Evaluación técnica y económica de la viabilidad de implementación de un sistema de cosechamiento de energía para el aprovechamiento del flujo vehicular

Este proyecto de investigación busca evaluar la viabilidad de la implementación de un sistema de cosechamiento de energía en una zona específica de la ciudad de Bucaramanga, mediante el uso de la tecnología piezoeléctrica o tecnología electromagnética, aprovechando el flujo vehicular que se concentr...

Full description

Autores:
Carrillo Nieto, Alonso David
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2016
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1452
Palabra clave:
Energy engineering
Electric power systems
Power generation
Investigations
Analysis
Piezoelectricity
Electromagnetism
Generation
Ingeniería en energía
Sistemas de energía eléctrica
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description Este proyecto de investigación busca evaluar la viabilidad de la implementación de un sistema de cosechamiento de energía en una zona específica de la ciudad de Bucaramanga, mediante el uso de la tecnología piezoeléctrica o tecnología electromagnética, aprovechando el flujo vehicular que se concentra en determinados puntos de la ciudad. Dentro de la investigación se llevará a cabo la revisión del estado del arte de las tecnologías usadas para el desarrollo de sistemas de cosechamiento de energía en vías terrestres, y con el resultado de esta revisión se realizará un análisis comparativo entre las tecnologías para determinar cuál de estas resulta más factible para implementar en el contexto de la zona. Se realizará la evaluación del flujo vehicular en Bucaramanga, con el fin de determinar los puntos estratégicos para la ubicación del sistema de cosechamiento de energía y de esta forma seleccionar la zona en la que se llevará a cabo el estudio planteado. Teniendo como base el análisis realizado, se evaluará la producción energética que se obtendría en el punto seleccionado mediante el conteo de vehículos, y posteriormente se evaluara la factibilidad económica para determinar la viabilidad para realizar la inversión para la implementación de este sistema en el punto seleccionado. Finalmente se procederá a concluir los resultados que arrojó esta evaluación de viabilidad para la implementación del sistema de cosechamiento de energía, y a su vez proponer mejoras al sistema que lo hagan viable, en caso de que el resultado de la evaluación de viabilidad sea negativo.
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Dentro de la investigación se llevará a cabo la revisión del estado del arte de las tecnologías usadas para el desarrollo de sistemas de cosechamiento de energía en vías terrestres, y con el resultado de esta revisión se realizará un análisis comparativo entre las tecnologías para determinar cuál de estas resulta más factible para implementar en el contexto de la zona. Se realizará la evaluación del flujo vehicular en Bucaramanga, con el fin de determinar los puntos estratégicos para la ubicación del sistema de cosechamiento de energía y de esta forma seleccionar la zona en la que se llevará a cabo el estudio planteado. Teniendo como base el análisis realizado, se evaluará la producción energética que se obtendría en el punto seleccionado mediante el conteo de vehículos, y posteriormente se evaluara la factibilidad económica para determinar la viabilidad para realizar la inversión para la implementación de este sistema en el punto seleccionado. Finalmente se procederá a concluir los resultados que arrojó esta evaluación de viabilidad para la implementación del sistema de cosechamiento de energía, y a su vez proponer mejoras al sistema que lo hagan viable, en caso de que el resultado de la evaluación de viabilidad sea negativo.OBJETIVOS 10 Objetivo General 10 Objetivos específicos 10 RESUMEN 11 ABSTRACT 12 INTRODUCCIÓN 13 1. MARCO CONCEPTUAL 14 1.1 COSECHAMIENTO DE ENERGÍA “ENERGY HARVESTING” 14 1.1.1 Fuentes comunes en la cosecha de energía 15 1.1.2 Principales elementos en un sistema de cosechamiento de energía 22 1.2 COSECHAMIENTO DE ENERGÍA MEDIANTE PIEZOELECTRICIDAD 23 1.2.1 Efecto piezoeléctrico directo 23 1.2.2 Efecto piezoeléctrico inverso 24 1.2.3 Materiales piezoeléctricos 27 1.2.4 Ecuaciones constitutivas del efecto piezoeléctrico 28 1.3 COSECHAMIENTO DE ENERGÍA MEDIANTE TECNOLOGÍA ELECTROMAGNÉTICA 31 1.3.1 Principios básicos 32 1.3.2 Materiales magnéticos 32 1.3.3 Escala de los generadores electromagnéticos. 