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EL USO DE PIEZOELÉCTRICOS PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA SOSTENIBLE COMO PROYECTO PILOTO EN UN PERFIL VIAL DE BOGOTÁ.

DIEGO ARMANDO TAMAYO ZAPATA CÓDIGO: 504476 NATALIA KATHERINE CARDOZO GUTIÉRREZ CÓDIGO: 504398

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ, D.C. 2017

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EL USO DE PIEZOELÉCTRICOS PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA SOSTENIBLE COMO PROYECTO PILOTO EN UN PERFIL VIAL DE BOGOTÁ

DIEGO ARMANDO TAMAYO ZAPATA CÓDIGO: 504476 NATALIA KATHERINE CARDOZO GUTIÉRREZ CÓDIGO: 504398

Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero(a) Civil

Director HEBERTO RINCÓN RODRÍGUEZ

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ, D.C.

2017

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Nota de Aceptación ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________

____________________________ Firma del presidente del jurado

____________________________ Firma del jurado

____________________________ Firma del jurado

Bogotá, 17, mayo, 2017

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PAGINA DEDICATORIA Quiero darle gracias infinitas a Dios, por haberme guiado a lo largo de estos 5 años de formación profesional y personal.

A mis padres Herlinda y Jairo por su apoyo incondicional, por creer siempre en mí y mis capacidades, por su inmenso amor y sabiduría en los momentos más difíciles de este camino. A mi hermana Daniela por cada palabra de aliento y su inmenso amor cuando más lo he necesitado. A mis abuelos Esteban, Angelita y Evidelia, porque a pesar que ya no están físicamente, han estado en cada uno de mis pasos, gracias a su apoyo y amor hoy alcanzo este sueño. Y a mí mascota que estuvo en cada una de las noches fría conmigo esperando y acompañando mis largas jornadas, como te extraño. A mi compañero Diego Tamayo, quien ha sido una bendición en este proceso siendo mi amigo, confidente y compañero, doy infinitas gracias a Dios por haberte conocido, somos un equipo increíble; gracias a ti por tu cariño, paciencia, tiempo y dedicación en estos años juntos. Ha sido miles de noches y fines de semana luchando y hoy con gran amor puedo decirte lo logramos, que este sea el inicio de miles logros para ambos. Y por último gracias a cada una de las hermosas personas que conocí en el proceso y me enriquecieron como persona y profesional; amigos que espero conversar por mucho tiempo.

Natalia K. Cardozo G.

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CONTENIDO

LISTA FIGURAS ................................................................................................... 10

GLOSARIO ............................................................................................................ 13

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 15

2. ANTECEDENTES ........................................................................................... 16

3. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................. 19

3.1. PLANTEAMIENTO ................................................................................... 19

3.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ......................................................... 19

4. OBJETIVOS .................................................................................................... 20

4.1. GENERAL ................................................................................................ 20

4.2. ESPECÍFICOS .......................................................................................... 20

5. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 21

6. DELIMITACIÓN .............................................................................................. 22

6.1. ESPACIO .................................................................................................. 22

6.2. ORIENTACIÓN ......................................................................................... 22

6.3. TIEMPO .................................................................................................... 22

6.4. CONTENIDO ............................................................................................ 23

6.5. ALCANCE ................................................................................................ 23

7. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................. 24

8. METODOLOGÍA ............................................................................................. 36

8.1 TIPO DE ESTUDIO................................................................................... 37

8.2 FUENTES DE INFORMACIÓN ................................................................ 38

9. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................ 39

9.1 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN .................................................................. 39

10. SISTEMAS IMPLEMENTADOS .................................................................. 40

10.1 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA A NIVEL MUNDIAL ........................ 40

10.2 COMPARACIÓN DE IMPLEMENTACIONES .......................................... 50

10.3 IMPACTOS AMBIENTAL, TÉCNICO Y ECONÓMICO ............................ 53

10.4 REFERENTES PARA LA IMPLEMENTACIÓN ....................................... 54

11. IMPLEMENTACIÓN DE UN PERFIL TRANSVERSAL ............................... 56

11.1 SELECCIÓN DE PERFIL TRANSVERSAL PILOTO ............................... 56

11.2 PARÁMETRO DE SELECCIÓN DEL PERFIL ......................................... 62

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11.2.1 ACCESO NORTE EN LA CALZADA LENTA - 1 .............................. 70

