ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

CALZADA GENERADORA DE ENERGÍA ELÉCTRICA

JHON ALEXANDER CERON DIAZ-507873

JUAN PABLO SUA ESCOBAR-507866

PRESENTADO A:

LUIS FERNANDO DIAZ BERNAL

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

BOGOTÁ, COLOMBIA

2019

INTRODUCCIÓN

Para disminuir el impacto ambiental por el alto consumo de energía se promueve la generación de energías limpias, sostenibles y emplear sistemas tecnológicos, capaces de transformar el tránsito de la ciudad en un bien colectivo.

Se realizó una investigación y análisis de los elementos necesarios para la implementación del sistema piezoeléctrico en una calzada de la ciudad de Medellín, para ello se efectuó la búsqueda de información del sistema y del proceso de instalación con su respectivo análisis según sus características, impactos y beneficios en los aspectos ambientales y técnicos.

En el siguiente proyecto se dará a conocer una iniciativa con ayuda de la implementación y el uso de un sistema de energía alternativo para la colaboración del proceso de carga de un bus eléctrico de la empresa Metroplús de Medellín el cual se llevará a cabo utilizando elementos piezoeléctricos los cuales, se espera, generen energía suficiente para alcanzar el abastecimiento de uno de estos vehículos.

JUSTIFICACIÓN

El esmog o smog es una combinación de humo, niebla y diversas partículas que se encuentra en la atmósfera de los lugares con elevados índices de contaminación. El fenómeno se produce cuando el aire se estanca por un periodo extendido de alta presión y las partículas contaminantes quedan flotando en las capas atmosféricas inferiores por su mayor densidad; se genera en las ciudades donde circulan muchos vehículos a motor y donde existe una intensa actividad industrial, ya que estos factores generan contaminación atmosférica.

Los vehículos de gasolina emiten por sus tubos de escape monóxido de carbono, que es venenoso, alquitranes, otros hidrocarburos no quemados y, si están desprovistos de catalizador, plomo y otros metales pesados. Por cada litro de gasolina se emiten: 2,8 kg de CO2,11 kg de nitrógeno,150 g de contaminantes, vapor de agua.

Los vehículos diesel, emiten por sus tubos de escape, óxido de azufre y nitrógeno además de partículas carbonosas y alquitranadas (humo negro).

Otros contaminantes de los vehículos son el aceite, el anticongelante, los líquidos de freno y de embrague, etc.

Con este proyecto se tratará de promover el uso de automóviles eléctricos y de energías alternativas con el objetivo de contribuir a la mejora del medio ambiente debido a que con una sola unidad de estos vehículos articulados se logra disminuir 60 toneladas de CO2 al año y con este sistema de almacenamiento de energía resulta más práctico y sustentable que otros usados actualmente.

OBJETIVOS

Objetivo General

• Plantear las condiciones necesarias para generar energía suficiente que logre la carga de un vehículo eléctrico de la empresa Metroplús de Medellín implementando un sistema piezoeléctrico cerca a uno de sus 16 puntos de carga.

Objetivos Específicos

• Analizar la información básica de los buses articulados de Metroplús de Medellín (dimensiones, peso, carga) para dar una solución óptima al proyecto.
• Estudiar el flujo vehicular de la zona cerca al punto de carga de estos buses para determinar si es suficiente para generar la energía requerida.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En los últimos años la contaminación ha ido aumentando a causa de la adquisición de vehículos, con base a esto ellos suelen producir dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOX), óxidos de azufre (SOX), hollín y otros compuestos tóxicos como bencenos, formaldehídos, alquitranes, sulfatos, etcétera, todas ellas sustancias contaminantes en mayor o menor grado. Esta lista de contaminantes, produce el conocido smog, que deja en la atmósfera mancha gris oscura y hace irrespirable el aire.

PREGUNTA PROBLEMA

¿Es posible que ubicando el sistema piezoeléctrico un kilómetro antes de un punto de carga de los buses eléctricos de Medellín sea suficiente para abastecer completamente uno de estos?

 MARCO TEÓRICO

Piezoeléctricos:

Un material piezoeléctrico es aquel que produce una carga eléctrica cuando una tensión mecánica es aplicada (el material es apretado o estirado).

El efecto piezoeléctrico es un efecto en el cual la energía es convertida de forma mecánica a eléctrica. Fue descubierto en 1880 por los hermanos Curie. En específico cuando una presión (piezo significa presión en Griego) se aplica sobre un cristal polarizado, la deformación mecánica resulta en una carga eléctrica. Los elementos piezoeléctricos son fabricados de simples cristales de niobato de litio (LiNbO3), cuarzo sintético, y otros materiales que pueden exhibir propiedades piezoeléctricas significativamente superiores, en relación a los elementos poli cristalinos.

La ciudad de Medellín adquirió 64 vehículos eléctricos para el segundo semestre del año 2019.

Al igual que los otros articulados del sistema, este tiene una longitud de 18 metros y una capacidad para llevar hasta 160 pasajeros, de los cuales 33 pueden ir sentados. El peso del vehículo eléctrico es de 20 toneladas.
Aunque la proyección inicial era la compra de al menos 55 vehículos, la cifra fue superada en nueve unidades de tipo padrón. El compromiso de las entidades involucradas es que la fabricación comience durante el 2019.

Dos horas de recarga, en los 16 puntos destinados en diferentes zonas de la ciudad,serán suficientes para que cada uno de los buses recorra más de 300 kilómetros, según información suministrada por la Administración municipal.

Bus articulado

Los buses articulados de Metroplús son de dos cuerpos, dotados con dos ejes en la sección delantera y un tercer eje en la sección trasera (remolque). Tiene una longitud de 18100 mm, 2550 mm de ancho, capacidad es de 154 pasajeros con una velocidad promedio de 60 km/h (datos del operador). Tienen acceso por puerta izquierda a nivel de las estaciones y dos en el costado derecho a nivel de acera para emergencias y acceso de personal (conductor). Estos autobuses son 20 de la marca Modasa de Perú y actualmente se está haciendo la licitación para adquirir 5 buses más.

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