anteproyecto 2.1
Post on 14-Dec-2015
4 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
ÁREA DE TECNOLOGÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
COMPLEJO ACADÉMICO SABINO
CONSTRUCCIÓN DE UN AEROGENERADOR DE BAJA
POTENCIA
TUTOR: AUTORES:
Ing. García, Elier Br. Cabrera, Ender V.-18.048.667
C. I: V. -14.227.992 Br. García, Freddy V.-16.850.162
Punto Fijo; Abril 2014
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
Por medio de ésta investigación se plantea como reto tecnológico construir
un aerogenerador de baja potencia, que produzca 500 watts de potencia por
medio de un diseño lo más pequeño posible que sirva de prototipo para fines
académicos, de manera que se pueda evaluar su comportamiento real ante
diferentes velocidades de viento que permitan condiciones de arranque,
estabilidad, frenado, almacenamiento de energía, calidad del producto, entre
otros.
Al respecto, el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE,
2006, p.61-62) resalta que a nivel mundial los pequeños o
miniaerogeneradores pueden suministrar electricidad a lugares aislados y
alejados de la red eléctrica, son accesibles a muchos usuarios sin necesitar
obra civil, su instalación es sencilla, funciona con vientos moderados y no
requiere de estudios de viabilidad complicados. Técnicamente, estas
aeroturbinas tienen una estructura similar a las grandes, solo que su diseño
es mucho más simple (sistemas de orientación pasivos, generadores
eléctricos robustos de bajo mantenimiento, ausencia de multiplicadores). Su
sencillez de funcionamiento hace que estas pequeñas instalaciones puedan
ser atendidas por los propios usuarios.
En un caso concreto de Latinoamérica, Ramos (2003, p.1) resaltó sobre la
investigación y la crisis del desarrollo tecnológico en Colombia que la
universidad y las empresas estarían separadas y esa crisis se refleja por una
parte en el lento desarrollo que tiene su tecnología producto de un modelo
económico que no se renueva y por otra, la calidad cuestionada de la
universidad. Pensar en un encuentro universidad-empresa, sería una
realidad que se quiere materializar en algo esencial y concreto en donde el
progreso y el éxito del uno pasa por la evolución y la transformación del otro,
previa comprensión y examen de los intereses que los comunican.
En consecuencia, aquí la investigación encontró un aspecto relevante del
que hacer universitario porque además de la vinculación social también se
debe de tomar en cuenta la diversidad de instituciones que existen y la
disponibilidad de los recursos que se disponen para la innovación
tecnológica, donde la tecnología tiene un aporte significativo, ya sea en
industrias de bienes de equipo ó de bienes de consumo.
Según el Ministerio del Poder Popular para la Electricidad (MPPEE, 2013,
p.146), entre los logros del Despacho del Viceministro para Nuevas Fuentes
de Energía Eléctrica y Gestión para el Uso Racional, se logró la supervisión y
diseño de 17 proyectos del sector eléctrico a ser financiados con fondos de la
Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (LOCTI), por un monto
total de Bs. 116.902.061,31, lográndose la formulación efectiva de tres (03),
relacionados al área de “Uso Racional y Eficiente de la Energía”. Entre las
instituciones involucradas se encuentran: Corpoelec, Fundelec, Fundación
Instituto de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela y Universidad
Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”.
En tal sentido, la idea de construcción de un prototipo de aerogenerador de
baja potencia representa una potencial oportunidad tecnológica en el Estado
Falcón si se toma en cuenta a la población de 902.847 habitantes según el
Instituto Nacional de Estadística (INE, 2013a) y a las necesidades de empleo
y productividad en pueblos, barrios y sectores populares, entre otros.
Además, el desarrollo comunitario de las poblaciones está limitado por
diferentes factores, entre los cuales, se destaca el marco institucional para la
construcción de mini aerogeneradores que podrían satisfacer necesidades
eléctricas en el sector rural para así garantizar la ejecución de proyectos de
viviendas, fábricas o industrias que impulsen un desarrollo sustentable y
elevar así la calidad de vida de los habitantes en general.