11.2.2 ACCESO NORTE EN LA CALZADA RÁPIDA - 1B .......................... 70

11.2.3 ACCESO SUR EN LA CALZADA LENTA - 2 ................................... 71

11.2.4 ACCESO SUR EN LA CALZADA RÁPIDA - 2B ............................... 71

11.2.5 ACCESO OCCIDENTE EN LA CALZADA LENTA - 3 ..................... 72

11.2.6 ACCESO ORIENTE EN LA CALZADA LENTA - 4 ........................... 72

11.2.7 ANÁLISIS TOTAL DE LA INTERSECCIÓN ...................................... 73

11.3 RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANÁLISIS DEL PERFIL TRANSVERSAL AK_72_X_AC_17 ................................................................... 75

11.3.1 COMPOSICIÓN HMD VEHICULAR EN EL PERÍODO NO. 1 (07:30-08:30)... ........................................................................................................... 77

11.3.2 COMPOSICIÓN HMD VEHICULAR EN EL PERÍODO NO. 2 ........... 78

11.3.3 COMPOSICIÓN HMD VEHICULAR EN EL PERÍODO NO. 3 ........... 80

11.4 PEFILES VIALES DE LA INTERSECCIÓN ............................................. 81

11.4.1 PERFILES VIALES DE LA INTERSECCIÓN AK_72_X_AC_17....... 82

11.5 BENEFICIOS DE LA IMPLEMENTACIÓN ............................................... 83

11.6 POSIBLE IMPACTO AMBIENTAL .......................................................... 83

11.7 PROYECCIÓN EN BOGOTÁ ................................................................... 87

12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................... 97

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 100

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LISTA TABLAS

Tabla 1. Dos tecnologías de recolección de energía diferentes comparadas con un aforo de 600 vehículos/h. ....................................................................................... 32 Tabla 2. Listado de estaciones .............................................................................. 56 Tabla 3. Análisis comparativo entre intersecciones, para selección de perfil transversal piloto. ................................................................................................... 63 Tabla 4. Tipología vehicular y factores de equivalencia por tipo de vehículo ........ 68 Tabla 5. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 1, extraído del anexo 3 digital. ........................ 70 Tabla 6. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 1B, extraído del anexo 4 digital. ..................... 70 Tabla 7. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 2, extraído del anexo 5 digital. ........................ 71 Tabla 8. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 2B, extraído del anexo 6 digital. ..................... 71 Tabla 9. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 3, extraído del anexo 7 digital. ........................ 72 Tabla 10. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 4, extraído del anexo 8 digital. ........................ 72 Tabla 11. Volúmenes horarios para el total de la intersección, extraído del anexo 9 digital. .................................................................................................................... 73 Tabla 12. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el total de la intersección, extraído del anexo 9 digital. .. 73 Tabla 13. Matriz de análisis ambiental antes de la implementación del proyecto. 84 Tabla 14. Matriz de análisis ambiental después de la implementación del proyecto. ............................................................................................................................... 85 Tabla 15. Análisis en unidad de m², obra civil. ...................................................... 89 Tabla 16. Valor obra civil en el perfil vial piloto. ..................................................... 90 Tabla 17. Valor de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial piloto. ............................................................................................................... 90 Tabla 18. Valor por m² de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial piloto. ...................................................................................................... 91 Tabla 19. Valor energía producida por la tecnología. ............................................ 91 Tabla 20. Retorno de la inversión. (Del autor). ...................................................... 91 Tabla 21. Valor energía producida por la tecnología. ............................................ 92 Tabla 22. Valor mantenimiento del pavimento....................................................... 92 Tabla 23. Valor saldo a favor. ................................................................................ 92 Tabla 24. Valor de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial de la AK 68 con AC 26. .................................................................................. 94 Tabla 25. Valor de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial de la AK 68 con AC 9. .................................................................................... 95 Tabla 26. Valor de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial de la AK 30 con AC 53. .................................................................................. 96

