CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

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CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES PERMANENTES PARA SU USO EN ZONAS AISLADAS Juan Camilo Castaño Rodríguez Autor Álvaro Enrique Pinilla Sepúlveda Ph. D., M. Sc. Asesor Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica Bogotá, D.C., Colombia Diciembre 2016

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CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES PERMANENTES PARA SU USO EN ZONAS AISLADAS

Juan Camilo Castaño Rodríguez Autor

Álvaro Enrique Pinilla Sepúlveda Ph. D., M. Sc. Asesor

Universidad de los Andes

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

Bogotá, D.C., Colombia

Diciembre 2016

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Capítulo 1. Agradecimientos En primer lugar, quiero agradecer a mi familia de todo corazón por acompañarme en todo momento y brindarme siempre todo lo que necesito y también lo que en realidad no me hace falta para que pueda dedicarme con todas las ganas y con toda la energía día a día al estudio de esta carrera que a veces nos puede consumir. Gracias por sus continuos sacrificios y su constante interés. Quiero decirles que sin ellos muy seguramente no estaría donde me encuentro. ¡Infinitas gracias! En segundo lugar, quiero agradecer a mis amigos y a mi novia por estar presentes en todo momento y por prestar siempre su ayuda en los momentos de dificultad. A mi novia especialmente gracias porque cada día me ayudas a ser una mejor persona. A mis amigos porque sin ellos esto no habría sido tan divertido como lo fue. A mi asesor Álvaro, por haber sido una guía y haberme permitido desarrollar un proyecto en el área de mi interés en donde pude cultivar mi gusto por el trabajo bien hecho, y valorar el tiempo dedicado a hacer las cosas con esmero. Gracias por enseñarme que el sacrificio puede reflejarse en los resultados, pero, sobre todo, en el continuo aprendizaje. Adicionalmente, quiero darles las gracias a todos los técnicos de los laboratorios de la Universidad. A Andrés, José, Ramiro, John, Jorge y Carolina porque sin ellos este proyecto no hubiera sido posible y seguramente seguiría esperando aquella placa todavía, más cercano a reclamar la pensión que a terminar el proyecto aquí presente. Gracias también a los técnicos del laboratorio de fluidos que me ayudaron en el proceso del montaje y siempre estuvieron dispuestos a transmitirme parte de su conocimiento. Bogotá, Colombia. Diciembre de 2016 Juan Camilo Castaño Rodríguez

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Capítulo 2. Resumen En este proyecto se propone realizar la caracterización del generador diseñado por María Fernanda Tafur [1] y construido por Santiago Castaño [2], en la Universidad de los Andes, con el propósito de utilizarlo en regiones del país a donde no llega la red eléctrica nacional. En principio se puede usar para cargar diferentes cargas directamente, como baterías o cercados y se puede potenciar a través de un rotor eólico de pico generación (20 W), cuyo diseño daría continuidad a este proyecto y permitiría terminar el diseño de un sistema de electrificación para zonas aisladas. El generador a caracterizar es un generador AC síncrono de imanes permanentes con orientación radial del entrehierro, con orientación longitudinal del núcleo del estator, con imanes permanentes montados en la superficie y con estator ranurado, que se conoce comúnmente con el nombre de generador convencional de imanes permanentes o RPMG por sus siglas en inglés. Por medio del proyecto se dejó una nueva mesa de pruebas y una nueva base del generador, para facilitar el montaje y la alineación de los diferentes elementos. Así mismo, se diseñaron y crearon dos piezas con las cuales se obtuvo la curva de caracterización del torquímetro a utilizar en el montaje. Finalizada la construcción del banco, se realiza una caracterización con etapa de rectificación y cargas resistivas. A partir de los datos se puede determinar que la eficiencia máxima del generador es de 70.7%, con una velocidad angular de 1087 rpm y una carga de 100 Ω. Cuando se compara el resultado de esta caracterización con caracterizaciones anteriores se evidencian ciertos cambios, que indican que el banco de pruebas es más confiable en este momento, pero que se requiere mejorar la construcción del generador para mejorar el desempeño del mismo. Finalmente, se hace énfasis en el punto de operación de 400 rpm de velocidad, velocidad deseada para el acople del aerogenerador, en donde se obtiene una potencia eléctrica de salida de 15.8W, con una carga resistiva de 100 Ω y una eficiencia de 63.2 %. Para este punto se requiere un torque de 0.61 N m de entrada. Con lo cual se obtienen los parámetros de entrada para el diseño del aerogenerador.

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Tabla de contenido

Capítulo 1. Agradecimientos ........................................................................................................... 2

Capítulo 2. Resumen ....................................................................................................................... 3

Tabla de contenido ......................................................................................................................... 4

Lista de Figuras ................................................................................................................................ 5

Capítulo 3. Introducción ................................................................................................................. 6

Capítulo 4. Objetivos del proyecto ................................................................................................. 8

4.1 Objetivo General ................................................................................................................... 8

4.2 Objetivos Específicos ............................................................................................................ 8

Capítulo 5. Marco Teórico............................................................................................................... 8

3.1 Generadores DC .................................................................................................................... 8

5.2 Generadores AC .................................................................................................................... 9

5.2.1 Generadores AC síncronos y el generador de imanes permanentes PM .................... 10

Capítulo 6 Resultados ................................................................................................................... 14

6.1 Diseño y construcción del banco de pruebas ..................................................................... 14

6.1.1 Mesa de pruebas .......................................................................................................... 14

6.1.2 Base del generador ...................................................................................................... 15

6.1.3 Montaje de caracterización del torquímetro .............................................................. 15

6.2 Caracterización del generador con etapa de rectificación ................................................. 16

6.2.1 Características del banco y del montaje en general .................................................... 16

6.2.2 Resultados de la caracterización del torquímetro ....................................................... 17

6.2.3 Resultados de la caracterización del generador para diferentes cargas resistivas. .... 17

6.2.4 Comparación con generadores anteriores y caracterizaciones pasadas .................... 20

6.2.5 Eficiencia de generación de energía para una potencia de 20 W ............................... 21

Capítulo 7. Conclusiones y recomendaciones .............................................................................. 23

Capítulo 8. Bibliografía .................................................................................................................. 24

