Diseño electromecánico de estación automatizada para carga y almacenamiento de bicicletas eléctricas alimentada por un sistema de generación de energía solar fotovoltaica
Spa: Desde el punto de vista del ingeniero electromecánico se abordó y se analizó cuáles son las características técnicas que debe tener un sistema electromecánico para el funcionamiento automatizado de una estación que permita el almacenamiento seguro de bicicletas y a su vez recargar las bat...
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| Other Authors: | |
| Format: | Tesis de maestría |
| Language: | Spanish / Castilian |
| Published: |
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
2024
|
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| author | Arévalo Ascuntar, Héctor Alejandro Nossa Martínez, Norbey Alejandro |
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| description | Spa: Desde el punto de vista del ingeniero electromecánico se abordó y se analizó cuáles
son las características técnicas que debe tener un sistema electromecánico para el
funcionamiento automatizado de una estación que permita el almacenamiento
seguro de bicicletas y a su vez recargar las baterías eléctricas de las mismas, esto,
guiado por medio de la metodología de diseño basado en usuarios o Desing
Thinking, así como del diseño e implementación de diferentes herramientas de
recolección de información, se identificaron las necesidades de los usuarios
potenciales, así como también, bajo criterios de diseño propios de los autores y
analizando las diferentes estaciones que ya existen alrededor del mundo, se
identificaron los requerimientos técnicos de la estación, con el fin de llegar a un
diseño eficiente, se hizo la elección y diseño del tipo del sistema de generación solar
fotovoltaica que alimentara a la estación (On-Grid), la capacidad de almacenamiento
de la estación y de la bicicleta con la que se trabajó; se propuso una serie de
bocetos, matrices de selección, implementación de técnicas de diseño basado en el
usuario y despliegue de la función de calidad (QFD por sus siglas en inglés),
herramientas que dieron paso al diseño definitivo que se trabajó en este proyecto.
Se dividió el trabajo por subsistemas de la estación, empezando por el diseño de
generación de energía solar fotovoltaica donde por su eficiencia, costo de operación
y construcción se optó por un sistema On-Grid, es decir, conectado a la red, que
cuenta con 20 paneles solares monocristalinos de 450 W ubicados en el techo de
la estación, gracias al recurso solar disponible en la ciudad de Duitama es posible
producir 14.23 MWh al año, además, el sistema se validó por medio de simulación
en el Software PVsyst versión 7.2, finalmente, se generaron y presentan los planos,
diagramas de conexión, materiales, equipos y documentación necesaria para el
montaje de este subsistema.
Posteriormente, se realizó el diseño mecánico de estructura de la estación, en el
que durante su planeación se tuvo en cuenta las cargas y esfuerzos mecánicos a
los que la estructura está sometida y que debe ser capaz de soportar, se llegó a que
dicha estructura se debe construir en perfilería metálica tipo tubo cuadrada y
rectangular hueco con las medidas correspondientes para cada elemento
estructural, el material elegido es Acero A36 Estructural y se realizó estudio de
uniones soldadas, además, todos los cálculos se validaron con simulación de
elementos finitos en SolidWorks SP 2020 y se presentaron los resultados
satisfactorios de la simulación, finalmente, se presenta los planos mecánicos de la
estructura y los componentes necesarios del subsistema de la estación
16
Luego, se realizó el diseño de la instalación eléctrica siguiendo las especificaciones
del Código Eléctrico Colombiano NTC 2050 (ICONTEC, 2020), se consideraron las
cargas eléctricas y circuitos necesarios para alimentarlas, algunas de las cargas son
los cargadores de las bicicletas, un dispensador eléctrico de agua, un compresor
eléctrico de aire, televisión, computador y otros dispositivos, para un total de seis
(6) circuitos. Debido a que la carga instalada es de 6.84 kVA y no supera los 15 kVA
el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) (RETIE, 2013)
establece que se puede realizar un diseño eléctrico simplificado, se presenta la lista
de materiales requeridos, planos eléctricos, diagramas y documentación requerida
por el sistema.