33 2. ESTADO DEL ARTE 34 2.1 TECNOLOGIAS BAJO ASFALTO 34 2.1.1 INNOWATECH 34 2.1.2 ABACCUS 36 2.1.3 TREEVOLT 37 2.2 DISPOSITIVOS “ENERGY HARVESTING” REDUCTORES DE VELOCIDAD 38 2.2.1 Dispositivo “LYBRA” 38 2.2.2 Rampa fabricada por empresa New Energy Technologies, Inc. 39 2.2.3 Generación de energía mediante el uso de generadores magnetoeléctricos aprovechando el tráfico vehicular 41 2.2.4 Diseño y optimización de reductor de velocidad por medio de generador tubular 43 2.2.5 Reductor de velocidad cosechador de energía mediante volante de inercia 45 2.2.6 Generación de electricidad mediante rodillos unidos por cadenas en reductor de velocidad 48 2.2.7 Generación de potencia utilizando la energía cinética desperdiciada por rotación de tambor 50 2.2.8 Rampa para la generación de energía eléctrica mediante la energía cinética 52 3. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA 54 3.1 COMPARACIÓN TECNOLOGÍAS BAJO PAVIMENTO 54 3.2 COMPARACIÓN TECNOLOGÍAS COMO REDUCTORES DE VELOCIDAD 54 4. SELECCIÓN DEL LUGAR DE IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA 57 4.1 FLUJO VEHICULAR 57 4.2 UBICACIÓN DEL SISTEMA 62 5. PRODUCCIÓN ENERGÉTICA Y FACTIBILIDAD ECONÓMICA 64 5.1 METODOLOGÍA 64 5.1.1 Energía producida por año 64 5.1.2 Factibilidad económica del proyecto 65 5.2 DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA 65 6. PROTOTIPO DEMOSTRATIVO 69 6.1 EXPLICACIÓN DEL PRINCIPIO 69 6.2 MATERIALES UTILIZADOS 70 6.3 RESULTADOS 71 CONCLUSIONES 82 RECOMENDACIONES 83 BIBLIOGRAFÍA 84PregradoThis research project seeks to evaluate the feasibility of implementing an energy harvesting system in a specific area of ​​the city of Bucaramanga, through the use of piezoelectric technology or electromagnetic technology, taking advantage of the vehicular flow that is concentrated in certain points of the city. Within the investigation, a review of the state of the art of the technologies used for the development of energy harvesting systems on land will be carried out, and with the result of this review a comparative analysis will be carried out between the technologies to determine which of these are more feasible to implement in the context of the area. The evaluation of the vehicular flow in Bucaramanga will be carried out, in order to determine the strategic points for the location of the energy harvesting system and in this way select the area in which the proposed study will be carried out. Based on the analysis carried out, the energy production that would be obtained at the selected point will be evaluated by counting the vehicles, and later the economic feasibility will be evaluated to determine the feasibility to make the investment for the implementation of this system at the selected point. . Finally, we will proceed to conclude the results of this feasibility evaluation for the implementation of the energy harvesting system, and in turn propose improvements to the system that make it viable, in the event that the result of the viability evaluation is negative.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEvaluación técnica y económica de la viabilidad de implementación de un sistema de cosechamiento de energía para el aprovechamiento del flujo vehicularTechnical and economic evaluation of the feasibility of implementing an energy harvesting system to take advantage of vehicular flowIngeniero en EnergíaBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringElectric power systemsPower generationInvestigationsAnalysisPiezoelectricityElectromagnetismGenerationIngeniería en energíaSistemas de energía eléctricaGeneración de energíaInvestigacionesAnálisisPiezoelectricidadElectromagnetismoGeneraciónCarrillo Nieto, Alonso David (2016). Evaluación técnica y económica de la viabilidad de implementación de un sistema de cosechamiento de energía para el aprovechamiento del flujo vehicular. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABS. Priya and D. Inman, “Energy Harvesting Technologies”, Springer, 2009.G. Martinez, “COSECHAR ENERGÍA: ENERGY HARVESTING una mirada desde la arquitectura a la ciudad”, Triángulo UNO Proyectos, Santiago de Chile, 2013.G. Erdogan, “Energy Harvesting for Micro-Electromechanical-Systems (MEMS)”, University of Minnesota, 2005.P. Aranguren, D. Astrain, A. Rodríguez, and A. Martínez. “Experimental investigation of the applicability of a thermoelectric generator to recover waste heat from a combustion chamber”. Applied Energy, 152:121–130, 2015. doi: 10.1016/j.apenergy.2015.04.077.A. Larrea, O. Barambones and J. 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