Anexo 1 Planoteca ........................................................................................................................ 25

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Lista de Figuras Figura 1. Estator del generador a caracterizar. ............................................................................ 10

Figura 2. Rotor del generador a caracterizar. ............................................................................... 11

Figura 3. Orientación del Entrehierro [7]. ..................................................................................... 11

Figura 4. Ejemplos de orientación flujo magnético [8]. ................................................................ 12

Figura 5. Orientación de los imanes permanentes [8]. ................................................................ 12

Figura 6. Configuraciones de delta y estrella [5]. ......................................................................... 13

Figura 7. Mesa de pruebas. ........................................................................................................... 15

Figura 8: Banco de pruebas del generador. .................................................................................. 16

Figura 9. Curva de calibración del torquímetro. ........................................................................... 17

Figura 10. Voltaje de salida. .......................................................................................................... 18

Figura 11. Corriente de salida. ...................................................................................................... 18

Figura 12. Torque de entrada. ...................................................................................................... 19

Figura 13. Eficiencia de conversión de energía. ........................................................................... 19

Figura 14. Eficiencia máxima vs. carga resistiva. .......................................................................... 20

Figura 15. Comparación entre la caracterización actual y pasadas. ............................................. 20

Figura 16. Eficiencia vs. carga resistiva a 400 rpm. ....................................................................... 22

Figura 17. Potencia eléctrica vs. carga resistiva a 400 rpm. ......................................................... 22

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Capítulo 3. Introducción Colombia es un país latinoamericano ubicado en la esquina noroccidental de Suramérica, tiene salida tanto al Océano Pacífico como al Mar Caribe y es atravesado por tres cordilleras que marcan el inicio del recorrido de la Cordillera de los Andes por toda la región. Gracias a su quebrada orografía, cuenta con una gran cantidad de recursos hídricos que le permiten suplir su demanda energética, en su mayoría, a través de energía proveniente de centrales hidroeléctricas, cuya participación es cercana al 66% del total de la energía requerida [3]. Sin embargo, a pesar de las condiciones favorables de explotación de recursos energéticos de este estilo y como consecuencia de la falta de infraestructura y las difíciles condiciones en diversas regiones, la cobertura nacional no llega al 100%: según la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME), de las 12 millones de viviendas en el país, cerca de 470 mil no se encontraban conectadas a la red eléctrica nacional en el 2012 [4]. Tradicionalmente, la respuesta a las demandas de estas poblaciones desatendidas, ubicadas comúnmente en asentamientos rurales alejados de sus respectivas cabeceras municipales o en regiones donde la violencia ha golpeado desde hace más de medio siglo, ha sido, en el mejor de los casos, insuficiente. Para estas personas, el difícil acceso a la energía resulta en una limitación de desarrollo económico y social, dificultando así llevar a cabo actividades diferentes a la agricultura tradicional. Con el paso del tiempo, se ha buscado atender a estas poblaciones mediante soluciones que no involucren extender la red eléctrica a estos lugares. En cambio, se ha planteado el uso de soluciones aisladas de la red, que se presentan tanto en formas unifamiliares como dirigidas a comunidades enteras. Dichas soluciones se han explorado desde la Universidad de los Andes, y en conjunto con otros aliados, en el grupo de investigación de Conversión de Energía. Éste busca, entre otros, desarrollar conocimiento en el diseño y la fabricación de equipos para electrificación rural en ausencia de la red eléctrica; como lo son los generadores eléctricos y las turbinas para picogeneración, bien sean aerogeneradores o pequeñas turbinas hidráulicas. Como parte del trabajo del grupo de investigación, en este proyecto se realiza la caracterización de un generador eléctrico, diseñado por la estudiante María Fernanda Tafur [1] y construido por el estudiante Santiago Castaño [2] en la Universidad de los Andes. La caracterización se divide principalmente en dos partes: en la primera parte, se identifica el punto de mayor eficiencia del generador utilizando cargas resistivas; en la segunda parte, se busca probar el generador para usos prácticos como, en este caso, la carga de baterías cuando se encuentra operando en su punto óptimo. Esta caracterización es el primer paso para optimizar el sistema de generación independiente de la red que se viene desarrollando en la Universidad. En trabajos futuros, se espera realizar el diseño de un rotor eólico que opere a bajo número de Reynolds (para vientos de 7 m/s) y

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responda a este punto óptimo de operación, así como el diseño de un banco de baterías para completar el sistema de electrificación.

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Capítulo 4. Objetivos del proyecto

4.1 Objetivo General

El objetivo de este proyecto es determinar las curvas de rendimiento del generador de imanes permanentes que ha sido diseñado (por parte de la estudiante Maria Fernanda Tafur [1]) y construido (por el estudiante Santiago Castaño [2]) en la Universidad de los Andes. Esto con el propósito de obtener una caracterización fiable del generador que sirva como base al diseño del rotor eólico que se piensa acoplar.

4.2 Objetivos Específicos

Para lograr la caracterización del generador, es necesaria una serie de actividades previas, así como se destacan ciertos puntos de especial interés del desempeño del generador:

Diseñar y construir un banco de pruebas para la caracterización del generador.

Determinar el mejor punto de operación del generador con etapa de rectificación y cargas resistivas.

Determinar la eficiencia de generación con etapa de rectificación para una potencia de 20 W (La cual es la potencia de salida deseada para el aerogenerador en el futuro).

Capítulo 5. Marco Teórico Los generadores eléctricos en general, siguen el principio de funcionamiento de la ley de Faraday, en donde el cambio en el tiempo del flujo magnético, Tradicionalmente, los generadores se clasifican en dos grandes tipos: los generadores de corriente continua (DC) y los generadores de corriente alterna (AC). A continuación, se da una breve explicación del funcionamiento de ambos tipos de generadores y de sus principales componentes. Particularmente, el generador a caracterizar es un generador de corriente alterna, síncrono de imanes permanentes, por lo cual se hará énfasis en los componentes y características de este tipo de generadores.

