FÍSICA

PREGUNTA PROBLEMATIZADORA

¿Con qué fin se utiliza la energía eólica y cuál es su beneficio para el medio?

OBJETIVO GENERAL DE FÍSICA 

Identificar la manera en que se crea la electricidad mediante la energía eólica.



La potencia del viento depende principalmente de 3 factores:


Área por donde pasa el viento (rotor)
Densidad del aire
Velocidad del viento

Para calcular la formula de potencia del viento se debe considerar el flujo másico del viento que va dado por:

Densidad del viento
Área por donde pasa el viento
Velocidad del viento



La conversión de la energía del viento en electricidad se realiza por medio de aerogeneradores, con tamaños, que abarcan desde algunos vatios, hasta los 4.000 kilovatios (4 MW).

Actualmente la capacidad instalada asciende a 7.000 MW, equivalente a varias centrales nucleares.

Si bien es una fuente de energía mucho más limpia que la nuclear o la de combustibles fósiles, presenta una serie de desventajas: por un lado, los molinos afectan al ecosistema ya que las aves ...

La otra dificultad es que para que funcionen, requieren de baterías de alto rendimiento y baja manutención, que son costosas. Ese problema se podría solucionar si se pudieran desarrollar mejores métodos de almacenamiento, como por ejemplo, baterías de Hidrógeno.


DEMOSTRACIÓN DE LA FORMULA DE LA ENERGÍA EÓLICA

La energía que tiene el viento es cinética

EC= ½ · m · v² para calcular la masa de aire que pasa, se considera el volumen que atraviesa la superficie de las aspas en un tiempo(t)

En el dibujo, ese volumen es del cilindro, cuya base es la superficie de las aspas, y la altura es el producto de la velocidad del aire por el tiempo:

V = S · (v · t)



La masa de aire que pasa en un tiempo t será el producto de la densidad por el volumen de aire que pasa en ese tiempo:
m = d · V
Con lo cual, la ecuación queda como:

E = ½ · m · v² = ½ · (d · V) · v² = ½ · d · S · v · t · v² = ½ · d · S · v³ · t

Por lo que el resultado queda E=½ · d · S · v³ · t

Cuando la cantidad de aire que pasa es elevada, no se trabaja con energía (tendríamos cifras enormes), sino con la potencia, y los cálculos se realizan por unidad de tiempo:

P = E/t = (½ ·d · S · v³ · t)/t = ½ · d · S · v³


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