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LISTA ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Fotografía del acceso norte (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano). ....................................... 67 Ilustración 2. Fotografía del acceso sur (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano). ............................................ 67 Ilustración 3. Fotografía del acceso occidente (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano). .............................. 67 Ilustración 4. Fotografía del acceso oriente (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano). ....................................... 67

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LISTA FIGURAS

Figura 1. Ejes cristalográficos de un cristal de cuarzo. Corte en el eje X. ............. 24 Figura 2. Efecto piezoeléctrico inverso ................................................................. 25 Figura 3. Fuerzas de las ruedas en el pavimento ................................................. 27 Figura 4. Deformación vertical asociado con el paso de rueda. ............................ 27 Figura 5. Piezoeléctricos en la vía ........................................................................ 29 Figura 6. Sensor I-WIM ......................................................................................... 29 Figura 7. Procedimiento de instalación del material piezoeléctrico en la vía. ....... 30 Figura 8. Sistema piezoeléctrico funcionando ....................................................... 31 Figura 9. Actual Output per 1 km of Roadway versus Relevant Outputs .............. 33 Figura 10. Etapas metodológicas de la investigación. .......................................... 36 Figura 11. Clasificación vehicular parte 1. ............................................................ 58 Figura 12. Clasificación vehicular parte 2. ............................................................ 59 Figura 13. Clasificación vehicular por tipología. .................................................... 60 Figura 14. Mapa de localización de estacione. ..................................................... 61 Figura 15. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (mapa), escalada indeterminada. ....................................................................................................... 65 Figura 16. Imagen de ubicación satelital de la intersección (tierra) escalada indeterminada ........................................................................................................ 65 Figura 17. Esquema de localización y movimientos. ............................................. 66 Figura 18. Composición vehicular estación AK_72_X_AC_17. ............................. 69 Figura 19. Volumen vehicular Vs Acceso .............................................................. 74 Figura 20. Distribución volúmenes horarios total intersección. ............................. 76 Figura 21. Gráfica vehículos livianos, motocicletas y bicicletas - Período 1. ........ 77 Figura 22. Gráfica TPC - Período 1. ...................................................................... 77 Figura 23. Gráfica TPM - Período 1. ..................................................................... 77 Figura 24. Gráfica CAM - Período 1. ..................................................................... 78 Figura 25. Gráfica composición vehicular - Período 1. .......................................... 78 Figura 26. Gráfica vehículos livianos, motocicletas y bicicletas - Período 2. ........ 78 Figura 27. Gráfica TPC - Período 2. ...................................................................... 79 Figura 28. Gráfica TPM - Período 2. ..................................................................... 79 Figura 29. Gráfica CAM - Período 2. ..................................................................... 79 Figura 30. Gráfica composición vehicular - Período 2. .......................................... 80 Figura 31. Gráfica vehículos livianos, motocicletas y bicicletas - Período 3 ......... 80 Figura 32. Gráfica TPC - Período 3. ...................................................................... 80 Figura 33. Gráfica TPM - Período 3. ..................................................................... 81 Figura 34. Gráfica CAM - Período 3. ..................................................................... 81 Figura 35. Gráfica composición vehicular - Período 3. .......................................... 81 Figura 36. Perfil vial Av. Calle 17 - Tipo V-3A o V-3B. ............................................ 82 Figura 37. Perfil vial Av. Boyacá - Tipo V-1A o V-1B. ........................................... 82 Figura 38. Detalle 1 de instalación Avenida por calzada Calle 17 y Detalle de instalación Avenida por calzada Boyacá ................................................................ 87 Figura 39. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (tierra), escalada indeterminada. ....................................................................................................... 93

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Figura 40. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (tierra), escalada indeterminada. ....................................................................................................... 94 Figura 41. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (tierra), escalada indeterminada ........................................................................................................ 95

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LISTA CUADROS

Cuadro 1. Lugares de instalación según Innowattech ........................................... 29 Cuadro 2. Implementación piezoeléctrica a nivel mundial .................................... 42 Cuadro 3. Análisis comparativo ............................................................................. 51

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GLOSARIO

De esta manera se realizó una breve conceptualización y una explicación de las palabras claves a analizar durante el desarrollo del trabajo de grado:

AC: corresponde a la abreviación de avenida calle.

