Este documento describe diferentes tecnologías alternativas para la generación de energía. Explica brevemente la energía eólica, describiendo su mecanismo, los tipos de aerogeneradores eólicos como los de eje horizontal y vertical, y sus partes principales. También cubre la energía fotovoltaica, describiendo los tipos de paneles como monocristalinos, policristalinos y de capa fina. Por último, presenta brevemente la energía termosolar, explicando que utiliza espejos para concentrar la radiación solar en un intercambi

1. UNIVERSIDAD NACIONAL
DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE
INGENIERÍA AMBIENTAL
ASIGNATURA DE TECNOLOGIAS
ALTERNATIVAS

2. CATALOGO DE LAS
TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS
Docente: Ing. Jorge Velasco
Fecha: 24/04/2018

3. ENERGIA EÓLICA
La mayor dificultad para conseguir energía eolica surge de la variabilidad del
viento y el elevado coste de las máquinas para obtenerla, lo que encarece el
precio del Kw./h.
MECANISMO
La energía cinética del aire en movimiento, mueve la hélice y, a través de un
sistema mecánico de engranajes, hace girar el rotor de un generador,
normalmente un alternador trifásico , que convierte la energía mecánica
rotacional en energía eléctrica.

4. Tipos de aerogeneradores eólicos
Al seleccionar el aerogenerador idóneo para unas condiciones de viento tenemos dos
datos de partida fundamentales:
- El régimen de vientos disponible, que va fijar cuál es
la máquina que más adecuadamente puede
aprovechar las corrientes de viento incidentes.
- La energía que deseamos obtener en un periodo de
tiempo dado, y que va a determinar el área que debe
barrer el rotor (A) y, en definitiva, el tamaño de la
máquina.

5. Partes de un sistema eólico
Los elementos principales de un aerogenerador de gran
potencia, tripala de eje horizontal orientado a barlovento,
que son los tilizados en los grandes parques eólicos para
la generación de energía eléctrica, son:
- Palas.
- Góndola o nacelle.
- Torre o fuste.
Además, en estos aerogeneradores encontramos:
•Rotor
•Generador
•Caja de cambios
•Sistema de frenado
•Sistema de control
PALAS
GÓNDOLA
TORRE

6. Tipos de aerogeneradores eólicos
Eje vertical
• Resistencia (Savonius, eje vertical)
• Sustentación (Darrieus)
• Panemonas
Eje horizontal
• Paralelo al viento
• Barlovento
• Sotavento

7. Tipos de aerogeneradores eólicos
Aerogeneradores de eje horizontal
El eje de giro es paralelo a la dirección del viento (aerogeneradores convencionales).
En función de la disposición del rotor frente al viento los aerogeneradores de eje
horizontal se dividen en:
A barlovento:
- El rotor se dispone enfrentado al viento y antes de la torre que lo sustenta.
- Disposición más común entre los aerogeneradores de eje horizontal para
producción de energía en parques eólicos.
- El viento incide con toda su energía sobre las palas del rotor sin salvar ningún
obstáculo previo.
- Para orientar la máquina frente al viento, es necesario un sistema activo
basado en un motoreductor.
A sotavento
- El rotor se dispone orientado pero tras la torre.
- La extracción de energía se ve reducida por el
obstáculo que supone la torre para el viento.
- Se emplea en aerogeneradores de baja y muy
baja potencia.

8. Tipos de aerogeneradores eólicos
Aerogeneradores de eje vertical
Dentro de este tipo de turbinas se pueden destacar los siguientes diseños:
• Máquina de rotor tipo Savonious: cuya sección recta tiene forma de S y en la que
la acción fundamental del viento sobre ella tiene el carácter de resistencia. Esta
máquina tiene un rendimiento bajo, por lo que únicamente es idónea, por su
simplicidad, para potencias muy pequeñas.

9. Tipos de aerogeneradores eólicos
Aerogeneradores de eje vertical
• Máquinas de rotor tipo Darrieus: integrada por varias palas cuya sección recta
tiene la forma de un perfil aerodinámico. Las palas están unidas por sus extremos
al eje vertical, estando arqueadas en una forma similar a la que tomaría una
cuerda girando alrededor del eje.

10. Tipos de aerogeneradores eólicos
Aerogeneradores de eje vertical
• Panemonas Son aquellas que poseen cuatro o más semicírculos unidos al eje
central.
Su rendimiento es bajo

11. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
 Los aerogeneradores de eje horizontal tienen un rendimiento más elevado que los de eje
vertical.

