Trabajo Termodinàmica.

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FUENTES ALTERNAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA SUSTENTABLES APLICADAS EN MÉXICO Y SUS BASES TERMODINÁMICAS

PROYECTO FINAL:

TERMODINÁMICA

ENRIQUE GARDUÑO MEJÍA

MARCO FABIÁN TÉLLEZ CABALLERO

DRA. GABRIELA MACÍAS ESQUIVEL

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ÍNDICE

Introducción……………………………………………………………………………...3

Principios Teóricos………………………………………………………………………4

Bases Termodinámicas…………………………………………………………………..6

Aplicación a nivel industrial..……………………………………………………………8

Viabilidad en México……………………………………………………………………9

Conclusiones……………………………………………………………………………10

Referencias..……………………………………………………………………………11

INTRODUCCIÓN

El KERS (“Kinetic Energy Recovery Sistem”) fue diseñado en 1999 por Mario Illien y fue introducida a la Fórmula 1 en el 2009. El sistema KERS trabajaba recuperando la energía perdida tras cada frenada transformándola en energía eléctrica que después se convertiría en energía mecánica generando 60KW (aproximadamente 80bhp) que podía ser utilizada hasta 6.67 segundos cada vuelta.

El ERS (“Energy Recovery Sistem”), es el nuevo sistema para generar energía, toma el concepto del KERS y lo mejora notablemente, generando casi el doble de potencia .

La potencia que genera este sistema no produce ningún tipo de emisiones ya que sólo está transformando la energía,.

Por otro lado, nosotros queremos implementar este tipo de tecnología en las Ecobicis, con el objetivo de producir energía a partir del pedaleo de éstas, además de reducir las emisiones de contaminantes por el uso de transportes particulares.

Como lo hemos notado a lo largo de los años que se ha implementado el programa de Ecobicis en la Ciudad de México, tiene muchas ventajas en cuanto a salud y movilidad se refiere. Además, el uso de este transporte genera cambios en los sistemas de transporte, lo que eleva los beneficios a la salud no solo en cuestión de calidad del aire, sino también lo relacionado con actividad física.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

El sistema ERS, evolución del anterior KERS, consiste en dos motores eléctricos, uno que actuará directamente sobre el tren de potencia y otro sobre la turbina para compensar la fase de respuesta de esta a bajas revoluciones, además de un sistema de baterías y carga de estas en fase de retención del motor y frenada.

El ERS puede almacenar hasta 4MJ de energía, su peso total debe ser de 145kg, al estar instalado y cargado su peso puede aumentar de 25 a 45 kg.

El MGU-K es un motor/alternador eléctrico de alta tensión (hasta 1000V). Su función es la de apoyar al motor térmico en las fases de aceleración, y generar energía Está limitado a 200 Nm, lo que supondría un aporte extra de 120 KW (aprox.160 cv). En este punto hay que tener en cuenta la peculiaridad de los motores eléctricos, que aportan su par máximo desde el inicio del giro, mientras que los térmicos lo alcanzan en el margen de revoluciones medio/alto.

Los materiales usados son:

• Bloque del carácter y cilindro (fundición de aluminio forjado de aleaciones).
• Cigüeñal y árbol de lavas (aleaciones a base de hierro).
• Válvulas, pistones y demás componentes (hierro, níquel, cobalto, y/o titanio).

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Un motor-generador es un dispositivo utilizado para la conversión de energía eléctrica, típicamente en la forma de frecuencia o voltaje, en otra forma de energía. Los sistemas motor-generador se utilizan en una variedad de aplicaciones e industrias.

Ambas bobinas del rotor en el motor y el generador, que constituyen el conjunto, se adhieren a un rotor y comparten el mismo campo magnético. Un conmutador situado en el extremo de un eje acciona las bobinas del motor. Las bobinas asociadas al generador envían corriente a un conmutador independiente situado en el extremo opuesto del eje.

Para los fines de la generación de energía eléctrica, un conjunto motor-generador recibe corriente eléctrica mientras el generador produce corriente. El par mecánico entre el motor y el generador suministra amortiguamiento y aislamiento eléctrico, que se puede utilizar para permitir fases de potencia coincidentes entre sistemas desfasados y amortiguar las cargas de energía en un sistema.

Los usos anteriores de los sistemas motor-generador incluyen la conversión de energía industrial a gran escala y la conversión de baterías a voltajes más altos de corriente directa.

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BASES TERMODINÁMICAS

El ERS se basa en aprovechar energía que se genera en el motor y que de otra forma se perdería. Así los gases expulsados por el escape que saldrían libres a la atmósfera giran un generador asociado al turbo en el caso del MGU-H, mientras que al frenar, una parte de ese efecto se consigue con la retención que genera un motor eléctrico el denominado MGU-K que sirven de apoyo a los discos de freno. Toda esa energía se almacena en un conjunto de baterías, y se reutiliza en función de las necesidades, impulsando tanto al MGU-K y el MGU-H.

El ERS se basa en dos tipos de motores.

• Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) : Este motor o “Unidad de Poder” tiene el mismo principio del KERS. Es un motor/generador que está conectado al cigüeñal del motor de combustión interna, cada que el piloto pisa el freno cuando llega a alguna curva el MGU-K funciona cómo un generador, recuperando energía que se pierde con el movimiento cinético del cigüeñal, frenando el coche un poco y almacenando la energía en una EU (Energy Unit). Cuando el piloto decide acelerar, el MGU-K actúa cómo un motor secundario, el conductor decide cuando se usa este motor presionando un solo botón, este botón activa el motor eléctrico impulsando el cigüeñal el cual puede dar un impulso extra a el monoplaza en ese preciso momento.

• Motor Generator Unit – Heat (MGU-H) : Este motor/generador está conectado al turbo, absorbiendo la energía térmica que sale de los escapes por medio del eje de la turbina del turbo, la energía que este genera puede irse directo al MGU-K o al EU para ser almacenada y utilizada más tarde. El MGU-K también funciona para controlar la velocidad del turbo, ya sea alentándolo (cuando el generador esta activo) o acelerándolo para evitar el turbo lag.

El MGU-K puede generar hasta 120KW de potencia que son alrededor de 160 caballos de fuerza (hp), el doble de potencia que generaba el KERS.[pic 5]

Hablando de las bicicletas ecológicas, sabemos que la fuerza mecánica de los humanos nace de la aportación energética de los alimentos que dan movilidad a los músculos e intervienen con el óptimo funcionamiento metabólico que nos permite vivir. El valor y calidad de los alimentos es proporcional a la cantidad de energía que aporta al cuerpo, lo cual se mide en kilocalorías. La cantidad de energía que nos requiere el cuerpo es determinada por las actividades que desarrollemos.

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