AK: corresponde a la abreviación de avenida carrera.

ENERGÍA: es definida como la capacidad de generar movimiento, trabajo y calor, adicionalmente se considera un componente básico del entorno. Se encarga de conservar unidos los átomos y partículas subatómicas que componen la materia1.

ENERGÍA CINÉTICA: "se asocia con el movimiento de los cuerpos y cuanto más rápido se mueve el objeto, mayor es su energía cinética. Si el objeto está en reposo, su energía cinética es cero"2.

ENERGÍA POTENCIAL: es considera como la energía de almacenamiento, para la realización de un trabajo.

KILOVATIO: es una unidad de energía eléctrica con sigla (kW), donde 1000 watts (W) son iguales a 1 kW.

MEZCLAS ASFÁLTICAS: consiste en un agregado de asfalto y materiales minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se extienden en capas y se compactan. Es el material más común en los proyectos de construcción para firmes de carreteras, aeropuertos y aparcamientos. Debido a sus buenas propiedades como impermeabilizante también se usa en el núcleo de ciertas presas como impermeabilizante.

PAVIMENTO: Capa lisa, dura y resistente de asfalto, cemento, madera, adoquines u otros materiales con que se recubre el suelo para que esté firme y llano.

PERFIL TRANSVERSAL: es una ilustración de una sección o secciones, producto del corte de un plano de una manera vertical perpendicular al eje de la obra.

PIEZOELÉCTRICO: es un fenómeno mediante un cristal que, al estrujar, apretar u oprimir, genera cargas eléctricas

PRESIÓN: es el cociente entre la componente normal que tiene una fuerza sobre una superficie y el área de esta superficie3.

1 Merino, J. P. (2008). Definicion.de. Obtenido de http://definicion.de/energia/

2 Miñarro, J. R. (s.f.). Instituto Nacional de Tecnologías Educativas y de Formación del Profesorado. Obtenido

de http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/cinetica.html

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RASANTE: Superficie terminada de la vía sobre la cual transitan los vehículos o personas.

TRANSFERENCIA DE CALOR: mediante la conducción, el calor se trasfiere del elemento de mayor temperatura al que tenga menor temperatura4.

VIBRACIÓN: es una oscilación o un movimiento repetitivo que tiene un objeto o cuerpo, la cual puede ser ortogonal en los ejes x, y, y z, o rotacional alrededor de los ejes x, y, y z5.

3 García, Á. F. (s.f.). Curso Interactivo de Física en Internet. Obtenido de

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/fluidos/estatica/introduccion/Introduccion.html 4 UNET. (s.f.). UNET. Obtenido de http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-165.htm

5 Azima DLI. (s.f.). Azima DLI. Obtenido de http://www.azimadli.com/vibman-spanish/queesvibracin.htm

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1. INTRODUCCIÓN

Actualmente a nivel internacional se desarrollan diferentes proyectos que evalúan la producción de energías sostenibles, uno de estos es la implementación de sistemas piezoeléctricos en las vías, con lo cual se busca proteger el medio ambiente, conservando los recursos renovables como también los existentes y de esta manera mejorar la calidad de vida de los habitantes. Para mitigar el impacto ambiental por el alto consumo energético se promueve la generación de energías limpias, sostenibles, al innovar y emplear sistemas tecnológicos, capaces de transformar el tránsito de la ciudad en un bien común, como lo es la producción de energía eléctrica que servirá tanto para iluminación, semaforización o como sistema de monitoreo de comportamiento de la vía. Con este proyecto de investigación, se realizó el análisis de los elementos necesarios para la implementación del sistema piezoeléctrico en un perfil transversal vial en la ciudad de Bogotá, para ello se efectuó la búsqueda de información del sistema y del proceso de instalación con su respectivo análisis característico, los impactos y beneficios en los aspectos ambientales, técnicos, y económicos, producto de la ejecución de los piezoeléctricos en experiencias internacionales. Una vez analizada la información recolectada en las experiencias internacionales, se sacaron los datos relevantes que ayuden a determinar la zona en la cual se puede implementar este tipo de tecnologías en la cuidad, como paso a seguir se determinaron los tráficos promedios a los cuales están sometidos las intersecciones y a qué tipo de vehículos nos encontramos al transitar por estas. Con la selección del perfil transversal vial piloto, se analizaron los impactos a los cuales se ve expuesta esta intersección antes de realizar la implementación de la tecnología piezoeléctrica, una vez se han determinado y analizado; se prosiguió a examinar los nuevos impactos producto de la implementación del sistema a los que se verá sometida esta intersección cuando empiece a producir energía para el alumbrado público de la zona de influencia del proyecto. Posterior al análisis de los impactos del sistema, se determinaron las condiciones técnicas que debe cumplir el perfil transversal seleccionado, donde a partir de estas condiciones se establecieron los datos básicos del costo - beneficio del sistema y los distintos lugares de la cuidad, en los cuales se podrá aplicar este tipo tecnologías que ayudaran a la disminución de los gases contaminantes y puede encaminar a la cuidad a una era de innovación y de progreso.