Los aerogeneradores de eje vertical se pueden situar justo encima del suelo evitando
tener que poner grandes mástiles, lo que es una ventaja, pero esto también provoca la
desventaja de que la velocidad del viento a baja altura siempre es menor, y por tanto la
generación de electricidad también es menor.

Los aerogeneradores de eje vertical no precisan de sistema de orientación, ya que
normalmente están diseñados para captar el viento de cualquier parte y la mayoría de los
componentes que requieren mantenimiento están localizados a nivel del suelo.

Los aerogeneradores de eje vertical normalmente tienen un aspecto visual de menor
impacto (aunque eso es un poco subjetivo), y sus palas son menos peligrosas para las
aves que las de los aerogeneradores de eje horizontal.

Actualmente los aerogeneradores de eje vertical son de coste más elevado y más difíciles
de encontrar.

12. Aerogeneradores de eje horizontal
• Microaerogeneradores
• Miniaerogeneradores
• Aerogeneradores depequeña
potencia
• Aerogeneradores demedia
potencia
• Aerogeneradores de alta
potencia
Tamaño
• Monopala
• Bipala
• Tripala
• Multipala
Número de
palas del rotor
Generador
eléctrico
• Aerogenerador de
velocidad constante
de rotor
• Aerogenerador de
velocidad variable de
rotor
Velocidad de
giro del rotor
• Palas de paso fijo
• Palas de paso
variable
Tipo de palas
Resistencia al
viento

13. Clasificación por tamaño
- Potencia comprendida entre 10 y 100 kW.
- Presentan un radio de rotor comprendido entre 3 y 9 m.
- Sus aplicaciones representativas son: comunidades de vecinos, pequeñas
empresas, sistemas mixtos eólico-diesel, drenaje, tratamiento de aguas, etc.
.
Microaerogeneradores
- Potencia inferior a 1 kW.
- Presentan un radio del rotor menor de 1 m.
- Sus aplicaciones representativas son: embarcaciones, sistemas de comunicación,
refugios de montaña, iluminación, etc.
Miniaerogeneradores
- Potencia comprendida entre 1 kW y 10 KW.
- Presentan un radio de rotor comprendido entre 1 y 3 m.
- Sus aplicaciones representativas son: granjas, viviendas aisladas, ,sistemas mixtos
eólico-fotovoltaicos, bombeo, etc.
Aerogeneradores de pequeña potencia

14. Clasificación por tamaño
Aerogeneradores de media potencia
- Potencia comprendida entre 100 y 1.000 kW.
- Presentan un radio de rotor comprendido entre 9 y 27 m.
- Sus aplicaciones representativas son parques eólicos en tierra y en el mar.
Aerogeneradores de alta potencia
- Potencia comprendida entre 1.000 y 10.000 kW.
- Presentan diámetros de rotor comprendido entre 27 y 100 m, aunque actualmente
se están incrementando los diámetros del rotor.
- Sus aplicaciones representativas son parques eólicos en tierra y en el mar.
Actualmente están en fase de investigación, requiriendo nuevos diseños y materiales,
distintos a los convencionales. Estas máquinas suponen un salto tecnológico que
puede revolucionar los actuales sistemas de producción de energía.
«Actualmente, el aerogenerador comercial de mayor potencia es de 9 MW»

15. Clasificación por el número de palas del rotor
Monopala
- Poco utilizados.
- La ventajas de disminuir el número de palas, el par de accionamiento, pero
incrementa de forma considerable la velocidad de giro y de la punta de la pala,
creando problemas de emisión de ruido.
- Presentan problemas de estabilidad y fatiga.
- Al tener sólo una pala estos aerogeneradores precisan un contrapeso en el otro
extremo para equilibrar. La velocidad de giro es muy elevada. Su gran
inconveniente es que introducen en el eje unos esfuerzos muy variables, lo que
acorta la vida de la instalación.
Bipala
- Siguen presentando problemas dinámicos aunque menores que los monopala.
- Necesitan una mayor velocidad de giro para producir la misma energía que
otros aerogeneradores.
Tripala
- Aerogeneradores más empleados para la producción de energía eléctrica.
- No presentan los problemas dinámicos de los monopala y bipala.
- Baja velocidad de punta de pala, evitando problemas de emisión de ruido.

16. Clasificación por el número de palas del rotor
Multipala
- Aerogeneradores se caracterizan por giran a bajas velocidades.
- Se emplean en aplicaciones que requieren mucho fuerza como por ejemplo la
extracción de agua a través de aerobombas.