3.1 Generadores DC

Los generadores DC se caracterizan por proveer una salida única de potencia eléctrica constante en el tiempo. En realidad, la señal de salida del generador no es perfectamente constante. Sin embargo, el conmutador permite que sea lo más parecida posible a esto. Dichos generadores son escasos en los sistemas de potencia actuales: desde la generación de energía a gran escala hasta la energía necesaria para los automóviles se genera hoy en día a partir de generadores AC, en donde, cuando se requiere, se rectifica la señal cuando la carga requiere un voltaje de entrada constante [5]. Estos generadores constan de cuatro partes principales, que incluyen un estator, un rotor y el conmutador con sus escobillas. A continuación, se hará una breve descripción de sus partes.

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5.1.1 Estator

Esta es la parte del generador estática y externa que provee el flujo magnético a la máquina. En pequeños motores como los usados en juguetes y otras aplicaciones de baja potencia se usan imanes permanentes, en aplicaciones de gran potencia se usaba tradicionalmente un electroimán [5].

5.1.2 Rotor

Es la parte del generador que rota y se encuentra comúnmente dentro del estator. El rotor tiene el embobinado que recibe la corriente generada por el movimiento y la pasa hacia el conmutador.

5.1.3 Conmutador y escobillas

La corriente en AC que viene desde las bobinas del rotor pasa a unas láminas de cobre en forma cilíndrica que se conectan a dos únicas terminales por medio de las escobillas de grafito. Estas láminas de cobre no forman un cilindro continuo, por el contrario, se encuentran divididas y permiten aislar a distintas espiras de la bobina del rotor. En cualquier momento de operación del generador únicamente una espira estará en funcionamiento, efectivamente generando electricidad. Cuando por efecto de la rotación se pase de una espira a otra, se invertirá la dirección de la corriente, lo que permite generar sólo pequeños saltos y ofrecer una señal de salida muy similar a una constante. El conmutador es entonces la pieza que se encarga de revertir la polaridad de electricidad cada cierto número de grados (de acuerdo al número de espiras del rotor) y así anular el efecto de generación AC por naturaleza del generador [5].

5.2 Generadores AC

Los generadores AC generan una salida de voltaje y corriente que varía sinusoidalmente. Estos generadores no requieren conmutadores como el caso de los generadores DC y por tanto su fabricación resulta más sencilla. Adicionalmente, los generadores AC de grandes potencias se operan para obtener una señal con características iguales a las de la red (60 Hz y 120V para el caso colombiano), lo que permite conectarlos directamente a ésta sin componentes adicionales. En el caso de los generadores de bajas potencias, éstos se pueden conectar directamente a las cargas y, dependiendo del caso, rectificar su señal de salida según sea necesario. Los generadores AC se distinguen principalmente entre los generadores síncronos y asíncronos, donde el nombre de los primeros hace referencia la sincronización entre su velocidad de rotación y la frecuencia eléctrica de salida. Los generadores asíncronos, por el contrario, tienen cierto desfase entre la velocidad de rotación y la frecuencia eléctrica de salida. En los generadores síncronos, la velocidad de rotación y la frecuencia se relacionan de acuerdo a la siguiente expresión:

𝑓 =𝑛×𝑃

120

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En donde 𝑓 es la frecuencia eléctrica expresada en Hertz (Hz), 𝑛 es la velocidad de rotación del generador en revoluciones por minuto (r/min) y 𝑃 es el número de polos de la máquina, entendiendo que el polo negativo y positivo se cuenta cada uno como un polo independiente [5]. En general, las máquinas asíncronas, también llamadas máquinas de inducción, se usan principalmente como motores, pues su uso como generadores tiene muchas desventajas [5]. Por este motivo, sólo se hará énfasis en los generadores síncronos, sus componentes y su funcionamiento.

5.2.1 Generadores AC síncronos y el generador de imanes permanentes PM

Los generadores AC síncronos tienen dos componentes principales. El rotor y el estator. El estator es la pieza inmóvil, generalmente en la parte externa de la máquina, que contiene el embobinado en cual se genera la corriente de salida gracias a la acción del flujo magnético. El rotor, por su parte, es la parte móvil en el centro de la máquina, en donde se encuentra el campo magnético que, con su acción rotativa, genera la corriente en al embobinado del estator. En general, la principal diferencia entre los distintos tipos de generadores síncronos se encuentra en la fuente del campo electromagnético del rotor. En algunos generadores, el campo es generado mediante electroimanes en el rotor y en otros es producto de imanes permanentes. Dentro de estas categorías, el generador a caracterizar pertenece a la categoría de los generadores de imanes permanentes. A continuación, se hará una breve descripción de sus componentes principales.

5.2.1.1 Estator

El estator corresponde a la parte del generador que contiene el embobinado de cable de cobre en donde finalmente se produce la corriente eléctrica. Comúnmente el estator contiene un embobinado de tres fases independientes balanceadas, desfasadas en 120° unas de las otras, con voltajes y corrientes de igual magnitud. En los generadores de gran escala el estator se encuentra en la parte exterior del generador y se construye en un material con alta permeabilidad magnética, que permita disminuir las pérdidas en el núcleo [5].En el caso particular del generador, el estator es de alrededor de 60 mm de diámetro y se muestra en la Figura 1.

FIGURA 1. ESTATOR DEL GENERADOR A CARACTERIZAR.

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5.2.1.2 Rotor

El rotor de estos generadores contiene los imanes permanentes que proveen el flujo magnético del generador. Cuando se usan estos imanes, el generador no requiere fuentes externas de energía para generar el campo magnético y funcionar, lo que les da una gran ventaja en aplicaciones en las cuales acceder a una fuente de energía adicional no es viable [6]. Comúnmente, el rotor se encuentra en el medio del estator, apoyado sobre éste por medio de rodamientos. Sin embargo, para generadores de baja potencia, resulta ventajoso el uso de un rotor exterior, pues permite que la unidad sea más compacta [2]. Adicional a estos dos componentes fundamentales, los generadores de imanes permanentes se pueden clasificar de acuerdo a ciertas características, como la orientación del entrehierro, del núcleo del estator, de los imanes permanentes y el montaje del embobinado de cobre. En particular, el rotor del generador a caracterizar posee un diámetro de 114 mm y una longitud de 93.5 mm. Se puede observar en la Figura 2. Rotor del generador a caracterizar.

FIGURA 2. ROTOR DEL GENERADOR A CARACTERIZAR.

