Introduccin a las

ENERGIASALTERNATIVAScon experimentos sencillos

Miguel Vargas Palomeque

ENERGIASALTERNATIVAS

Introduccin a lasENERGIAS ALTERNATIVAScon experimentos sencillos

Autor: MiguelAntonio Vargas Palomeque

Derechos Reservados 2006 por Miguel A. Vargas Palomeque

Ninguna porcin, pasaje o imagenes de este libro pueden ser reproducidos por ningnmedio, sea este impreso, electrnico o mediante internet, sin la autorizacin expresa por

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La Paz, Bolivia, SudAmrica

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A Dios nuestro Seor y Padre ProtectorA mi esposa amada

A mis hijosa Mis padres

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INDICE

Pagina 5.- Las Energas AlternativasPagina 6.- BiomasaPagina 8.- Biodigestor Experimental CaseroPagina 10.- Energa SolarPagina 12.- Transformacin en ElectricidadPagina 13.- Concentrador SolarPagina 15.- Energa Solar Pasiva y ActivaPagina 18.- Calentador SolarPagina 20.- Cocinas SolaresPagina 22.- Cmo Construir una Cocina SolarPagina 24.- Energa Solar FotovoltaicaPagina 26.- Auto SolarPagina 29.- Energa ElicaPagina 31.- Turbinas ElicasPagina 34.- Las Granjas de VientoPagina 36.- Construccin deTurbina SavoniusPagina 38.- Energa GeotrmicaPagina 41.- Turbina Geotrmica ExperimentalPagina 43.- Energa HidralicaPagina 47.- Generador Hidralico Experimental

INDICE

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Pagina 5.- Las Energas AlternativasPagina 6.- BiomasaPagina 8.- Biodigestor Experimental CaseroPagina 10.- Energa SolarPagina 12.- Transformacin en ElectricidadPagina 13.- Concentrador SolarPagina 15.- Energa Solar Pasiva y ActivaPagina 18.- Calentador SolarPagina 20.- Cocinas SolaresPagina 22.- Cmo Construir una Cocina SolarPagina 24.- Energa Solar FotovoltaicaPagina 26.- Auto SolarPagina 29.- Energa ElicaPagina 31.- Turbinas ElicasPagina 34.- Las Granjas de VientoPagina 36.- Construccin deTurbina SavoniusPagina 38.- Energa GeotrmicaPagina 41.- Turbina Geotrmica ExperimentalPagina 43.- Energa HidralicaPagina 47.- Generador Hidralico Experimental

LAS ENERGASALTERNATIVAS

El viento que hace girar las aspas del molino,es una consecuencia de la energa que nosproporciona el Sol

QUE SON LAS ENERGAS RENOVABLESTodas las fuentes de energa, salvo la geotrmica y la nuclear, proceden, en ltima instancia delsol, pero lo usual es identificar como energa solar la energa renovable obtenida con el empleodirecto de la energa del Sol en forma de luz o calor. Entendemos como energa renovableaquella cuya fuente deobtencin se renueva constantemente, frente a las energas no renovablesque no se renuevan o que tienen unos perodos de renovacinmuy largos.

La energa que recibe la Tierra del Sol es enorme, si bien no nos damos cuenta ya que latenemos como cosa cotidiana. La energa solar recibida por la Tierra en un ao es unas 10 000veces superior al consumo total de energa de la humanidad en un ao, si bien se registrangrandes variaciones, desde menos de 1 500 Kcal por metro cuadrado al da en el norte deEuropa a losms de 7 000 en los trpicos. Tambin existen grandes variaciones diarias por losdas claros o nublados o estacionales, por ejemplo verano - invierno.

La fotosntesis es la utilizacinms importante de la energa solar, y la nica fuente demateriaorgnica, alimentos y biomasa. La lea es una consecuencia de la fotosntesis, y los combus-tibles fsiles no sonms que energa solar almacenada a lo largo demillones de aos. Bueno,tambin son un almacenamiento seguro para el CO, pero esta es otra cuestin.

La energa de las mareas es consecuencia de la accin combinada del sol y la luna, lahidroelctrica del ciclo del agua, causado en ltima instancia por el sol, que es quin provee laenerga necesaria para evaporar agua del mar y elevarla a las montaas para que su fuerzapueda ser aprovechada al descender.

La energa del viento es proporcionada por el Sol al calentar desigualmente distintasmasas deaire.

El aprovechamiento directo de la energa solar, al tratarse de una forma de energa difusa,variable y poco concentrada, entraa ciertas dificultades, que la tecnologa se encarga desolucionar da a da ofreciendo continuamente mejoras. Bsicamente hay dos tipos deaprovechamiento de la energa solar, la fotovoltaica, que convierte las radiaciones solares enelectricidad, y la trmica, que aprovecha el calor del sol.

Las radiaciones del Sol son gratuitas e inagotables, y su uso energtico es rentable a medioplazo, permitiendo amortizar su instalacin en un corto espacio de tiempo. Las energasalternativas son, enmuchas ocasiones, ms econmicas que las convencionales.

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BIOMASABiomasa, abreviatura de masa biolgica, cantidad de materia viva producida en un readeterminada de la superficie terrestre, o por organismos de un tipo especfico. Este trmino esutilizado conmayor frecuencia para referirse a la energa de biomasa, es decir, al combustibleenergtico que se obtiene directa o indirectamente de recursos biolgicos.

