Turbinas de Viento para el Tráfico Vehicular

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Turbinas de Viento para el Tráfico Vehicular

Introducción

El objetivo de este informe es dar a conocer el funcionamiento y descripción del prototipo. Para entender y recordar mejor el porqué del prototipo, tenemos que mostrar el funcionamiento de la idea del proyecto que se está trabajando. El proyecto consta de hacer uso de la energía residual generada por los vehículos en movimiento, la forma en que recibe esa energía desperdiciada o residual es en el viento que se genera al moverse el vehículo. La forma en que la toma es a través de una hélice o turbina que al girar hace cargar baterías que se usarían para después y así ahorrar energía para después.

Como puntos a considerar en este informe son el diseño completo del prototipo y la de cómo afecta económicamente la propuesta del proyecto. El diseño del prototipo será explicado en cuanto a el porque de su diseño y los materiales que usaron en su elaboración. En cuanto al impacto económico, se harán los supuestos adecuados y se darán en un contexto en que los datos funcionan para la realidad, como final se considerará el impacto acorde al plazo (corto plazo y largo plazo).

Resumen Ejecutivo

Esta entrega final tiene como propósito materializar las propuestas entregadas en los previos informes y cerrar el ciclo de investigación con la  construcción de un prototipo funcional. La captura de energía, no aprovechada por el tránsito de vehículos a alta velocidad, será el principal objetivo a concretar. Paralelamente, se contrastará los costos derivados de la instalación y armado del aparato contra el beneficio otorgado por estos mismos. Se proyectará un plan de inversión para mitigar los costos asociados a la construcción de manera efectiva, viabilizando la realización del proyecto.

Desarrollo

 La descripción física del prototipo consta de un “ventilador” o hélice sujeta a su base que le da la estabilidad de no moverse de su lugar. En su extremo inferior, está unido a una máquina de corriente continua que, al hacerlo girar, toma la función de generador y emite corriente continua. A la máquina se le conecta una pequeña ampolleta, la conección es a través de unos cables pasa corriente. Cada parte mencionada será descrita para entender su funcionamiento en específico y como cada parte tiene su relación con la otra y así formar un todo.

 Primero, la hélice realmente tiene la función de una turbina. Las turbinas tienen la función de captar el movimiento mecánico y entregárselo al generador, para que una turbina gire requiere de un fluido a presión que empuje las aletas que posee. En este caso, lo que se busca es aprovechar los residuos de energía cinética de los vehículos en movimiento en forma de viento, este viento va a parar en la turbina empujando sus aletas y darle el movimiento de rotación.

 La turbina consta de 2 pares de aletas y es del modelo rotor savonius. La razón de utilizar este tipo de modelo es debido a que su diseño que pensado para la conversión del movimiento del aire en movimiento de torsión y además de que se trata de un diseño bastante simple. Como lo que se espera es que el beneficio sea mayor al costo, se optó por un diseño económico y compacto.

 Existe un equilibrio entre la cantidad de aletas (o paletas si se prefiere) en cuanto a eficiencia por cantidad de paletas, y el costo por la cantidad de paletas.

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Gráfico 1: Coeficiente de Potencia.

 Como se muestra en la imagen, el coeficiente de potencia aumenta según el tipo de rotor y cantidad de aspas. Se estima de que entre más la cantidad de paletas, mayor es el costo de fabricación, en conjunto, hasta la cantidad de paletas hace crecer el coeficiente, pero se tiene la desventaja de que tiende a crecer hasta llegar a un límite insuperable o que el cambio llega a ser tan pequeño que se es preferible optar por una menor cantidad de paletas a las que ya tiene. Para justificar la cantidad de paletas, se notó que hay una eficiencia de aproximadamente del 53% con cuatro paletas, con 6 paletas la eficiencia aumente hasta un aproximado del 57%, siendo así, se decidió optar por cuatro paletas ya que el cambio de potencia pese a ser menor, tiene un costo más barato en su construcción y la diferencia es ínfima.

 La base de la turbina tiene la función de mantenerla fija en una sola posición. Como la idea a exponer es que la turbina esté en posición vertical, va a necesitar del techo que mantenga estable la rotación y no empiece a oscilar. La base del prototipo está hecha por madera, tiene el tamaño y agujero para que el eje de la turbina salga y se conecte con el generador. La turbina tiene un eje en el extremo bastante larga con un agujero pues, a éste se debe conectar a el generador y es la parte que va a rotar. También se cuenta con una base que sostenga al generador y que evite que rote todo el generador y permita que gire solo el interior de éste. Con el fin de mantener el máximo de eficiencia del sistema, la base evita que haya pérdidas en el movimiento mecánico o pérdidas de movimiento cinéticas ajenas a las necesarias.

 El generador del sistema era anteriormente una máquina de corriente continua que, al hacerlo girar toma la función de un generador y emitir energía eléctrica. Como el proyecto o idea es que el viento del movimiento de los vehículos hagan mover la turbina, que como consecuencia hacen rotar al sistema del rotor, éste emite energía eléctrica que se puede medir con aparatos como un multitester y comprobar su funcionamiento. El funcionamiento de un generador es simple, la energía cinética mecánica que obtiene de la turbina, que a su vez la obtiene del viento, la convierte en energía eléctrica al hacer girar un sistema de imanes.

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