Seguido de eso, se realizó el diseño de sistema de control y seguridad de la
estación, en este subsistema como uno de los requerimientos es que la estación
pueda ser monitoreada y administrada en línea, se optó por el uso de controladores
programables (PLC) con conexión a internet, uso de accionadores eléctricos y
sensores y se realizó la programación de los mismos para que el funcionamiento
sea automatizado. Se presenta la programación en lenguaje Ladder, la lista de
componentes y dispositivos necesarios, los planos y diagramas de conexión de los
mismos, así como también, el informe y prueba de funcionamiento del programa en
simulación en el software de Schneider Electric.
Posteriormente, se realizó un análisis económico donde se tuvo en cuenta el costo
de fabricación de toda la estación con todos sus subsistemas, considerando que la
estación funciona con un sistema de generación de energía eléctrica On-Grid, se
cruzaron los gastos de inversión y los ingresos por concepto de venta de energía al
operador de red, obteniendo como resultado que la inversión se recupera en 16.2
años, lo que se traduce en que el proyecto es rentable y viable. Además, de prestar
un servicio y ayudar con la movilidad para Duitama, puede llegar a representar una
fuente de ingresos para el municipio.
Finalmente, se presentan algunas recomendaciones técnicas a tener en cuenta en
el momento de materialización de la estación, además, las conclusiones a las que
se llegó en este trabajo |
| format | Tesis de maestría |
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| institution | Repositorio Institucional UPTC |
| language | Spanish / Castilian |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia |
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| spelling | repositorio.uptc.edu.co-001-97162024-04-12T07:31:56Z Diseño electromecánico de estación automatizada para carga y almacenamiento de bicicletas eléctricas alimentada por un sistema de generación de energía solar fotovoltaica Arévalo Ascuntar, Héctor Alejandro Nossa Martínez, Norbey Alejandro Torrez Pérez, Yolanda Rivera Niquepa, Juan David Dispositivos electromecánicos Industria de maquinaria Industria de sistemas microelectromecánicos Spa: Desde el punto de vista del ingeniero electromecánico se abordó y se analizó cuáles son las características técnicas que debe tener un sistema electromecánico para el funcionamiento automatizado de una estación que permita el almacenamiento seguro de bicicletas y a su vez recargar las baterías eléctricas de las mismas, esto, guiado por medio de la metodología de diseño basado en usuarios o Desing Thinking, así como del diseño e implementación de diferentes herramientas de recolección de información, se identificaron las necesidades de los usuarios potenciales, así como también, bajo criterios de diseño propios de los autores y analizando las diferentes estaciones que ya existen alrededor del mundo, se identificaron los requerimientos técnicos de la estación, con el fin de llegar a un diseño eficiente, se hizo la elección y diseño del tipo del sistema de generación solar fotovoltaica que alimentara a la estación (On-Grid), la capacidad de almacenamiento de la estación y de la bicicleta con la que se trabajó; se propuso una serie de bocetos, matrices de selección, implementación de técnicas de diseño basado en el usuario y despliegue de la función de calidad (QFD por sus siglas en inglés), herramientas que dieron paso al diseño definitivo que se trabajó en este proyecto. Se dividió el trabajo por subsistemas de la estación, empezando por el diseño de generación de energía solar fotovoltaica donde por su eficiencia, costo de operación y construcción se optó por un sistema On-Grid, es decir, conectado a la red, que cuenta con 20 paneles solares monocristalinos de 450 W ubicados en el techo de la estación, gracias al recurso solar disponible en la ciudad de Duitama es posible producir 14.23 MWh al año, además, el sistema se validó por medio de simulación en el Software PVsyst versión 7.2, finalmente, se generaron y presentan los planos, diagramas de conexión, materiales, equipos y documentación necesaria para el montaje de este subsistema. Posteriormente, se realizó el diseño mecánico de estructura de la estación, en el que durante su planeación se tuvo en cuenta las cargas y esfuerzos mecánicos a los que la estructura está sometida y que debe ser capaz de