5.2.1.3 Orientación del entrehierro

El entrehierro (air gap) hace referencia al pequeño espacio libre que hay entre el estator y el rotor. Su orientación está dada por el vector normal a su superficie y se clasifica en radial (R) o axial (A). En la Figura 3, se muestra un ejemplo de orientación radial en el literal a) y de orientación axial en el literal c).

FIGURA 3. ORIENTACIÓN DEL ENTREHIERRO [7].

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5.2.1.4 Orientación del núcleo del estator

La orientación del núcleo del estator indica cómo transporta el flujo magnético en relación a la dirección del movimiento. En la Figura 4 se presenta un ejemplo de orientación longitudinal (L) y de orientación transversal (T).

FIGURA 4. EJEMPLOS DE ORIENTACIÓN FLUJO MAGNÉTICO [8].

5.2.1.5 Orientación de los imanes permanentes

Ésta se observa con respecto al entrehierro y se reconocen dos posibilidades: montados en la superficie (SM) y en concentradores de flujo (FC). En la Figura 5 se presentan los ejemplos, en donde se aprecia que los montados en la superficie no tienen una separación física entre ellos más allá del aire, como si ocurre en los concentradores de flujo.

FIGURA 5. ORIENTACIÓN DE LOS IMANES PERMANENTES [8].

5.2.1.6 Embobinado del Estator

En este caso se puede diferenciar entre un estator ranurado o no ranurado, donde el estator ranurado se usa para concentrar el flujo.

5.2.1.7 Configuración eléctrica

Adicional a estas cuatro clasificaciones, es importante tener en cuenta la conexión que se haga de las 3 fases de salida del generador, según cómo se conecten las salidas se puede hablar de una configuración en estrella o en delta, como se muestra en la Figura 6.

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Configuración en estrella Configuración en delta

FIGURA 6. CONFIGURACIONES DE DELTA Y ESTRELLA [5].

La configuración en estrella se caracteriza por tener una “tierra” común a todas las fases, mientras que la configuración en delta no la posee. Al voltaje que hay entre dos fases se le conoce con el nombre de voltaje de línea a línea (o simplemente voltaje de línea) y al voltaje de cada fase al común se le conoce como voltaje de fase. A la configuración en estrella la rigen las siguientes relaciones:

𝑉𝐿 = √3𝑉𝑓

𝑖𝐿 = 𝑖𝐹 En donde 𝑉𝐿 es el voltaje de línea, 𝑉𝐹 es el voltaje de fase, 𝑖𝐿 es la corriente de línea y 𝑖𝐹 es la corriente de fase [5]. A su vez, a la configuración de delta la rigen las siguientes relaciones:

𝑉𝐿 = 𝑉𝑓

𝑖𝐿 = √3𝑖𝐹 En el caso del generador a caracterizar se trata de una conexión en estrella.

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Capítulo 6 Resultados

6.1 Diseño y construcción del banco de pruebas

Tal como se mencionó previamente, para posibilitar la caracterización del generador, fue necesario realizar el banco de pruebas correspondiente. Aunque el generador se había probado con anterioridad en la Universidad, en esta nueva caracterización se cambiaron algunos aspectos del banco de pruebas, principalmente en lo que concierne al equipo de medición del torque y la base sobre la cual se apoya todo el montaje.

6.1.1 Mesa de pruebas

Para el diseño de la mesa sobre la cual se deseaba montar todos los elementos, se tuvieron en cuenta como parámetros de diseño la robustez de la base y la facilidad de utilizarla no sólo en este montaje, sino en futuras caracterizaciones de máquinas rotodinámicas de baja potencia que se desearan realizar. Una vez seleccionados estos dos criterios, se procedió a buscar un diseño que pudiera satisfacerlos, comenzando por la robustez. En este caso, la robustez se entiende como la capacidad de la mesa de operar correctamente con el montaje sin requerir mantenimiento sofisticado, en diferentes condiciones de operación y siendo duradera en el tiempo. Tras contemplar diferentes opciones, a partir de este criterio se pudo determinar que se deseaba utilizar una mesa de acero de bajo carbono y de un espesor de media pulgada, seleccionado una vez se contemplaron las restricciones de disponibilidad comercial del material. Para garantizar la durabilidad del material en el tiempo, se optó por seleccionar un tratamiento térmico de pavonado, lo que permitiera proteger la placa de los efectos de la corrosión. En el caso de la facilidad de uso en diferentes montajes, se decidió que la mesa debía poseer una matriz de agujeros roscados a una distancia estándar. Para la selección de la distancia y tamaño de los agujeros se observaron las restricciones de los elementos a utilizar en el montaje cuya distancia entre agujeros no se podría cambiar. En este caso, el torquímetro y el motor. Debido a la imposibilidad de encontrar una distancia entre agujeros estándar que pudiera garantizar el uso de ambos equipos en el mismo montaje se procedió a separar la matriz roscada: en la primera parte, los agujeros se encuentran distanciados horizontalmente por 25 mm y verticalmente por 1 in (distancia necesaria para acoplar el torquímetro); en la segunda parte, los agujeros tienen una separación horizontal de 25 mm y una separación vertical de 38 mm (necesaria para el acople del motor al montaje). En la figura X, se puede apreciar la mesa, posterior a su proceso de manufactura. Finalmente, si se desea consultar con detalle la matriz final diseñada, consúltese el Anexo 1.

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FIGURA 7. MESA DE PRUEBAS.

6.1.2 Base del generador

Una vez se tuvo la base sobre la cual se iban a apoyar los diferentes elementos del montaje, se procedió a rediseñar la base del generador, pues la base anterior del generador se encontraba en mal estado y hacía necesario reemplazarla. En este caso, se le dio importancia a la posibilidad de su uso en la base de pruebas y, en segundo lugar, a que permitiese ajustar la altura del montaje con la de los demás componentes, es decir, que facilitara los procesos de alineación del montaje. En referencia a su uso con la base de pruebas, se determinó que los agujeros debían cumplir con las restricciones geométricas de la matriz. Para esto, la base del generador debía permitir anclar cuatro puntos de apoyo, que forman un rectángulo de 25 mm de largo por 1 in de alto. Por otro lado, en lo que respecta a la altura del montaje, se hizo provecho de la rosca que poseía previamente el generador, que representa un punto desde el cual un movimiento rotacional causa un cambio de altura del eje del generador, permitiendo alinearlo más fácilmente. Para evitar que a cierta rotación los agujeros de la base ya no correspondiesen a la matriz roscada, se propuso el uso de ranuras radiales, que facilitaran esta correspondencia para diferentes posiciones angulares de la rosca. Para ver el detalle de la base consúltese el Anexo 1.

