1.
ENERGÍAS
RENOVABLES II
EXPOSITOR:
PABLO CAVERO LA ROSA
pablocavero@hotmail.com
Teléfono 534-4579 990364126

2.
El sol, la gravedad, el viento, las caídas de agua, las corrientes de agua
Las olas del mar, las aguas termales, no cuestan, entonces hay que usarlas.
Nuestros antepasados emplearon las energías naturales, así lograron
Construir muchas cosas que hoy día nos asombran, no conocían el cemento
Pero edificaron ciudades, construyeron canales, reservorios, silos, caminos
sistemas de riego subterráneo y por gravedad tan eficientes que no han
podido ser superados con la moderna tecnología, pero lo más importante es
que no contaminaban el ambiente ya que el agua y la naturaleza eran
sagrados para ellos, nosotros debemos de utilizar estos recursos naturales
para no contaminar y no destruir la vida en este planeta.
A continuación les presento unos trabajos que les pueden servir para el
Desarrollo de estas tecnologías, porque no debemos quedarnos estancados
En desarrollar simples modelos o maquetas que no tienen mucha aplicación
o valor comercial e industrial, si no se tiene el éxito esperado, hay que
continuar hasta lograrlo, en este momento nos daremos cuenta que el
conocimiento no tiene límites, son simples etapas.

3.
ESQUEMA DE UN MOLINO DE
VIENTO CON BOMBA
HIDRONEUMATICA
El pistón utilizado tenía una
Copa de cuero lubricado que
Contaminaba el agua supercial
La solución es usar un pistón
Con anillos de teflón

4.
Funcionamiento del molino de viento
• Es una máquina que transforma la energía
del viento en energía mecánica mediante
un rotor de palas que acciona un
mecanismo de ranura manivela, que a
• Su vez acciona el pistón de una bomba
hidráulica hidroneumática para elevar el
agua.

5.
Aplicaciones:
• Para extraer agua del subsuelo o para
elevarla y almacenarla para regar.
• Para accionar un molino de granos.
• Para accionar una compresora que pueda
mover una bomba hidroneumática,
herramientas, etc.
• Para accionar un sistema de refrigeración
• Para accionar un pequeño generador de
electricidad.

6.
Ventajas:
• No requiere electricidad, combustible ni mano
de obra.
• No necesita estar cerca de la fuente agua, la
fuerza del aire se transmite por tuberías si se
utiliza una bomba hidroneumática de pistón.
• Pueden fabricarse en tamaños pequeños con
materiales de acero, plástico o madera,
reduciéndose el costo.
• Funciona con vientos de bajas velocidades,
desde 3 metros por segundo

7.
Altura de bombeo : H= 12m.
Caudal de bombeo : Q=0.00224006m3
/s
Velocidad de viento: V=5m/s
Diámetro del rotor : D=6m.
Potencia: Pot. =0.0586*D2
*V3
…… (1)
=0.0586*62
*53
=263.7 watts.
Caudal: γQH=Pot.


*
**0586.0
32

VDQ 00224006.0
12*9810
7.263
 M3/s
Según tabla, el Nº de palas es: B=27
Celeridad de diseño λ =1
Eficiencia de la bomba nb=0.95
N= R.P.M.
Diámetro del pistón = dp
Carrera del pistón = S.
Radio de la manivela: r =S/2
De la relación entre la carrera S y el diámetro del pistón dp se tiene:
S=0.7dp…… (2)
Por otro lado el caudal
60
***
4
2
NSd p
Q nb

 m3
/s
Luego: Sdp
2
=
N
Q
nb

240
m3
/s …….. (3)
R.P.M:
R
V
N
*
**30



Luego 9154.15
3*
5*1*30


N R.P.M ……. (4)
(4) en (3) : dp
3
=
N
Q
nb
***7.0
240

Luego: dp= .25286.0
9154.15*95.0**7.0
00224006.0*240
m

…… (5)
(5)en (2) : S= 0.7*dp=0.7*0.25286=0.17700728 m……..(6)
De (6) se tiene radio de la manivela rm = S/2 = 
2
17700728.0
0.0885m.
Diá.(m) Nº de palas Nº de sectores
2 15 5
3 18-16 6-4
4 21-20 7-5
5 24 8
6 27 9
MOLINO MULTIPALA
CLASICO DE ALTA
SOLIDEZ