18. Clasificación por la velocidad de giro del rotor
Según la velocidad de giro del rotor del aerogenerador se distinguen los siguientes
tipos:
Aerogenerador de velocidad constante de rotor
Se caracterizan por mantener siempre constante la velocidad del rotor,
independientemente de la velocidad del viento incidente. Presentan la ventaja de su
simplicidad pero el inconveniente de una menor extracción de potencia.
Aerogenerador de velocidad variable de rotor
La velocidad del rotor se ajusta a la velocidad del viento, de tal forma que para
velocidades bajas del viento se tienen velocidades bajas de rotor y para velocidades
altas del viento se tienen velocidades altas de rotor. Este seguimiento por parte del
rotor de la velocidad del viento permite que el coeficiente de potencia se sitúe en la
zona de máximo valor, por lo que estos aerogeneradores presentan la ventaja de una
mayor extracción de potencia. Por el contrario su tecnología es más sofisticada y su
precio más elevado.

19. Clasificación por el tipo de palas
Según el tipo de palas del rotor del aerogenerador se distinguen los siguientes tipos:
Aerogenerador con palas de paso fijo
Las palas de los aerogeneradores está montada de forma fija sin posibilidad de
regulación. En este caso el control de potencia es pasivo, es decir sin actuación sobre
la máquina. Este tipo de palas se emplea en aerogeneradores de velocidad constante
de rotor.
Aerogeneradores con palas de paso variable
Las palas de estos aerogeneradores presentan la posibilidad de giro sobre su eje,
acción que se utiliza para controlar la extracción de potencia de la máquina. Este tipo
de palas se emplea en aerogeneradores de velocidad variable de rotor.

20. ENERGIA FOTOVOLTAICA
Los sistemas fotovoltaicos transforman la luz solar en energía
eléctrica, una partícula luminosa con energía (fotón) se
convierte en una energía electromotriz (voltaica), de ahí su
nombre, fotovoltaico

21. ENERGIA FOTOVOLTAICA
El dispositivo o elemento que media en el proceso es la célula
fotovoltaica.
Una célula fotoeléctrica o celda fotovoltaica, es un dispositivo
electrónico que permite transformar la energía luminosa
(fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto
fotoeléctrico.
Al grupo de células fotoeléctricas o celdas fotovoltaicas se le conoce
como panel fotovoltaico.
El 90% de la tecnología fotovoltaica se elabora a partir de silicio y
eficiencia de los paneles solares va de la mano con la pureza del
mismo.

22. TIPOS DE PANELES
FOTOVOLTAICOS
Paneles monocristalino: se componen de secciones de un único cristal
de silicio , reconocibles por su forma cilindrica, donde los 4 lados
cortos son curvos debido a que es una célula circular recortada.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Tienen las mayor tasa de
eficiencia puesto que se
fabrican con silicio de alta
pureza.
Son más caros
Vida útil más larga. Si el panel se cubre
parcialmente por una
sombra, suciedad o nieve, el
circuito entero puede
averiarse.
Funcionan mejor que
paneles policristalinos de
similares características en
condiciones de poca luz.
Se derrocha una gran
cantidad de silicio en el
proceso.

23. Paneles policristalinos: se funde en bruto (con impurezas) el silicio y a
continuación, se vierte en un molde cuadrado. Como resultado, las
láminas son todas perfectamente cuadradas. Al tener impurezas, se
forman policristales que disminuyen la eficiencia.
TIPOS DE PANELES
FOTOVOLTAICOS
VENTAJAS DESVENTAJAS
El proceso de fabricación es
más simple
Menor eficiencia
Menor precio Mayor necesidad de espacio.
Se pierde mucho menos
silicio en el proceso que en el
monocristalino.
Suelen tener menor
resistencia al calor

24.  Paneles amorfos o Capa fina: También son paneles basados en silicio,
pero este material no sigue una estructura cristalina(no cristalino).
Este tipo de paneles son empleados habitualmente para pequeños
dispositivos electrónicos y en pequeños portátiles.
TIPOS DE PANELES
FOTOVOLTAICOS
VENTAJAS DESVENTAJAS
Se pueden fabricar de forma
muy sencilla y en grandes
remesas. Esto hace que sean
más baratos que los paneles
cristalinos
Su potencia se reduce con el
tiempo
Debido a la naturaleza
amorfa de la capa fina, es
flexible.
Es poco eficiente
Los paneles de capa fina
tienden a degradarse más
rápido

25. Genera energía eléctrica a partir de la luz del sol, concentrando la
radiación en un intercambiador ubicado en lo alto de la torre
Este sistema utiliza como
captadores una distribución
circular de espejos que siguen
la trayectoria del sol.