6.1.3 Montaje de caracterización del torquímetro

La curva de calibración del torquímetro se obtuvo tras realizar una caracterización estática. En esta caracterización, en el eje de entrada se montaban una serie de pesos calibrados a una distancia conocida para producir un momento par. A su vez, en el eje de salida del torquímetro se tenía un freno que mantenía al torquímetro frenado en su lugar. Para realizar esta caracterización, se diseñaron y construyeron las piezas que permitían colgar los pesos a una distancia conocida y frenar el torquímetro, respectivamente. En este diseño se tuvo en cuenta principalmente la integridad estructural de las piezas y que su peso fuera ligero. El detalle se presenta en el Anexo 1.

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6.2 Caracterización del generador con etapa de rectificación

6.2.1 Características del banco y del montaje en general

Una vez se diseñaron y construyeron las diferentes partes del banco de pruebas se procedió a realizar la caracterización del generador. Antes de proceder a los resultados, es importante resaltar tanto las características del generador, como del banco de pruebas utilizado, que se presentan a continuación. El generador a caracterizar es un generador AC síncrono de imanes permanentes con orientación radial del entrehierro, con orientación longitudinal del núcleo del estator, con imanes permanentes montados en la superficie y con estator ranurado, que se conoce comúnmente con el nombre de generador convencional de imanes permanentes o RPMG por sus siglas en inglés [2]. Por su parte, el banco de pruebas, tal como se presenta en la Figura 8, se compone principalmente del generador (esquina superior derecha), el torquímetro (superior centro), el motor de frecuencia variable (esquina superior izquierda), las resistencias variables (esquina inferior izquierda), el puente de diodos (esquina inferior derecha) y el software de variación de frecuencia.

FIGURA 8: BANCO DE PRUEBAS DEL GENERADOR.

Para la caracterización se miden principalmente cuatro variables que componen la potencia mecánica de entrada y la potencia eléctrica de salida. A la entrada se mide la velocidad angular, por medio de un tacómetro óptico y el torque, a partir de la salida de voltaje del torquímetro. A la salida, se mide el voltaje y la corriente disipada por las resistencias. En este caso, se opta por usar la configuración eléctrica de estrella en el generador, y se toma cada una de las fases para rectificar la señal por medio del puente de diodos.

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6.2.2 Resultados de la caracterización del torquímetro

El torquímetro a utilizar es un torquímetro Omega TQ501-100® de 0 a 100 lb-in. Éste se caracterizó estáticamente por medio de una serie de cargas a un brazo conocido sobre el eje de entrada y un freno que mantenía el eje en su lugar en el eje de salida. El voltaje de alimentación utilizado fue de 20V y los resultados se presentan en la Figura 9.

FIGURA 9. CURVA DE CALIBRACIÓN DEL TORQUÍMETRO.

6.2.3 Resultados de la caracterización del generador para diferentes cargas resistivas.

Para obtener los diferentes puntos de la caracterización, se hace un barrido de diferentes velocidades angulares con una misma resistencia eléctrica, y este proceso se repite para diferentes resistencias. A continuación, se presenta el comportamiento tanto del voltaje, la corriente y el torque de salida en función de la velocidad angular para diferentes resistencias.

y = -216x - 1R² = 1

0

2

4

6

8

10

12

14

-0.07 -0.06 -0.05 -0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0.00

Torq

ue

(Nm

)

Voltaje (V)

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FIGURA 10. VOLTAJE DE SALIDA.

Al observar la Figura 10 se puede apreciar que el voltaje de salida aumenta con el aumento de la resistencia, como es de esperarse. Adicionalmente se puede anotar que el voltaje máximo que crea el generador es de 110 V en DC cuando se le acopla la resistencia de 100 Ω y está girando a una velocidad de 1087 rpm.

FIGURA 11. CORRIENTE DE SALIDA.

Así mismo, en la Figura 11 se puede apreciar la disminución de la corriente a medida que aumenta la resistencia de entrada. Aquí se puede notar que la corriente máxima generada es de alrededor de 3.3 A, con la resistencia de 10 Ω y 1070 rpm.

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 200 400 600 800 1000 1200

Vo

ltaj

e d

e sa

lida

(V)

Velocidad de rotación[rpm]

10.0 Ω

20.0 Ω

25.0 Ω

30.0 Ω

50.0 Ω

65.0 Ω

70.0 Ω

75.0 Ω

80.0 Ω

90.0 Ω

95.0 Ω

100.0 Ω

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

0 200 400 600 800 1000 1200

Co

rrie

nte

de

salid

a (A

)

Velocidad de rotación[rpm]

10.0 Ω

20.0 Ω

25.0 Ω

30.0 Ω

50.0 Ω

65.0 Ω

70.0 Ω

75.0 Ω

80.0 Ω

85.0 Ω

90.0 Ω

95.0 Ω

100.0 Ω

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19

FIGURA 12. TORQUE DE ENTRADA.

En la Figura 12 se muestra el comportamiento del torque, en donde se puede apreciar que aumenta a medida que la resistencia disminuye, y encuentra su valor máximo de 4.1 𝑁 ∙ 𝑚 con una resistencia de 10 Ω y 1070 rpm. A partir de los datos anteriores, se procede a construir la curva de eficiencia de conversión de energía del generador. El resultado se muestra en la Figura 13.