soportar, se llegó a que dicha estructura se debe construir en perfilería metálica tipo tubo cuadrada y rectangular hueco con las medidas correspondientes para cada elemento estructural, el material elegido es Acero A36 Estructural y se realizó estudio de uniones soldadas, además, todos los cálculos se validaron con simulación de elementos finitos en SolidWorks SP 2020 y se presentaron los resultados satisfactorios de la simulación, finalmente, se presenta los planos mecánicos de la estructura y los componentes necesarios del subsistema de la estación 16 Luego, se realizó el diseño de la instalación eléctrica siguiendo las especificaciones del Código Eléctrico Colombiano NTC 2050 (ICONTEC, 2020), se consideraron las cargas eléctricas y circuitos necesarios para alimentarlas, algunas de las cargas son los cargadores de las bicicletas, un dispensador eléctrico de agua, un compresor eléctrico de aire, televisión, computador y otros dispositivos, para un total de seis (6) circuitos. Debido a que la carga instalada es de 6.84 kVA y no supera los 15 kVA el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) (RETIE, 2013) establece que se puede realizar un diseño eléctrico simplificado, se presenta la lista de materiales requeridos, planos eléctricos, diagramas y documentación requerida por el sistema. Seguido de eso, se realizó el diseño de sistema de control y seguridad de la estación, en este subsistema como uno de los requerimientos es que la estación pueda ser monitoreada y administrada en línea, se optó por el uso de controladores programables (PLC) con conexión a internet, uso de accionadores eléctricos y sensores y se realizó la programación de los mismos para que el funcionamiento sea automatizado. Se presenta la programación en lenguaje Ladder, la lista de componentes y dispositivos necesarios, los planos y diagramas de conexión de los mismos, así como también, el informe y prueba de funcionamiento del programa en simulación en el software de Schneider Electric. Posteriormente, se realizó un análisis económico donde se tuvo en cuenta el costo de fabricación de toda la estación con todos sus subsistemas, considerando que la estación funciona con un sistema de generación de energía eléctrica On-Grid, se cruzaron los gastos de inversión y los ingresos por concepto de venta de energía al operador de red, obteniendo como resultado que la inversión se recupera en 16.2 años, lo que se traduce en que el proyecto es rentable y viable. Además, de prestar un servicio y ayudar con la movilidad para Duitama, puede llegar a representar una fuente de ingresos para el municipio. Finalmente, se presentan algunas recomendaciones técnicas a tener en cuenta en el momento de materialización de la estación, además, las conclusiones a las que se llegó en este trabajo Bibliografía y webgrafía: páginas 142-149. Pregrado Ingeniero Electromecánico 2024-04-11T20:15:47Z 2024-04-11T20:15:47Z 2022 Tesis de maestría http://purl.org/coar/resource_type/c_18ws info:eu-repo/semantics/bachelorThesis info:eu-repo/semantics/publishedVersion Text https://purl.org/redcol/resource_type/TP http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 Arévalo Ascuntar, H. A. & Nossa Martínez, N. A. (2022). Diseño electromecánico de estación automatizada para carga y almacenamiento de bicicletas eléctricas alimentada por un sistema de generación de energía solar fotovoltaica. (Trabajo Pregrado). Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Facultad Seccional Duitama. https://repositorio.uptc.edu.co//handle/001/9716 es ¿Qué es el QFD? Explicación del Quality Function Deployment. 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| spellingShingle | Dispositivos electromecánicos Industria de maquinaria Industria de sistemas microelectromecánicos Arévalo Ascuntar, Héctor Alejandro Nossa Martínez, Norbey Alejandro Diseño electromecánico de estación automatizada para carga y almacenamiento de bicicletas eléctricas alimentada por un sistema de generación de energía solar fotovoltaica |
| title | Diseño electromecánico de estación automatizada para carga y almacenamiento de bicicletas eléctricas alimentada por un sistema de generación de energía solar fotovoltaica |
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| topic | Dispositivos electromecánicos Industria de maquinaria Industria de sistemas microelectromecánicos |
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