De tal forma, toda esta situación problemática planteada representa una
oportunidad para el Instituto Universitario de Tecnología “Alonso Gamero”
(IUTAG) con la visión de lograr una mayor vinculación social y además
solventar algunas de las deficiencias presupuestarias que suponen un reto
financiero a corto, mediano y largo plazo para las necesidades de
infraestructura, mantenimiento y modernización de talleres, laboratorios,
equipos, maquinas, entre otros.
Tal es el caso del Taller de Maquinas y Herramientas del Departamento de
Mecánica que requiere satisfacer por autogestión sus necesidades de
abastecimiento de insumos para el mantenimiento de los tornos, taladros y
cizallas industriales que se encuentran ubicados en sus instalaciones, así
como también, necesitan laminas de acero y aluminio, discos de esmeril,
tornillos, arandelas, cascos, lentes, guantes, zapatos y bragas de seguridad
industrial, entre otros, para poder llevar a cabo adecuadamente el proceso de
enseñanza – aprendizaje para la población estudiantil de los diferentes
semestres del Programa de Formación en Mecánica tanto a nivel de
Técnicos Superiores Universitarios como de Ingeniería.
En ese sentido, los profesores Alexis Arguelles y Luis Oduver del Taller de
Maquinas y Herramientas del Departamento de Mecánica han manifestado
por medio de una entrevista no estructurada realizada por los autores de ésta
investigación, que antes del año 2010, existía una empresa universitaria
denominada “FUNDAIUTAG” que se encargaba de entre los servicios que se
prestaban, el de administrar los recursos financieros provenientes de
cualquier iniciativa de emprendimiento por parte de los estudiantes de la
institución.
Según Chirinos (2009, pp.23-24), para el año 2007 esta empresa
universitaria se encargaba de administrar unos activos fijos por el orden de
BsF. 6478,64, activos circulantes de BsF.17.400,49, entre otros, por medio
de un Presidente, Asesor Jurídico, Gerente de Calidad y una Secretaria para
encargarse proyectos de análisis de laboratorio, cafetín, librería,
departamento de producción agrícola, departamento de mantenimiento y
departamento de administración.
Al respecto, por medio del Taller de Maquinas y Herramientas del
Departamento de Mecánica se realizaban trabajos de fabricación de tapas de
alcantarillas para HIDROFALCÓN, cuestión que ayudaba a solventar las
deficiencias antes mencionadas, pero como FUNDAIUTAG se quedaba con
el 70% de los ingresos y sólo el 30% llegaba al mencionado taller el proyecto
fue suspendido por desmotivación de los propios estudiantes.
Cabe destacar, que a partir del año 2010 la Comisión de Modernización y
Transformación del IUTAG cierra la empresa FUNDAIUTAG y el Consejo
Directivo de la institución asume el control pleno de todas las actividades que
se realizaban por la mencionada empresa. En esta institución, se tiene el
interés de creación de una empresa universitaria y un nuevo centro de
investigaciones para energías alternativas donde la participación del Taller
de Maquinas y Herramientas sería fundamental en el diseño y fabricación
aerodinámica de turbinas y rotores eólicos para productos tecnológicos de
generación de energía eléctrica. Es así como desde la perspectiva de ésta
investigación, las deficiencias financieras seguirán avanzando y afectando a
las universidades públicas en general en la medida de que éstas no se
adapten a un modelo socio-productivo que pueda satisfacer necesidades
propias y del entorno, ya que, al no diversificar sus ingresos seguirán
dependiendo de los recursos asignados por vía presupuestaría a nivel
nacional, regional ó municipal.
Como parte de la enunciación y abordaje de la problemática expuesta, se
desarrollará una metodología de tipo descriptiva y con un diseño de campo
que permita abordar de manera coherente y sistemática la solución de las
siguientes interrogantes:
¿Cómo será el diseño de aerogenerador de baja potencia?