FIGURA 13. EFICIENCIA DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

0 200 400 600 800 1000 1200

Torq

ue

de

entr

ada

(N m

)

Velocidad de rotación[rpm]

10.0 Ω

20.0 Ω

25.0 Ω

30.0 Ω

50.0 Ω

65.0 Ω

70.0 Ω

75.0 Ω

80.0 Ω

85.0 Ω

90.0 Ω

95.0 Ω

100.0 Ω

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0 200 400 600 800 1000 1200

Efic

ien

cia

de

con

vers

ión

de

ener

gía

Velocidad de rotación[rpm]

10.0 Ω

20.0 Ω

25.0 Ω

30.0 Ω

50.0 Ω

65.0 Ω

70.0 Ω

75.0 Ω

80.0 Ω

85.0 Ω

90.0 Ω

95.0 Ω

100.0 Ω

Page 20: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

20

Aquí se puede observar que la eficiencia aumenta a medida que aumenta la resistencia. Sin embargo, cada vez se percibe un alza menos significativa, mostrando que la eficiencia parece alcanzar su valor máximo de alrededor del 70%. Este efecto se puede percibir más claramente en la Figura 14.

FIGURA 14. EFICIENCIA MÁXIMA VS. CARGA RESISTIVA.

A partir de los datos anteriores se puede hallar el punto de mayor eficiencia del generador, el cual se encuentra a una velocidad angular de 1087 rpm y una carga resistiva de 100 Ω, con un torque requerido de 1.5 𝑁 ∙ 𝑚. En este punto se genera un voltaje de 110 V y una corriente de 1.11 A. Lo que arroja una eficiencia del generador de 70.7 %

6.2.4 Comparación con generadores anteriores y caracterizaciones pasadas

En esta sección se presenta la comparación entre el desempeño en la actual caracterización del generador con caracterizaciones anteriores del mismo (realizada por el estudiante Santiago Castaño [2]) y las anteriores construcciones del generador. Así, se espera dar un panorama general de cómo ha avanzado el proyecto en la Universidad.

FIGURA 15. COMPARACIÓN ENTRE LA CARACTERIZACIÓN ACTUAL Y PASADAS.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0 20 40 60 80 100

Efic

ien

cia

máx

ima

Carga resistiva (Ω)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 20 40 60 80 100

Efic

ien

cia

máx

ima

Carga resistiva (Ω)

Caracterización actual Caract. Castaño Caract. Tafur

Page 21: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

21

En la figura 13 se puede observar que cuando se cuenta con el mismo generador, en la caracterización de Castaño y la actual, la eficiencia máxima tiende a ser la misma, alrededor de 70%. En comparación, el generador construido por Tafur presenta consistentemente una eficiencia más alta, alrededor de 6 o 7 puntos porcentuales arriba de las siguientes, y con una eficiencia máxima de 77%. Lo anterior puede deberse principalmente a la diferencia entre las construcciones. Mientras que la caracterización de Tafur se realiza con un generador, las dos siguientes se realizan con otro generador construido con base en el diseño del primero. Esto indica que las diferencias de construcción pueden aportar hasta un 7% más de eficiencia entre uno y otro caso. Por otro lado, las diferencias entre las dos caracterizaciones más recientes pueden deberse al banco de pruebas utilizado. Aquí se puede observar que con el nuevo banco de pruebas parecen encontrarse datos que se apegan más a una determinada tendencia (similar a lo que sucede con la caracterización de Tafur) y en los cuales la eficiencia sube consistentemente a medida que sube la carga resistiva. En general, los resultados de la caracterización indican una mejora en la toma de datos a partir del cambio del banco de pruebas, pero también indican la necesidad de trabajar en una nueva construcción del generador que pueda subir la eficiencia, permitiendo igualar o superar la de las construcciones anteriores.

6.2.5 Eficiencia de generación de energía para una potencia de 20 W

Como se mencionaba anteriormente, en este generador resulta particularmente importante el desempeño cuando la potencia eléctrica de salida es de alrededor de 20 W, pues ésta es la potencia eléctrica de salida deseada para un aerogenerador con un radio de 550 mm que se desea desarrollar posteriormente en la Universidad. Con el propósito de presentar más claramente el funcionamiento del generador en este rango de potencias se presenta a continuación los resultados de generación cuando la velocidad de giro es de 400 rpm. Observando tanto la eficiencia como la potencia eléctrica de salida del generador.

Page 22: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

22

FIGURA 16. EFICIENCIA VS. CARGA RESISTIVA A 400 RPM.

El comportamiento observado es un alza en la eficiencia a medida que aumenta la carga resistiva, en donde la eficiencia máxima es 63% cuando hay una carga resistiva de 100 Ω. En la Figura 17, se observa la potencia de salida para estas condiciones.

FIGURA 17. POTENCIA ELÉCTRICA VS. CARGA RESISTIVA A 400 RPM.

Aquí se puede observar que la potencia de salida disminuye a medida que aumenta la carga resistiva, generando finalmente una potencia eléctrica de 15.8 W con 100 Ω de carga. En este punto, se obtienen 39.5 V con una corriente de 0.4 A, y se requiere un torque de entrada de 0.61 𝑁 ∙ 𝑚, lo cual es un parámetro importante para el diseño del aerogenerador.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

0 20 40 60 80 100

Efic

ien

cia

Carga resistiva (Ω)

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100

Po

ten

cia

eléc

tric

a d

e sa

lida

(W)

Carga resistiva (Ω)

Page 23: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

23

Capítulo 7. Conclusiones y recomendaciones En el trabajo realizado se diseñó y se construyó un banco de pruebas para el generador que garantiza la robustez e intercambiabilidad del banco, así como facilita los procesos de alineación del montaje necesarios para la caracterización. Para tal fin se hizo uso de una placa de acero de media pulgada de acero de bajo carbono, con un tratamiento superficial de pavonado, sobre la cual se manufacturó una matriz roscada que permite el acople del generador actual y de otros montajes en el futuro. Así mismo, se diseñaron y se construyeron las piezas requeridas para la caracterización del torquímetro del montaje y se obtuvo la curva de calibración, para su uso en este y otros futuros montajes. A partir de la caracterización se generaron las curvas de desempeño del generador y se evidenció que su eficiencia aumenta a medida que aumenta la carga resistiva acoplada. Particularmente, se encontró que el punto de máxima eficiencia se encuentra cuando el generador gira a una velocidad de 1087 rpm con una carga resistiva de 100 Ω, punto en el cual puede generar 122.1W eléctricos, con 110 V y 1.11 A, a partir de un torque de 1.51 𝑁 ∙ 𝑚. Lo cual equivale a una eficiencia de 70.7 %. Al comparar los resultados de la caracterización con otras caracterizaciones, se encontró que con el nuevo banco de pruebas los datos son más predecibles. En general se cumple que a mayor carga resistiva mayor eficiencia, lo cual no siempre se presentaba en las caracterizaciones anteriores. Adicionalmente, surge la necesidad de revisar la construcción del generador, para así explotar todo su potencial y obtener una eficiencia que puede ser hasta del 77%. Finalmente, se pudo observar que para una velocidad de rotación de 400 rpm y una carga resistiva de 100 Ω, el generador era capaz de producir una potencia eléctrica de 15.8 W, con 39.5V y una corriente de 0.4 A. A la entrada, se requerían 0.61 𝑁 ∙ 𝑚. En este punto, el generador tenía una eficiencia del 63.2 %.

