-INFORMACIÓN SOBRE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
EN ESPAÑA
Información
sobre: Energía hidroeléctrica en España, datos y comparativas.
Autor:
twenergy
Información
sobre: Mapa de centrales hidroeléctricas en España
Autor:
UNESA
-INFORMACIÓN SOBRE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Y
RECURSOS HÍDRICOS EN ARAGÓN
Recursos
hídricos en Aragón
Propuestas
de la CREA respecto a construcción de centrales hidroeléctricas reversibles en
Aragón
Autor: I.
ARISTU. Zaragoza para la agencia EFE
Informe
sobre Ríos de Aragón
Autor:
José Javier Grasa Santos (Geólogo)
-INFORMACIÓN SOBRE ENERGÍA HIDRAÚLICA E
IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
Plan de
Energías Renovables 2011-2020
http://hidroimpacto.blogspot.com/
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2007/03/19/160873.php
-EMPRESAS QUE COMERCIALIZAN TURBINAS
Anexo: Bibliografía
PUBLICACIÓN DEL IDAE (Instituto para la
Diversificación y Ahorro de Energía)
Ministerio de Industria, Turismo y Comercio www.idae.es
Manuales
de Energías Renovables 6: Minicentrales Hidroeléctricas. (PDF)
Autor de
APIA, Adriana Castro, Madrid, octubre de 2006
LIBROS DE TEXTO CONSULTADOS
Economía y
Organización de Empresas
2º
Bachillerato, Editorial Santillana
Varios
Autores
Administración
y gestión de pequeñas empresas
CFGS,
Editorial Santillana
Varios
autores
Tecnología
Industrial I
1º
Bachillerato, Editorial Mc GrawHill
Varios
Autores
Anexo: Documento de planificación del proyecto
¡qué bien habéis trabajado!
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