¿Qué costo tendrá la construcción de un aerogenerador de baja
potencia?
¿Cómo será la construcción de un aerogenerador de baja potencia?
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
2.1 Objetivo General
Construir un aerogenerador de baja potencia.
2.2 Objetivos Específicos
Caracterizar las tecnologías desarrolladas en aerogeneradores de
baja potencia existentes en el mercado para la producción de
energía eléctrica.
Realizar la Ingeniería básica un aerogenerador de baja potencia.
Desarrollar la Ingeniería de detalle para un aerogenerador de baja
potencia.
Especificar el proceso de fabricación y ensamble de un
aerogenerador de baja potencia.
Evaluar el funcionamiento del aerogenerador de baja potencia.
3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN
Existen varios aspectos que impulsan la construcción de un aerogenerador
de baja potencia. En primer lugar, el Instituto Nacional de Estadística (INE,
2013b) publicó conforme a los resultados del XIV Censo Nacional de
Población y Vivienda (2011), que en el Estrado Falcón existen 17.273
hogares sin servicios básicos, es decir, hogares sin agua por tubería ni
electricidad por tendido eléctrico (se asume que estarían en zonas aisladas);
en segundo lugar, el MPPEE (2013, p.274) informó que la Fundación para el
Desarrollo del Servicio Eléctrico (FUNDELEC) inauguró durante el año 2012
el Sistema de Generación Eléctrica Híbrido (eólico-fotovoltaico) en el Estado
Falcón beneficiando a 24 viviendas. Por lo tanto, para satisfacer la demanda
de 17.273 hogares sin servicios básicos (ver tabla1), se requiere de muchas
iniciativas institucionales para lograr cumplir con metas a corto, mediano y
largo plazo, donde el Taller de Maquinas y Herramientas del IUTAG puede
llegar a concretar una cuota de aporte para solucionar la problemática actual
en la región.
De tal forma, el estudio se justifica y es pertinente ya que internamente el
IUTAG posee el recurso humano así como los equipos, máquinas y
herramientas necesarios para la construcción del mencionado prototipo.
Externamente, existe un marco legal por la Ley Orgánica de Ciencia,
Tecnología e Innovación (2010) que garantiza la existencia de fuentes de
financiamiento para este de tipo de iniciativa.En tal sentido, desde la
perspectiva metodológica se aportará un diagnóstico, diseño, costos y
construcción del aerogenerador de baja potencia, lo cual servirá como
referencia para estudios similares en la carrera de ingeniería mecánica.
La relevancia social de la presente investigación, se basa precisamente en los
miles de hogares falconianos que requieren que las instituciones públicas sigan
sumando esfuerzos para satisfacer sus necesidades básicas y es en ese
aspecto donde la construcción de un aerogenerador de baja potencia
permitirá determinar costos reales para futuros planes de fabricación masiva
al respecto.
La importancia del presente estudio, radica en el hecho de que servirá como
estudio complementario y vinculante para estudiantes de la carrera de
ingeniería electricista del IUTAG para el diseño y construcción del sistema
eléctrico, sistema de medición y control y la instalación del equipo en una
determinada comunidad de la región falconiana. Además, este proyecto
servirá de referencia como estudio interdisciplinario entre la UNEFM y el
IUTAG como instituciones universitarias pioneras en la innovación
tecnológica en energías alternativas en la región falconiana.
4. ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN
El presente proyecto de comprenderá la construcción de un aerogenerador
de baja potencia basada en un diseño conceptual que genere características
constructivas de lo siguiente: rotor o palas, ejes de transmisión, generador
eléctrico, torre, baterías, convertidores y materiales adecuados. Las
herramientas computacionales a emplear son el Diseño Asistido por
Computadora (DAC) para modelar las partes del ensamble. Se calculará
cada componente usando teorías en el área de mecánica de sólidos y
aerodinámica. Los alabes o paletas giratorias (las cuales hacen parte del
rotor, el que tendrá un diámetro no mayor a 3 mts), el generador eléctrico el
cual se construirá a partir de la selección de imanes permanentes y el
sistema de transmisión de potencia que aporte el momento torsor suficiente
para accionar un alternador (generador eléctrico) entre otras.
En cuanto a su viabilidad económica, al respecto el departamento de energía
de E.E.U.U en su guía llamada, Sistemas Eólicos Pequeños Para La
Generación De Electricidad (2007, pág. 4), comenta “los sistemas de energía
eólica cuentan con una de las mejores relaciones costo/beneficio para
aplicaciones de energías renovables en los hogares. Dependiendo del
recurso eólico una turbina eólica puede reducir la facturación eléctrica entre
el 50 y el 90%, y ayudarle a evitar los altos costos de extender las redes de
suministro a sitios remotos, prevenir interrupciones de energía y además no
es contaminante”
Por lo tanto una vez construido y ensamblado este equipo se determinara
la potencia de neta de salida y con ello determinar si este aerogenerador
podrá contribuir a paliar la necesidad del servicio eléctrico, del cual carecen
más de 17.000 hogares ubicados en los distintos municipios de la región
falconiana.
Tabla 1: Hogares pobres por tipo de necesidad básica insatisfecha según municipios, estado falcón. Censo 2011.
Municipio Hogares en viviendas sin servicios básicos
Acosta 471
Bolívar 125
Buchivacoa 1.201
Cacique Manaure 314
Carirubana 1.680
Colina 472
Dabajuro 571
Democracia 1738
Falcón 894
Federación 1026
Jacura 347
Los Taques 230
Mauroa 949
Miranda 1926
MonseñorIturriza 169
Palmasola 86
Petit 461
Piritu 779
San Francisco 333
Silva 785
Sucre 337
Tocopero 490
Unión 894
Urumaco 318
Zamora 675
TOTAL 17.273
Fuente. Instituto Nacional de estadísticas, Censo (2011).
Temática:El aporte teórico consistirá en abarcar conocimientos sobre el Límite
de Betz, energía y potencia mecánica, mini aerogeneradores, aeroturbinas
modernas, bujes, rotor, entre otros, así como también fuentes secundarias en
la hemeroteca de la carrera de ingeniería mecánica de la UNEFM, bibliotecas
virtuales de universidades nacionales e internacionales y publicaciones
especializadas al respecto. Lo cual permitirá la correcta comprensión de las
variables involucradas para la construcción del aerogenerador de baja
potencia.
Espacial: La investigación tendrá como espacio para el trabajo de campo las
instalaciones delos Talleres de Máquinas y Herramientas del Instituto
Universitario de Tecnología “Alonso Gamero” y la del Complejo Académico El
Sabino (UNEFM).
Temporal: El presente trabajo de grado tendrá una duración de 24 semanas
y su desarrollo comenzará a partir de Febrero de 2014 y tendrá su
finalización a partir del cumplimiento de los procedimientos de inscripción,
ejecución y defensa según la normativa de la UNEFM.
5. ACTIVIDADES DE LA INVESTIGACIÓN
1. Búsqueda en la bibliografía especializada (estado del arte).
2. Caracterización de las tecnologías desarrolladas en aerogeneradores
de baja potencia.
3. Determinación las condiciones climáticas del sitio de funcionamiento
del Aerogenerador.
4. Caracterización del recurso eólico existente en el sitio de
funcionamiento de aerogenerador.
5. Realización boceto preliminar del Aerogenerador.
6. Evaluación las alternativas de diseño para cada elemento del
Aerogenerador.
7. Determinación el boceto final del Aerogenerador.
8. Identificación de los materiales se necesitan para la elaboración y
montaje de un generador de energía eólica.