8.
GEOMETRIA DE PALAS
DE ROTOR

9.
BOMBAS CON
CAMARA DE AIRE

10.
FORMA DE PALA DE
MOLINO
• DE ACUERDO A LAS FORMULAS
ANTERIORES SE DETERMINA EL
PERFIL IDEAL DE LA PALA.
• APROVECHANDO AL MAXIMO LA
ENERGIA DEL VIENTO.
• SE PUEDE MEJORAR LA
EFICIENCIA CON UNA PALA DE
FIBRA DE VIDRIO.

11.
MOLDES DE MADERA PARA PALAS DE
MOLINO Diámetro = 2.20 m. Pala de
plancha metálica de 1/32”
Paleta de Plancha metálica de 1/32
Mecanismo de Ranura manivela
con tracción y compresión
vertical

12.
MECANISMO DE BIELA
MANIVELA
P Máx = 219.21 N

13.
MECANISMO DE RANURA MANIVELA
P Máx = 237.48 N

14.
MOLINO DE VIENTO
BALANCEADO
VISTA DE PERFIL
VISTA FRONTAL

15.
Nota: el mecanismo de
balance de ranura manivela
puede ajustarse para que el
molino funcione con bajas
velocidades de viento y pueda
ser aprovechado todo el tiempo

16.
Para el calculo de potencia
Tomar en cuenta una altura de
Bombeo mínima de 3 m.
La potencia resultante se busca en
la tabla y obtendremos un caudal
aproximado bastante alto, debido
al mecanismo de balanceo de la
ranura de manivela que ha
eliminado las cargas del peso de
agua en la tubería, peso de las
varillas de impulso de la bomba
y de la fricción de la bomba.
El tamaño del molino es mas
pequeño, bajando el costo y
el costo de mantenimiento es
menor debido al menor desgaste
de las partes móviles del molino
COSIDERACIONES Y VENTAJAS

17.
Bomba Hidráulica
Una bomba es una máquina hidráulica que transforma la energía con la que es
accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve.
Según el principio de Bernoulli al incrementar la energía del fluido, se aumenta su
presión, su velocidad o su altura. En general, una bomba se utiliza para incrementar
la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el
fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.
Historia
La primera bomba conocida fue descrita por Arquímedes (tornillo de Arquímedes),
en el siglo III a.C., aunque este sistema había sido utilizado anteriormente por el rey
de Asiria Senaquerib en el siglo VII a.C.
En el siglo XII, Al-Jazari describió e ilustró diferentes tipos de bombas, incluyendo
bombas reversibles, bombas de doble acción, bombas de vacío, bombas de agua y
bombas de desplazamiento positivo
Tipos de bombas
La clasificación de las bombas se realiza atendiendo al principio de funcionamiento
en el que se basan:

18.
Bomba aspirante: es un cilindro que contiene un pistón móvil que contiene una válvula en
la parte superior; en el extremo inferior del tubo tiene una válvula de pie que bloquea la
entrada del agua. Al accionar hacia arriba la varilla del pistón se cierra la válvula del pistón y
se crea una presión de vacío que hace subir el agua de la parte inferior desbloqueando la
válvula inferior.
Cuando el pistón baja, abre su válvula permitiendo que el agua pase a la parte superior; al
mismo tiempo se cierra la válvula inferior para evitar que el agua escape.
Al accionar nuevamente hacia arriba la varilla del pistón, el agua sube y al mismo tiempo
entra mas agua debajo del pistón
A
B
A
B
A

19.
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
130,1
1
Ecuación fundamental de la bomba de pistón manual.
Caudal Teórico Q’= Área del Pistón*Longitud de la Carrera*Nºde palancas
60
Q’=A*L*P (m3/s)
60

