Sistema de generación de energía eléctrica por tracción humana asistida con aerogenerador

dc.contributor.advisorBarragán Gómez, Johann
dc.contributor.authorBernal Vesga, Brayam Ferney
dc.contributor.googlescholarBarragán Gómez, Johann [z4-dQnEAAAAJ&hl=es&oi=ao]spa
dc.contributor.orcidBarragán Gómez, Johann [0000-0001-6114-6116]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.date.accessioned2022-05-16T13:17:55Z
dc.date.available2022-05-16T13:17:55Z
dc.date.issued2019
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractEl presente proyecto, tiene como objetivo desarrollar un sistema de generación de energía eléctrica por tracción humana asistido con un aerogenerador de eje vertical para producir energía de manera constante. El sistema esta compuesto por un aerogenerador de eje vertical de tres álabes acoplado a un mecanismo de tracción humana, ya que es necesario conseguir un cambio de mentalidad con respecto a la obtención de energía eléctrica, y la tracción humana es una buena opción sobre todo en zonas no interconectadas. Se hace constar que, el propósito general es crear energía desde la tracción humana y el aerogenerador le ayudará al mecanismo de tracción a crear energía eléctrica adicional. Para ello se diseña un sistema de trasmisión de movimiento, el cual consiste en la implementación de un par de piñones, de engranes cónicos y una cadena, y de esta manera, la energía mecánica llegará al eje del generador para así, lograr la obtención de energía eléctrica. El sistema de acople se realiza porque la velocidad del viento no es constante, por tal motivo la generación de energía eléctrica se ve afectada y no cumple los objetivos diarios de almacenamiento de este recurso, con esta mejora la carga de la batería va hacer en menor tiempo y de mayor provecho para el usuario.spa
dc.description.abstractenglishThe present project aims to develop a human-powered electric energy generation system assisted by a vertical axis wind turbine to produce energy constantly. The system is composed of a vertical axis wind turbine with three blades coupled to a human traction mechanism, since it is necessary to achieve a change of mentality with respect to obtaining electrical energy, and human traction is a good option especially in non-interconnected areas. It is noted that the general purpose is to create energy from human traction and the wind turbine will help the traction mechanism to create additional electrical energy. For this purpose, a motion transmission system is designed, which consists of the implementation of a pair of sprockets, bevel gears and a chain, and in this way, the mechanical energy will reach the axis of the generator in order to obtain electrical energy. The coupling system is carried out because the wind speed is not constant, for this reason the generation of electrical energy is affected and does not meet the daily objectives of storage of this resource, with this improvement the battery charge will be made in less time and greater benefit to the user.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCIÓN...................................................................................................... 13 2. OBJETIVOS............................................................................................................. 14 2.1. OBJETIVO GENERAL........................................................................................... 14 2.2. OBJETIVO ESPECIFICO...................................................................................... 14 3. ESTADO DEL ARTE................................................................................................ 15 3.1 DOCUMENTOS DE INVESTIGACIÓN................................................................... 15 3.2 PRODUCTOS DE MERCADO ............................................................................... 16 4. MARCO TEORICO................................................................................................... 17 4.1 BICICLETA .................................................................................................... 17 4.2 SISTEMAS DE TRANSMISIÓN ..................................................................... 17 4.2.1 TRANSMISIÓN A CADENA........................................................................ 17 4.2.2 TRANSMISIÓN POR RUEDAS DE FRICCIÓN .......................................... 18 4.2.3 TRANSMISIÓN POR CORREAS................................................................ 18 4.2.4 TRANSMISIÓN POR ENGRANAJES......................................................... 19 4.3 ENERGÍA EÓLICA......................................................................................... 21 4.3.1 HISTORIA .................................................................................................. 21 4.3.2 ORIGEN DEL VIENTO ............................................................................... 22 4.3.3 ENERGÍA OBTENIBLE DEL VIENTO ........................................................ 22 4.4 GENERADOR DE FLUJO AXIAL DE IMAN PERMANENTE.......................... 24 4.4.1 MATERIALES FERROMAGNETICOS........................................................ 25 4.5 AEROGENERADORES ................................................................................. 25 4.5.1 AEROGENERADOR DE EJE VERTICAL................................................... 26 4.6 POTENCIA MECÁNICA................................................................................. 27 4.6.1 MEDIDOR DE POTENCIA PARA CICLISMO............................................. 28 4.7 POTENCIA ELÉCTRICA................................................................................ 28 4.7.1 POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUA.................................................. 28 3.2.1 POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA .................................................... 29 3.2.2 RECTIFICADOR TRIFÁSICO..................................................................... 29 3.3 REGULADOR DE CARGA............................................................................. 30 3.4 INTERFAZ ..................................................................................................... 30 3.5 ARDUINO ...................................................................................................... 31 3.5.2 MEDIDOR VOLTAJE.................................................................................. 31 5. METODOLOGIA ...................................................................................................... 32 6. DISEÑO.................................................................................................................... 33 6.1. PROPUESTAS DE DISEÑO .......................................................................... 33 6.2. SELECCIÓN DE DISEÑO.............................................................................. 33 6.3. DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR..................................................... 35 7. SIMULACIÓN CAD .................................................................................................. 37 7.1. ANÁLISIS ESTÁTICO.................................................................................... 37 7.1.1. ESTRUCTURA........................................................................................... 37 7.1.2. EJE VERTICAL .......................................................................................... 38 7.1.3. EJE HORIZONTAL..................................................................................... 39 7.1.4. SOPORTE BICICLETA............................................................................... 40 7.2. ANÁLISIS DINÁMICO.................................................................................... 41 8. ANÁLISIS TEÓRICO................................................................................................ 42 8.1. FUERZA DEL VIENTO................................................................................... 42 8.1.1. LATERAL CON ESCALERA....................................................................... 42 8.1.2. LATERAL SIN ESCALERA......................................................................... 43 8.2. TORQUE ....................................................................................................... 43 8.2.1. BICICLETA................................................................................................. 43 8.2.2. TRANSMISIÓN BICICLETA – AEROGENERADOR................................... 45 8.3. CÁLCULO DE FATIGA .................................................................................. 47 8.3.1. ESTRUCTURA........................................................................................... 47 8.3.2. EJE VERTICAL .......................................................................................... 49 8.3.3. EJE HORIZONTAL..................................................................................... 50 9. RESULTADOS......................................................................................................... 52 9.1. RESULTADOS ESPERADOS........................................................................ 52 9.2. CRONOGRAMA............................................................................................. 52 9.3. COMPONENTES MECÁNICOS..................................................................... 53 9.4. COMPONENTES ELÉCTRICOS ................................................................... 56 9.4.1. CONEXIÓN ELECTRÓNICA ...................................................................... 58 9.5. ENSAMBLE TRANSMISIÓN PARA AEROGENERADOR.............................. 60 9.6. ENSAMBLE COMPONENTES....................................................................... 61 9.7. MONTAJE FINAL........................................................................................... 63 9.8. INTERFAZ ..................................................................................................... 63 9.9. PRUEBAS DE VALIDACIÓN ......................................................................... 64 9.9.1. CALIBRACIÓN DE SENSORES................................................................. 64 9.9.2. SISTEMA.................................................................................................... 66 9.10. MATERIALES - PRECIOS ............................................................................. 75 10. CONCLUSIONES ................................................................................................. 77 11. REFERENCIAS .................................................................................................... 78 12. ANEXOS............................................................................................................... 82 12.1. CÓDIGO ARDUINO....................................................................................... 82 12.2. PLANOS ESTRUCTURA SOPORTE AEROGENERADOR ........................... 83spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.unab.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/16422
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
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