9. Identificación de los factores de la ingeniería contribuyen en la
elaboración de un Aerogenerador eólico.
10.Cálculos, selección y dimensionamiento de los elementos del
Aerogenerador.
11.Elaboración planos detallados de las partes que integran el
Aerogenerador.
12.Elaboración un método guía de construcción del Aerogenerador.
13.Verificación del correcto funcionamiento mecánico del Aerogenerador
de baja potencia.
14.Realización lista de materiales, cantidad de horas hombres y
herramientasutilizadas en la construcción del Aerogenerador.
15.Estimación los costos asociados a la construcción del aerogenerador.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fundación para el Desarrollo del Servicio Eléctrico (FUNDELEC, 2012). Sistema de Generación Eléctrica Híbrido (eólico-fotovoltaico) que suministrará electricidad a la comunidad Los Arroyos-Matica de Yabo, en el estado Falcón. Extraído el 05 de febrero de 2014. Disponible en:
http://www.fundelec.gob.ve/?q=node/208
INSTITUTO NACIONAL DE ESTADISTICA DE LA REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA (2013). Hogares pobres por tipo de necesidad básica insatisfecha según municipios.Extraído el 05 de febrero de 2014.
Disponible en:http://www.ine.gov.ve/documentos/Demografia/CensodePoblacionyVivienda/pdf/falcon.pdf
INSTITUTO NACIONAL DE ESTADISTICA DE LA REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA (2013).Hogares pobres y no pobres, según entidad federal.Extraído el 05 de febrero de 2014.
Disponible en: http://www.ine.gov.ve/index.php?option=com_content&view=category&id=95&Itemid=26
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA ENERGÍA ELÉCTRICA. (MPPEE, 2013). Memoria y cuenta 2012. República Bolivariana de Venezuela.
Pineda, J. (2009). Funcionamiento De Los Aerogeneradores. Extraído el 05 de febrero de 2014.
Disponible en: http://fuentesrenovables.blogspot.com/2009/10/funcionamiento-de-los-aerogeneradores.html
VENEZUELA. Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación. Gaceta Oficial N° 39.575 del 16 de diciembre de 2010.
DEPARTAMENTO DE ENERGÍA, EE.UU.,Sistemas Eólicos Pequeños Para La Generación De Electricidad, 2007.
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
COMPLEJO ACADEMICO EL SABINOPROGRAMA DE INGENIERIA MECÁNICA
CRONOGRAMA DEL TRABAJO DE GRADO
CONSTRUCCIÓN DE UN AEROGENERADOR DE BAJA POTENCIA
Fecha de Inicio:26/02/2014Fecha de Culminación: 13/08/2014
ACTIVIDADESMES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1Búsqueda en la bibliografía especializada (estado del arte).
2
Caracterización de las tecnologías desarrolladas en aerogeneradores de baja potencia.
3
Determinación las condiciones climáticas del sitio de funcionamiento del Aerogenerador.
4
Caracterización del recurso eólico existente en el sitio de funcionamiento de aerogenerador.
5 Realización boceto preliminar del Aerogenerador.
6Evaluación las alternativas de diseño para cada elemento del Aerogenerador.
7 Determinación el boceto final del Aerogenerador.
8
Identificación de los materiales se necesitan para la elaboración y montaje de un generador de energía eólica.
9
Identificación de los factores de la ingeniería contribuyen en la elaboración de un Aerogenerador eólico.
10 Cálculos, selección y dimensionamiento de los
elementos del Aerogenerador.
11Elaboración de planos detallados de las partes Aerogenerador.
12 Elaboración un método guía de construcción del Aerogenerador.
13Verificación del correcto funcionamiento mecánico del Aerogenerador de baja potencia.
14
Realización de lista de materiales, cantidad de horas hombres y herramientas utilizadas en la construcción del Aerogenerador.
15Estimación los costos asociados a la construcción del aerogenerador.
top related