20.
BOMBA DE POZO
ASPIRANTE IMPELENTE

21.
18
1
2
3
4
5
6
7
8
9
16
10
11
12
14
15
17
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
13
En este lado se coloca
un contrapeso para
balancear la carga de
la bomba para poder
elevar mas agua con
menos esfuerzo

22.
BOMBA DE PROFUNDIDAD
BALANCEADA

23.
Se usa la gravedad para ahorrar energía

24.
SIFÓN.
Se llama sifón a un tubo curvado lleno de líquido en forma de “U” invertida, con las ramas desiguales, en el que se produce un flujo
debido a la diferencia del peso del líquido que ocupan ambas ramas.
Funcionamiento: La presión en A es la Atmosférica P0 menos la presión del peso de la columna líquida “a”; la presión en B será
así mismo P0 menos la presión del peso de la columna líquida “b”, se deduce que P0 – a > P0 – b.
Si se tiene una depresión inicial y el lado corto está dentro de un recipiente con líquido, se producirá el flujo de A hacia B, hasta
terminarse el líquido del recipiente.
Aplicaciones:
-Transvase de líquidos de una manera rápida, eficiente y económica.
-Para diámetros mayores a 4” se dificulta el llenado de las ramas, siendo necesario utilizar válvulas para facilitarlo, encareciendo su
costo inicial.
-Riego de chacras, con el uso de válvulas podemos regular el caudal necesario.
a
b
Riego tecnificado: con el uso de filtros, válvulas y sistemas
de tuberías mangueras, cintas de riego y goteros podemos
mejorar la eficiencia de nuestros sistemas de riego
tradicionales ampliando la frontera agrícola.

25.
a
b
2
2
22
1
2
11
22
Z
g
VP
Z
g
VP


hZZ
g
VPP


12
2
221
2
Fundamento teórico del sifón:
Aplicando la ecuación de la energía entre los puntos 1 y 2, (1 es referencia), se tiene:
(1)
(2)
3
2
33
2
2
22
22
Z
g
VP
Z
g
VP


02
2
 Z
P
 HZ 2
H
P


2
Aplicando la ecuación de la energía entre los puntos 2 y 3, (3 es referencia), se tiene:
Pero, , luego (3)
h
g
VPP

2
2
221
 01


P
(3) en (2)
Consideramos
Por lo tanto:
g
V
hH
2
2
2

)(22 hHgV Luego:
Fundamento teórico del sifón considerando pérdidas:
Aplicando la ecuación de la energía entre los puntos 1 y 2, (2 es referencia), se tiene:
212
2
22
1
2
11
22
 hZ
g
VP
Z
g
VP

(1)
21
2
22
2
 h
g
VP
h

(2)
323
2
33
2
2
22
22
 hZ
g
VP
Z
g
VP

Aplicando la ecuación de la energía entre los puntos 2 y 3, (3 es referencia), se tiene:

26.
Numero de Reynolds y factor de fricción (f) para tuberías de P.V.C.
Datos:
32
2
3
2
22
22
 h
g
V
H
g
VP

(3)
3221
2
3
2
  hh
g
V
hH
a
b
(3) en (2)
Por lo tanto:
D
fL
g
V
K
g
V
g
V
hH
2
)(
22
2
3
2
3
2
3

Luego:
pt
hHg
V



1
)(2
3
Temperatura del agua = 25º
Longitud de la tubería=3m.
Diámetro de la tubería= 1 pulgada
Caudal = 50 litros/minuto.
Datos adicionales de tablas:
Densidad del Agua a 25º C= 997Kg/m3 Página A -10
Diámetro de la tubería = 26.6 mm. Página B-22
Viscosidad del agua a 25º C = 0.83 Página A-4
Factor de fricción para P.V.C= f Página A-43
5
10*47912.0
83.0*6.26
997*50*22.21
*
**22.21



d
q
Re
017.0f
para tuberías de P.V.C.