26. En la torre una mezcla
de sal
fundida (sodio líquido)
es calentada a 565 OC
Cuando es necesario producir
energía , esta sal caliente es
bombeada hasta un generador de
vapor para producir vapor
Desde el generador la
sal es devuelta al
depósito frío
El vapor hace funcionar la
turbina y el generador
eléctrico

28. • Disponen de un barato y eficiente sistema
de almacenamiento
Ventajas
• Construcción bastante grande.
• ofrece una energía bastante baja en
proporción a la magnitud de la
construcción
• Altos costos
Desventajas
• No emite gases peligrosos.
• Si se produce fugas de la sal, esta se
congelará antes de contaminar el suelo.
Impacto
Medioambiental

29. ENERGIA MAREOMOTRIZ
El 95% de la energía de una ola se encuentra entre la franja comprendida
entre la superficie y una profundidad de un cuarto de la longitud de
onda L
Los dispositivos para aprovechar la energía almacenada en las olas deben
captar la energía cinética y/o potencial de las mismas y convertirla
eficientemente en otra forma de energía útil, generalmente energía
eléctrica

30. Por la posición
respecto a la
costa
• Ubicados en la
costa
• Cercanos a la
costa y en alta
mar.
Por su
capacidad de
extraer energía
• Pequeña
• Mediana
• Gran capacidad
Por su
geometría y
posición
relativa
respecto del
oleaje
• Los
totalizadores o
terminadores
• Los
atenuadores
• Los puntuales
Por su
movimiento
relativo
respecto de las
olas
• Estructura fija
• Estructura
flotante o semi
sumergida
Existen múltiples criterios para clasificar a los distintos
dispositivos que se han diseñado:

31. TAPCHAN
● Los canales ahusados, también llamados sistemas TAPCHAN, se sitúan en
la línea de costa y cuentan con una estructura construida en un canal que
concentra las olas, conduciendolas a un depósito elevado.
● El flujo de agua que sale de este depósito se usa para generar electricidad,
usando tecnologías hidroeléctricas estándar.
● En 1985 se instaló un sistema de este tipo en Toftestallen, una pequeña isla
de Noruega. El sistema genera 350 kW de potencia nominal.

32. OWC
● Las OWC (Oscillating Water Column) consisten en una estructura hueca,
parcialmente sumergida, que está abierta al mar por su parte inferior.
● Esta estructura encierra una columna de aire en la parte superior de una columna
de agua.
● Cuando las olas actúan sobre el aparato hacen que la columna de agua suba y baje,
con lo cual la columna de aire se comprime y descomprime alternativamente.
● Si este aire atrapado se le permite fluir hacia y desde la atmósfera a través de los
alabes de una turbina, puede extraerse energía mecánica del sistema y usarse para
generar electricidad mediante un generador eléctrico mecánicamente acoplado a
la turbina.
● http://www.youtube.com/watch?v=aunbohI_wu0

33. PENDULOR
● Los dispositivos Pendulor básicamente consisten en una
puerta articulada en su parte superior y que se encuentra
conectada con un cilindro hidráulico.
● La energía de las olas se extrae cuando éstas mueven la
puerta y ésta, a su vez, acciona al cilindro hidráulico.

34. DISPOSITIVOS TOTALIZADORES O TERMINADORES
● Son dispositivos largos, que tienen su eje principal paralelo al frente
de olas, es decir, perpendicular a la dirección en que las olas se
mueven.
● Las crestas de las olas introducen el agua en el tanque superior, la
cual pasa, por acción de la fuerza de gravedad, al tanque inferior.
● Generadores eléctricos, mecánicamente conectados a las turbinas,
son los encargados de producir electricidad.

35. DISPOSITIVOS ATENUADORES
Pelamis
Estructura flotante, semisumergida, compuesta por tramos cilíndricos
articulados entre si, que permiten la flexión en dos direcciones (vertical y
horizontal).
El Movimiento de las olas acciona cilindros hidráulicos, que bombean aceite a
alta presión hacia un sistema de motores hidráulicos.
Los motores hidráulicos accionan generadores eléctricos para generar
electricidad.
● http://www.youtube.com/watch?v=rrFwvnqBLhM

36. DISPOSITIVOS PUNTUALES
Son dispositivos aislados de dimensiones
reducidas que aprovechan la concentración y
convergencia del oleaje.
● En la Universidad de Queen (Irlanda del
Norte) se ha investigado un dispositivo,
denominado rectificador Belfast. Se
trata de un OWC, pero que se incluye
dentro de los captadores puntuales, ya
que se ha diseñado para captar las olas
independientemente de la dirección de
propagación de las mismas.