Autobs alimentado con una mezcla de gasolina y alcohol obtenido del maz

La energa de biomasa que procede de la madera, residuos agrcolas y estircol, continasiendo la fuente principal de energa de las zonas en desarrollo. En algunos casos tambin esel recurso econmicoms importante, como en Brasil, donde la caa de azcar se transformaen etanol, y en la provincia de Sichun, en China, donde se obtiene gas a partir de estircol.Los combustibles derivados de la biomasa abarcan varias formas diferentes, entre ellas loscombustibles de alcohol , el estircol y la lea. La lea y el estircol siguen siendo combustiblesimportantes en algunos pases en vas de desarrollo, y los elevados precios del petrleo hanhecho que los pases industrializados vuelvan a interesarse por la lea. Los cientficos estndedicando cada vezms atencin a la explotacin de plantas energticas, aunque existe ciertapreocupacin de que si se recurre a gran escala a la agricultura para obtener energa podransubir los precios de los alimentos.

EL BIOGASEl ser humano tiene la tradicional virtud de producir desperdicios, por lo que se ha generado unimpulso para aprovechar la energa que tiene la masa de residuos (BIOMASA). El Biogasconocido como Gas de losPantanos es producido por la fermentacin anaerbica (sin oxgeno)de residuos orgnicos e inorgnicos.Mezclados con agua y depositados en un recipiente cerradoe impermeable (Biodigestor) a temperaturas entre los 20 y 30 grados centgrados, sedescomponen debido a las bacterias anaerbicas. Las primeras experiencias se hicieron aprincipios de siglo, evitando la polucin que produce la eliminacin por incineracin y, ademsmotivadas por las dificultades que produjeron las guerras en el suministro de combustibles. Lamayor cantidad de Biodigestores, se construyeron en granjas.

ETAPASPara obtener biogas se presentan tres etapas principales: Hidrlisis, Fase Acida y FaseHidrogenada.Al finalizar las cuales se obtiene unGAS y un LIQUIDO.

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El GAS contiene un 55-70% deMetano, 30-40% deDixido de Carbono y Hidrogeno 1-3% 2-5 % de otros Gases.

El LIQUIDO conocido comoBIOFERTILIZANTE (inodoro) contiene 20%de protenas, un 14%ms de Nitrgeno y 20 % ms de Potasio que igual mezcla de residuos procesadosaerobicamente, y con PH (acidez) de 7,5.

Otra caracterstica de la BIODIGESTION es que el 99% de los parsitos (amebas, colis, teniasetc... ) mueren en el proceso. No slo resuelve problemas de saneamiento sino que ademsproduce combustible y un fertilizante que posibilita la independencia energtica de la propiedadrural. El proceso digestivo se completa entre los 30 y 40 das producindose la mayor cantidadde BIOGAS.

El biogas es generado por los llamadosbiodigestores que convierten los desechosorgnicos en metano.

Se tienen que renovar los insumos (residuos) paramantener la produccin. Tambin se deberlimpiar el biodigestor ( 1 a 2 veces al ao) cuando los residuos no digeribles alcanzan ciertamagnitud, vacindolo totalmente en formamanual o por bombeo. Debe tenermecanismos paraextraccin de los lodos y sobrenadantes, acumulacin y expulsin de gases, eliminacin de losslidos y dispositivos de seguridad contra explosin y la purga del digestor.

En los ltimos aos se ha trabajado en la utilizacin de biodigestores plsticos tubulares deflujo continuo para la generacin de biogas a partir del estircol de los animales de granja,principalmente porcinos y bovinos.

En los primeros aos, el objetivo principal para el establecimiento de biodigestores fue laproduccin de biogas buscando disminuir el consumo de lea o electricidad. Sin embargo, enlos ltimos aos el biodigestor ha tomado una creciente importancia como parte fundamentaldel sistema de tratamiento de aguas negras de las explotaciones agropecuarias.

ELBIOGAS PARAGENERACINDE ELECTRICIDADEl biogas puede ser utilizado como combustible para motores diesel y a gasolina, a partir delos cuales se puede producir energa elctrica por medio de un generador. En el caso de losmotores diesel, el biogas puede reemplazar hasta el 80% del combustible, la baja capacidadde ignicin del biogas no permite reemplazar la totalidad en este tipo de motores que carecende buja para la combustin.Aunque en los motores a gasolina el biogas puede reemplazar latotalidad del mismo.

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BIODIGESTOR EXPERIMENTAL CASEROEl aparato que vamos a construir usa una botella grande de 18 litros como el biodigestor. Unamezcla de agua y desechos animales producir el metano, el cual recogeremos en un globo degoma o de plstico. El frasco de 18 litros funciona como el estmago de un animal vivo y le daa las bacterias que producen el metano el ambiente clido y hmedo que necesitan.

MATERIALES

- Botella de plstico de 18 litros.- Globo de goma extra grande o Pelota inflable.- Conector T de acuario- Manguera para acuarios- Vlvula para acuarios (con llave)- Un corcho que quepa en la boca de la botella- Unmechero bunsen

CONSTRUCCION

Primero debemos preparar el sistema de recoleccin de biogas.

1.Cortamos unos 20 cm de la manguerita deplstico para acuario, luego insertamos uno delos extremos en el lugar por donde se infla lapelota de goma y sellamos lomejor posible. Enla foto se puede ver un globo plateado que tieneuna pequea manguerita por la cual se soplapara inflarla.

2. Comprobamos si al soplar por lamanguerita el globo se infla sin problema.Luego, tomamos el corcho y le hacemos unagujero en el centro para luego colocar en steel conector T para acuario. Lo aseguramos consilicona caliente.

3. Ahora conectamos otro trozo de 40 cm demanguera de plstico para acuario a una llavepara acuario. Esta sirve para cerrar o abrir laprovisin de aire del acuario y nos servir comollave de paso para elmetano. En la foto usamosuna llave de gas de cocina, la cual sin embargoesmuy grande.

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