27.
Datos:
Diámetro de la tubería = 26.6mm
Factor de fricción (f) = 0.017
Longitud de la tubería= 3m.
Rama corta (h) =1m.
Rama larga (H) = 2m.
Gravedad (g)=9.81m/s2
pt
hHg
V



1
)(2
3 (1)
435.9)3209042022(017.01 p
917.1
0266.0
3*017.0
2  p
(2)
(3)
352.11917.1435.9 pt
(4):
(4) en (1):
smV /26.1
352.111
)12(*81.9*2
3 



smVAq /0007.026.1*
4
0266.0*
* 3
2


Caudal:

28.
ANEMÓMETRO

29.
Medidor de viento

30.
ENERGÍAS
RENOVABLES
AEROGENERADOR

31.
FUNCIONAMIEMTO
• Convierte la energía del viento en energía
mecánica, mediante un rotor de palas y una
caja de velocidades, que accionan un generador
o alternador, que carga baterías de 12 o 24
voltios, donde se acumula la energía para luego
ser utilizada en forma directa o mediante un
convertidor de 110 o 220 voltios AC.

32.
Avances en el desarrollo del
aerogenerador
• Uno de los problemas es que la velocidad del
viento promedio es de 5 metros, y no es
suficiente para alcanzar el voltaje de carga de
la Batería. Para corregir este problema, se
emplean generadores de corriente alterna y
mediante un transformador se eleva el voltaje.
Próximamente se probará un nuevo prototipo,
con nuevos materiales y modelos.

33.
APLICACIONES
• Directa: Artefactos que funcionan con 12- 6
voltios DC. (fluorescente, equipo, licuadora,
refrigeradora televisor etc.) .
• Usando un convertidor: Artefactos que
funcionan con 110-220 voltios AC.
(computadoras, bombas de agua de 1/4 y 1/2
HP.)
• Apoyo a paneles solares en días nublados.

34.
VENTAJAS
• Ideal para zonas rurales donde no llega la
energía eléctrica.
• Bajo costo, las piezas son nacionales.
• Mantenimiento mínimo y reparación en un taller
de mecánica de autos.
• Funciona automáticamente con velocidades de
vientos de 3.3 a 8m/seg.

35.
ESQUEMA DE UN
AEROGENERADOR

36.
Aerogenerador de 3 palas

37.
Alternador con caja de velocidades, eje de salida y estructura para
soporte de la cola direccional

38.
Moldes para palas en planchas
metálicas Fe.
Para hacer palas en fibra de vidrio
es necesario cubrir estos moldes
con chapa de madera, masillar
y pintarlos.
Además se debe hacer una
contratapa para completar el
perfil del ala de avión, esta debe
encajar perfectamente.
Estas palas son mas eficientes
porque generan menos turbulencias
y aumentan la velocidad de rotación.
es necesario reforzar la estructura
con algunas costillas de metal

39.
CALCULO DE UN
AEROGENERADOR
DE 2 PALAS

40.
CALCULO DE UN
AEROGENERADOR DE 3
PALAS

41.
DISEÑO DE UN ROTOR
DE 3 PALAS

42.
ROTOR SAVONIOUS BIPALA

43.
DETALLES DE BOMBA DE SOGA

44.
ROTOR SAVONIOUS DE 3 BIPALAS

45.
BALANCEO DE UN ROTOR SAVONIOUS

46.
ROTOR SAVONIOUS CON ESTRUCTURA DE ANGULOS RANURADOS

47.
Molino de Viento Savonius con bomba de soga

48.
ROTOR SAVONIUS
CON BOMBA DE
SOGA vatiosAPot vnc tp
0625.145*2*5625.0
2
1 33
 
0001791.0
10*9810
0625.14
*

h
Pot
Q

N
Pot
T
*745
10*12.7* 6

08.52
55.0*
5*6.0*30
*
**30



R
V
N
5678.2580
08.52*745
10*12.7*0625.14 6
T
• Altura de Bombeo h= 8m.
• Área de barrido del rotor A = 2m2
• Coef. Pot. Del rotor Cp = 0.15
• Velocidad del Viento V=5m/s
• Eficiencia de transmisión nt=0.6
• Densidad del aire r=1.25kg/m3
• Celeridad de diseño l=0.6
• Radio del rotor = 0.55m.
• Potencia:
Caudal:
m3/s , 10.75 litros/min., 645litros/hora ...(2)
Torque:
R.P.M.:
(1) y (4) en (3)
N-Mm. (5)
…… (1)
…. (3)
r.p.m .. (4)
Datos:

49.
rFT *
iDr 2
EWF OH  "
47.89
4
9810*8**
*
2
" 
T
H
d
VW


98.11
4
9810*80*015.0*036.0*
4
**** 22

 ppP nhd
E
49.7798.1147.89 F
3.33
49.77
5678.2580

F
T
r
066.02  rdi
000147.0
60*4
08.52*8.0*066.0**036.0*
60*4
***** 22

 Nndd
q biP
87.8q
También:
así mismo
• Diámetro de la tubería dt=0.0381m.
• Diámetro del pistón dp=0.036m.
• Altura del pistón hp=0.015m.
• Nº de pistones np=80
(fuerza de empuje)……. (7)
Empuje de los pistones:
(8) y (9) en (7): N En (6):
mm.
Caudal de la bomba:
m3/s
Litros/minuto = 532.99litros/hora
Peso del agua:
(diámetro de la polea impulsora)… (6)
Otros datos:
Cargas en la bomba:
N…. (8)
N…. (9)
m.
ROTOR SAVONIUS CON BOMBA DE SOGA

50.
Area de barrido (m
2
) A= 3 Ingresar dato
Altura de Bombeo(m) h= 20 Ingresar dato
Velocidad del viento(m/s)V= 5 Ingresar dato
Potencia(watts) Pot= 28.125
Caudal(m3
/s) Q= 1.4335E-04 516.055 Litros/hora
Número de pistones = 80 ingresar dato
Radio del Rotor (m) R= 0.55 Ingresar dato
R.P.M. N= 52.087072
Torque(N-mm) T= 5160.4349
Diámetro de la tubería (m)= 0.021 Ingresar dato
Diámetro de soguilla Nylon(m)= 0.006 Ingresar dato
Fuerza de fricción (n)= 1.13 Ingresar dato
Volúmen de soguilla(m3)= 0.0005655
Volúmen de pistones( m3)= 0.0005166 ingresar dato
Volúmen de agua de tubería(m3)= 0.0069272
Cargas totales(n)= 58.470849
Fuerza de Empuje total (n)= 10.615099
Fuerza de impulso de bomba(n)= 47.85574948
Radio de polea impulsora(mm)= 107.83312
Caudal de la bomba (m3/s)= 1.6298E-04 586.7211 Litros/hora
Rotor Savonius con bomba de soga

51.
Nuestra meta es
diseñar y construir
Un Rotor Savonius
más eficiente que
el que se aprecia
en la foto.

52.
Rueda bomba hidráulica
Uno de los problemas para accionar estas ruedas es la
potencia adecuada para poder elevar el agua ya que
depende de la velocidad de la corriente de agua y de la
dimensión del área de la pala
Para poder aprovechar esta máquina es mejor instalarla
en el curso de los ríos, o hacerle su propio canal de carga
para un caudal constante.
La mejor manera de aprovechar la rueda es mediante el
agua de una cascada.
Así se puede obtener mayor potencia y caudal.
Una combinación de la rueda hidráulica con una bomba
centrífuga de caracol nos proporciona un mayor caudal y
altura de bombeo.
Por ser un diseño mas simple, la rueda puede fabricarse
con madera , tubos de PVC y accesorios de motocicleta.

53.
Datos: Altura de caída: H=1m.
Diámetro de la rueda:D=1m.
Caudal: Q=850 litros/seg.
Ancho de la pala: 0.2m.
Largo de la pala: 1m.
Altura de bombeo=4m.
Eficiencia de la rueda: nr=0.82
Eficiencia de la bomba nb=0.55
Cálculo de la Potencia:
Velocidad de la caída: =4.429m/s
Potencia hidráulica: (3)
(1)
De (3) y (2) :
(2)
Ejemplo de cálculo de la potencia de una rueda hidraulica
(4)
Caudal bombeado:

54.
Diseño de una terma solar
• Debido a la crisis de energía se justifica el
uso de un calentador solar de agua para
cocinar y ahorrar combustible. Por el
momento estamos exponiendo un diseño y
mas adelante detallaremos la construcción
con los materiales disponibles en la zona
para bajar los costos.