37. DRAGÓN DE OLAS
● El Dragón de olas (The Wave
Dragon) es un dispositivo
flotante que utiliza el mismo
principio que los denominados
canales ahusados (Tapchan),
pero que usa un par de
reflectores curvos (de un diseño
patentado) para recoger las olas
y subirlas por una rampa a un
depósito donde el agua es
liberada a una turbina situada en
la parte inferior.
● http://www.youtube.com/w
atch?v=r7-EPR8Ss6M

38. BIOMASA
 Combustible procedente de materia orgánica de origen
biológico. Estos residuos se denominan
BIOCOMBUSTIBLES y se pueden clasificar como sólidos,
líquidos ó gaseosos.

39. BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS
Se consideran biocombustibles sólidos a aquellos combustibles no fósiles,
compuestos por materia orgánica de origen vegetal o animal o producidos a
partir de la misma mediante procesos físicos, susceptibles de ser utilizados en
aplicaciones energéticas
 Pellets ó briquetas, producidos de forma industrial.
 Residuos agroindustriales, como huesos de aceituna, serrín, cáscaras de frutos
secos, etc.
 Astillas, provenientes de la industria de la primera y segunda transformación
de la madera o de podas, clareos y cultivos energéticos.
 Leña, obtenida por el usuario o adquirida en el mercado.

40. BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Los biocombustibles líquidos son aquellos combustibles de origen orgánico
obtenidos a partir de aceites vegetales, grasas animales ó cultivos con alto
contenido en azúcares.
 Biodiésel, se produce a partir de cualquier aceite vegetal o grasa animal,
pudiendo ser estos usados o nuevos. Su obtención consiste en la
transformación de estos aceites a través de un proceso llamado
transesterificación.
 Bioetanol, obtenido a partir de cultivos vegetales con alto contenido en
azúcares. A través de la fermentación y posterior destilación del producto se
obtiene finalmente alcohol etílico de gran pureza.

41. BIOCOMBUSTIBLES GASEOSOS
Los biocombustibles gaseosos son aquellos combustibles de origen no
fósil obtenidos a partir de la descomposición de materia orgánica en
condiciones de ausencia de oxígeno.
Biogás, este se genera en digestores o en medios naturales a partir de las
diferentes reacciones de biodegradación que sufre la materia orgánica,
mediante la acción de microorganismos así como de otros factores en ausencia
de aire.

42. Según su régimen de flujo
 Centrales de agua fluyente.
Son las centrales hidroeléctricas que no tienen zona de almacenaje del agua,
desvían una porción del agua de los ríos para hacer funcionar las turbinas y
generar electricidad, y luego devolver el caudal al río en una zona más baja.
 Centrales de embalse.
Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica. Utilizan un embalse para
reservar agua e ir graduando el agua que pasa por la turbina. Es posible
generar energía durante todo el año si se dispone de reservas suficientes.
ENERGIA HIDRAULICA

43. ENERGIA HIDRAULICA
Según la altura del salto de agua o desnivel existente:
 Centrales de Alta Presión:
Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los
200 metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeños,
20 m3/s por máquina.
Situadas en zonas de alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio
de conducciones de gran longitud. Utilizan turbinas Pelton y Francis.
 Centrales de Media Presión:
Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200 - 20 metros
aproximadamente. Utilizan caudales de 200 m3/s por turbina.
En valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son Francis y
Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes.
 Centrales de Baja Presión:
Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un
caudal que puede superar los 300 m3/s. Las turbinas utilizadas son de tipo
Francis y especialmente Kaplan.

44. Turbina Pelton:
Una de las más eficientes energéticamente. Consiste en una rueda que está
rodeada por una serie de palas o cucharas que son las encargadas de
soportar la caida del agua. Las Pelton son unas turbinas de flujo
transversal.
Tipos de Turbinas.

45. Tipos de Turbinas.
Turbina Kaplan.
En este caso estamos ante una turbina de flujo axial, con una forma muy
parecida a la hélice de un barco. Tiene la peculiaridad de que sus
hélices son regulables, por lo tanto se adapta a diferentes saltos de
agua y caudales.

46. Tipos de Turbinas.
Turbina Francis:
Es la más utilizada en las centrales hidroeléctricas, ya que su diseño
permite adaptarse a los caudales de agua y a los diferentes saltos de
agua. Además, es la más eficiente energéticamente. En su caso, el flujo
es mixto, a medio camino entre la Kaplan y la Pelton.