Page 24: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

24

Capítulo 8. Bibliografía

[1] M. F. Tafur, Portable Wind Charger Design for Preindustrial Production, Bogotá: Universidad de los Andes, 2011.

[2] S. Castaño, Construcción y Caracterización de un Generador de Imanes Permanente de 20W, Bogotá: Universidad de los Andes, 2016.

[3] XM, "Oferta y Generación," Enero 2016. [Online]. Available: http://informesanuales.xm.com.co/2015/SitePages/operacion/2-6-Capacidad-efectiva-neta.aspx.

[4] UPME, "Plan Indicatito de Expansión de Cobertura de Energía Eléctrica 2013-2017," 2014. [Online]. Available: http://www.siel.gov.co/Siel/Portals/0/Piec/Libro_PIEC.pdf.

[5] S. J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, New York: McGraw Hill, 2005.

[6] D. F. T. Gaitán, Desarrollo de un generador de imanes permanentes para la aplicación en unidades portátiles para el suministro de energía, Bogotá: Universidad de los Andes, 2009.

[7] D. Hanselman, Brushless Permanent Magnet Motor Design, Lebanon: Magna Physics Publishing , 2006.

[8] M. R. J. Dubois, Optimized Permanent Magnet Generator, Lévis, Canada: Technische Universiteit Delft, 2004.

Page 25: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

25

Anexo 1 Planoteca

Page 26: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

PARTS LISTDESCRIPTIONPART NUMBERQTYITEM

Eje11 Rodamiento22 Soporte Delantero

Rodamiento13

Soporte Trasero Rodamiento

14

Tapa Delantera15 Acople a Eje 16

Carcasa17 Tapa Trasera18

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado Ensamble FinalMaterial:N/A

CANT:

1 A4 Escala:

1:4Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

-

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de gradoAlvaro Pinilla

Fresado Ra 0.8

1

4

2

8

7

5

2

3

6

Page 27: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado Acople de eje a torquimetro Material:1020

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

-

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de Grado Alvaro Pinilla

Fresado Ra 0.8

10,0

11,0

10,0

35,00

Ø

25,4

Ø

Page 28: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado Dodecagono Material:Madera

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

-

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de gradoAlvaro Pinilla

Fresado Ra 0.8

79,8

50,0

21,4

150,0° X 12

50,0

Page 29: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

A-A ( 1 : 1 )A

A

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado Soporte Rodamiento TraseroMaterial:EMPAK

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

-

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de Grado Alvaro Pinilla

Fresado Ra 0.8

66,003,1522,30

60,4

p6( +0

,032

0,051

+)

55,0

- 0,000,3

0+

52,0

h6( - 0

,019

0,000

+)

26,7

18,1520,3022,30

Page 30: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

K-K ( 1 : 3 ) L-L ( 1 : 3 )

K

K

L

L

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado CarcasaMaterial:PVC

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

-

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de gradoAlvaro Pinilla

Fresado Ra 0.8

93,5

114,0

60,0°

60,0° 60,0°

6 X M6x1 - 6H

4 X M6x1 - 6H

Page 31: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

A-A ( 1 : 1 )

A

A

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado Soporte Rodamiento DelanteroMaterial:EMPAK

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

-

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de Grado Alvaro Pinilla

Fresado Ra 0.8

37,5

60,4 p6 (+ 0,0320,051+ )

25,4

h8( - 0

,030,00

+)

Ø 52,00

h7( - 0

,030

0,000

+)

55,0

- 0,000,3

0+

2,95,00

20,00

37,45

16,8 3,15

66,5

Ø

Page 32: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

H-H ( 1 : 2 )

J-J ( 1 : 2 )

K ( 1 : 1 )

H

H

J J

K

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado Tapa DelanteraMaterial:PVC

CANT:

1 A4 Escala:

EscCódigo plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,5 mm y ± 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

Largo x Ancho x Alto

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de Grado Alvaro Pinilla

15,0

60,0°

60,0°

60,0°

3,5

66,4

8,0 5,0 R0,75

0,75

1,5

M6x1 - 6H

Page 33: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

H-H ( 1 : 2 )

J ( 1 : 1 )

K-K ( 1 : 2 )

H H

J

K

K

1

1

2

2

A A

B B

Celular: Código: 201223988

Alvaro Pinilla Proyecto de Grado

Santiago Castaño s.castano10

Escala:

1:2

Fecha Reserva Servicio:

EQUIPO TIEMPO COSTONombre de la pieza:

Observaciones:

A4Tapon Trasero

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]

CANT:

1

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Dimensiones Materia Prima:

Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

Proyecto de Grado

PVCMaterial:

Nombre del proyecto:

Fecha Solicitud Servicio:Nombre del Estudiante:E-mail:Nombre del Curso:Nombre Profesor:Código plano:

15,0

8,0 5,0

0,75

69,0

Ø

3,5

1,5

45,0°

4 x 10-24 UNC - 2B

45,0°

R0,75

Page 34: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

K-K ( 1 : 2 )

K

K

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Proyecto de Grado ejeMaterial:ALumunio