55.
DISEÑO DE UNA TERMA SOLAR

56.
TcmQ e .
lb
pie
lb
litros
pié
litrosVm 92.2206
5.62
*
32.28
1
*1000 3
3
 
Flb
BTU
ce
*º
1

FCT º6.893232*
5
9
º32)1850( 
FC º1223250*
5
9
º50 
BTUF
Flb
BTU
lbQ 113.197740º6.89*
.º
*.9209.2206 
hKw
hBTU
hKw
h
BTU
h
BTU
Q /97.28
/3412
/1
*0565.98870
4
113.1977400

Cálculo de una Terma solar
Se desea instalar una terma solar en un hostal donde habitan 24 personas regularmente.
El propietario sólo quiere abastecer a las duchas. El hostal está ubicado en Lambayeque, Chiclayo. El propietario
estima un consumo de 40 litros por persona. Luego el consumo total es de 40x24= 960 litros, aproximadamente
1000 litros.
La temperatura promedio es de 18 grados centígrados.
La temperatura al medio día es entre 50 y 60 grados centígrados
De la relación:
….. (1)
…. (2)
…(3)
…. (4)
………. (5)
Asumiendo 4 horas de sol fuerte, de 10 a.m. a 2 p.m. se tiene:
…(7)
2,3.4 en 1:
…..(6)

57.
2
22
22
7639.10
*3048.0
1*1
pie
m
piem
S 
Kw
pieh
watts
pie 345.1
.
125
*7639.10 2
2

2
22
22
0556.43
3048.0
1*4
. pie
m
piem
paredesS 
hKw
pieh
watts
pieparedesPerd /15069.0
*
5.3
*0556.43. 2
2

Pérdida de calor en la superficie:
Ver tabla 20.25c.
Superficie:
Pérdida de calor:
/h ….(8)
De 5 y de la tabla 20.25c
Pérdida en el fondo=0 Perdida total= 1.345Kw/h+0.15069Kw/h=1.49569Kw/h (10)
Demanda de Potencia (7)+(10) =28.97Kw/h+1.49569Kw/h=30.46569Kw/h …..(11)
Pérdida en las paredes del tanque:
….(9)
De (5), entrar con la temperatura de 122º F

58.
22
*
1744.5
/860
/1
*
*
4450
mh
Kw
hKCal
hKw
hm
KCal

2
2
8877.5
./1744.5
/46569.30
m
mhKw
hKw

2
2
7754.11
5.0
8877.5
m
m

Radiación solar promedio para algunas localidades del Perú
Lugar Latitud Altura MSN Kcal./m2 MJ/m2
AREQUIPA 16º24’S 2380 5790 24.2
PUNO 15º50’S 3850 5700 23.9
HUANCAYO 12º04’S 3270 5540 23.2
MOQUEGUA 17º12’S 1470 5120 21.4
AYACUCHO 13º10’S 2750 5000 20.9
CHICLAYO 06º46’S COSTA 4450 18.6
ICA 14º04’S COSTA 4410 18.5
CUZCO 13º31’S 3420 4370 18.3
PIURA 05º12’S COSTA 4330 18.1
TRUJILLO 08º07’S COSTA 4100 17.2
Según la tabla, para Chiclayo se tiene 4450Kcal/m2
Convirtiendo:
(11)/ (12): Para hallar el área teórica
La eficiencia de este modelo es del 50%, luego dividiendo (13) entre 0.5 se tiene:
..(12)
..(13)

59.
EXPOSITOR: PABLO CAVERO LA ROSA
pablocavero@hotmail.com
Fono: 5344579 Cel: 990364126