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,05 mm y 1°

TIEMPO COSTOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

-

Santiago Castaño 201223988s.castano10 Celular Estudiante

Proyecto de gradoAlvaro Pinilla

Fresado Ra 0.8

107,3112,1

125,059,520,069,3

R1,5

47,2

1,32 x 1-11.5 NPT

19,0

2 x Ø 25

,4Ø

65,019,5

R1,3

8,0

324,6

5,0

2,0 x 45°20

,0Ø 28

,5Ø17

,5

3,0

6,8

28,5

Page 35: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

Detalle H ESC( 2 : 1 )

H

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Rediseño Generador Eólico Freno caract torquímetroMaterial:Aluminio 6063

CANT:

1 A4 Escala:

EscCódigo plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,1 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:Juan Camilo Castaño Rodríguez 201226205

[email protected] 3143636173Proyecto de GradoÁlvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

19,01 H7 (19,0119,03)

8,0 8,0

2x 6,4 THRU

M4x0.7 - 6H

20,0

2 x

50,8

R7,94 x [5/16'']

33,42 x

25,4

54,0

0,10

12,725

,4

21,0

4,76 H7 (- 0,000,01+ ) [3/16'']

11,5

75,0

101,600,05

25,4

117,6

Page 36: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

H-H ( 1 : 2 )

Detalle KEscala ( 4 : 1 )

Detalle MEscala ( 4 : 1 )

H H

KM

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Rediseño Generador Eólico Brazo caract torquímetroMaterial:Aluminio 6063

CANT:

1 A4 Escala:

EscCódigo plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,1 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:Juan Camilo Castaño Rodríguez 201226205

[email protected] 3143636173Proyecto de Grado

Álvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

28,00 H7 (- 0,000,02+ )

44,5

254,9

R5,04 x

10,0

3,2 x 45°

1,0

1,0Ø

6,4 [1

/4'']

22,2

242,2132,0

==

2,02 x

6,42 x

Page 37: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

J-J ( 1 : 1 )

Detalle KEscala ( 2 : 1 )

J

J

K

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Rediseño Generador Eólico Cilindro brazo caract torqMaterial:Aluminio 6063

CANT:

1 A4 Escala:

EscCódigo plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,1 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:Juan Camilo Castaño Rodríguez 201226205

[email protected] 3143636173Proyecto de GradoÁlvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

M4x0.7 - 6H

20,0

19,0

30,0

6,4

3,2 [1/8''] x 45°

10,0

28,00 j6 (- 0,000,01+ ) [1 1/8'']

38,1

19,0

H7

( - 0,000,0

2+

)

1,0 x 45°

11,5

21,0

1,0 x 45°

4,76 H7 (- 0,000,01+ )

Page 38: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Rediseño Generador Eólico Soldadura base generadorMaterial:Aluminio 6360

CANT:

1 A4 Escala:

EscCódigo plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,5 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

Juan Camilo Castaño Rodríguez [email protected] 3143636173

Proyecto de GradoÁlvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

1/8'' GTAW

N6

90°

Page 39: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Re-diseño rotor eólico Base banco de pruebasMaterial:SAE 1010

CANT:

Cant1 A4 Escala:

EscCódigo plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,5 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

800 x 350 x 12.7 [1/2'']

Juan Camilo Castaño Rodríguez [email protected] 3143636173

Proyecto de GradoÁlvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

800,0

350,0

48,0

(254

,0)10

x 25

,4 [1'

']

39,8 (500,0)20 x 25 30,0(200,0)8 x 25

31,0

(288

,0)8 x

36

40,02x 400,02x760,02 x

312 x M6x1 - 6H 6 x 3/8-16 UNC - 2B

NOTA:Todos los agujeros roscados presentes en el plano son pasantes. La placa tiene 1/2'' de espesor400,0

175,0

6,0 THRU

22,5

6 x

Page 40: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

J-J ( 1 : 1 )

J J

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Rediseño generador eólico Eje vertical generadorMaterial:Aluminio 6063

CANT:

1 A4 Escala:

EscCódigo plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,5 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

93 cm x 32mm diam

Juan Camilo Castaño Rodríguez [email protected] 3143636173

Proyecto de GradoÁlvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

1-11.5 NPT

1,5 x 45

6,4 [1

/4'']

72,21

25,4 g6 (- 0,020,01- )3,2

[1/8''

] x 45

23,0

10,0

34,0

19,1 [3/4'']

6,52 x

32,0

Page 41: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

H-H ( 1 : 1 )

H H

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Rediseño generador eólico Base circular generadorMaterial:Aluminio

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,5 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

D 3.5 in x 1/4 in

Juan Camilo Castaño Rodríguez [email protected] 3143636173

Proyecto de GradoÁlvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

25,4 H7 (- 0,000,02+ ) [1'']

Nota: - El grosor de la platina es de 1/4''- Todos los agujeros de la platina sonpasantes

7,98 x [5/16'']

3,2 [1/8''] x 45°

88,9 [3,5'']

6,4 [1

/4'']

R35,6

45,0°4 x

45,0°

4 x

Page 42: CARACTERIZACIÓN DE GENERADOR TRIFÁSICO DE IMANES ...

PARTS LISTDESCRIPTIONPART NUMBERQTYITEM

eje vertical generador11 Base circular12

1

1

2

2

A A

B B

Rev.

Plan

oRe

v. Té

cnico

de La

bora

torio

Firma

Estu

diante

Facultad de IngenieríaDepto. Ing. Mecánica

Nombre del proyecto: Nombre de la pieza:Rediseño Generador Eólico Soldadura base generadorMaterial:Aluminio 6360

CANT:

1 A4 Escala:

1:1Código plano:

Unidades en [mm] - Ángulos en [°]Tolerancia General: ± 0,5 mm y ± 1°

TIEMPOEQUIPO

Nombre del Estudiante: Código:E-mail: Celular:Nombre del Curso:Nombre Profesor:

Observaciones: Fecha Solicitud Servicio: Fecha Reserva Servicio:

Dimensiones Materia Prima:

9 cm x 9cm x 12 cm

Juan Camilo Castaño Rodríguez [email protected] 3143636173

Proyecto de GradoÁlvaro Pinilla

TABLA DE REGISTRO TIEMPOS:

ALISTAMIENTO EJECUCIÓN ENTREGA MÁQUINA ENTREGA PRODUCTO

1/8'' GMAW1/490°

2

1

71,91 - 0,000,05+

N6