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2. ANTECEDENTES

En el año 2009 una firma de ingeniería de Israel, fue noticia por el desarrollo de una nueva técnica que permite generar electricidad a partir del peso, movimiento, y vibraciones de los vehículos; hay generadores específicos para carreteras, vías férreas, pistas de aterrizaje y circulación de peatones. El producto con mayor cantidad de pruebas ha sido el de los generadores piezoeléctricos que se instalan debajo del asfalto, los generadores se instalan 0.05 m por debajo de la rasante, en este caso la presión de los vehículos sobre los dispositivos se convierte en electricidad, abasteciendo de esta manera los alumbrados públicos en las zonas de influencia de las carreteras, las cifras obtenidas en las mediciones avalan la eficiencia del sistema6. Según Oriol Barrufet Ibós en su artículo “Sistema piezoelèctric d’energy harvesting per l’enllumenat d’evacuació d’emergència d’un edifici7” acerca de los proyectos ejecutados con esta tecnología: en 1987 fue constituida MicroStrain una compañía de Estados Unidos, esta tiene como principal mercado la implantación de sensores piezoeléctricos en campos aeronáuticos, médicos, automovilísticos y en construcción. Sus sensores más reconocidos son utilizados en vigas de soporte en estructuras, a medida que la estructura es sometida a tensión, se almacena una energía en un condensador, el cual transfiere por medio de una señal inalámbrica a un receptor, la energía producida se usa para monitorear la salud y estabilidad de la estructura. Años más tarde en el 2000 Continuum Control otra compañía de Estados Unidos proporcionó un sistema de generación de emergencias en la expedición Bancroft Arnesen, que tenía como objetivo la travesía al ártico por una mujer. El producto llevaba el nombre de iPower Generator, un dispositivo de mano que transformaba la energía mecánica en energía eléctrica mediante la tecnología piezoeléctrica.

Este funcionaba con tan solo hacer girar las manivelas del dispositivo para poder suministrar carga a los radios, y equipos que llevaba la expedición. Este es uno de los usos más comunes de esta tecnología a nivel mundial8. En el departamento de arquitectura de MIT (Massachusetts Institute of Technology) dos estudiantes llevaron una investigación en el año 2007 que tenía como objetivo demostrar la capacidad de los peatones en el espacio público. Propusieron la creación de una loseta la cual genera energía mecánica por medio del peso de los peatones a través de materiales piezoeléctricos. El generador está

6 Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il

7 Oriol Barrufet Ibós, E. (s.f.). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona. Obtenido de

http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/25398/PFC.pdf?sequence=1&isAllowed=y 8 Electric, S. (28 de 10 de 2016). Scheider Electric. Obtenido de Scheider Electric:

http://www.controlservices.com/documents/andover_continuum_catalogue.pdf

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incorporado en la loseta y funciona por el movimiento vertical producido por los peatones. La propuesta ganó un concurso sobre construcciones sostenibles promovido por Holcim en suiza en el año 2007, la propuesta ganadora fue el modelo a instalar en la estación de tren en Turín, Italia, cada panel proporcionaba electricidad para 4 bombillos LED´s9. De acuerdo con el documento de la empresa JR East en Tokio se realizó la instalación de piezoeléctricos situadas en el paso de las registradoras de acceso a la estación de Marunouchi del metro de esta ciudad. Las primeras pruebas se realizaron entre los meses de Octubre y Noviembre del 2006, en estos procesos se realizó la instalación de piezoeléctricos, la máxima cantidad de electricidad fue de 10 kW por día (Con esta energía se puede poner en servicio un bombillo de 100 W durante 1 minuto), según los aforos esta producción se debió al paso de 800,000 usuarios del metro. En los meses de Enero y Mayo de 2008 se llevó a cabo la segunda prueba en la estación de Yaesu, ubicada también en Tokio, donde también se realizó la instalación de piezoeléctricos en las entradas de las registradoras y en escaleras, se amplió la zona de acción a 90 m², diez veces más alta que la primera realizada en la estación de Marunouchi, los resultados obtenidos fueron de 500 kW por día (Con esta energía se puede poner en servicio un bombillo de 100 W durante 80 minutos)10. En el año 2007 surgió la empresa Innowattech, esta es una de las más conocidas a nivel mundial por sus múltiples productos piezoeléctricos, esta empresa desarrollo un método de obtención de electricidad que utiliza la energía mecánica producida por la vibración de vehículos. Estos piezoeléctricos se instalan bajo la capa de pavimento asfaltico, la energía generada es utilizada para la iluminación de las vías y para monitorizar los datos de circulación.

La primera prueba de esta tecnología se realizó en el 2010 en Israel, donde los elementos piezoeléctricos se instalaron a una profundidad de 0.20 m. El resultado obtenido durante la prueba piloto logró demostrar que en un tramo de 10 m lineales se generaban 2 kW por hora, energía suficiente para luminar ese mismo tramo de vía. Mediante extrapolaciones realizadas por los promotores del proyecto se obtuvo que, si se realizaba esta prueba a lo largo de 1 Km, el sistema sería capaz de producir un promedio de 200 kW por hora, pero para lograr dicha meta el trafico aforado debería superar 600 autobuses o camiones para aprovechar la presión

9 Graham, T. J. (3 de 11 de 2016). Documents. Obtenido de Documents.mx:

http://documents.mx/documents/footstep-electricity-ppt.html 10

East, J. (4 de 11 de 2016). JR East. Obtenido de JR East: http://www.jreast.co.jp/e/development/press/20080111.pdf

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ejercida. La electricidad producida mantiene iluminada el tramo de vía y a las viviendas aledañas al proyecto. Otra de las aplicaciones más reconocidas por esta empresa son las vías férreas, donde se realiza la instalación de placas piezoeléctricas deformables de (0.10x0.10) m los cuales se encuentran ubicados en los rieles. Son elementos que están sustituyendo las juntas entre las vigas y los rieles. El equipo está constituido por cableado, transformador y baterías; la capacidad de generación de los sistemas en vías ferroviarias donde circulen entre 10 y 20 trenes es alrededor de 120 kW por hora, esta energía puede ser aprovechada para el manejo de la señalización y de las casetas de control. Esta tecnología también puede ser instalada en aeropuertos, en las pistas de aterrizaje donde se puede aprovechar las vibraciones producidas por los aviones a la hora de despegar o aterrizar. También han sido instaladas en las zonas de alta afluencia de personas, ubicándolas debajo de los espacios transitables así aprovechando al máximo la energía perdida durante el movimiento de los peatones mientras caminan, corren, bailan, entre otras11. En nuestro país ya contamos con algunos proyectos que cuentan con este tipo de tecnologías como es la idea desarrollada en la ciudad de Medellín en el año 2013 se dio a conocer el proyecto de Treevolt el cual fue apoyado por Ruta N dentro del programa Inlab2Market donde se innovo a nivel de Latinoamérica la instalación piezoeléctricos en la calle décima, antes de llegar a la glorieta del Centro Comercial Monterrey ubicado en el Poblado12, este proyecto tuvo como fin la generación de energía en las vías de la cuidad. Durante la investigación de la experiencia a nivel nacional, se realizaron todas las diligencias de solicitud de información directa de Ruta N en Medellín, respecto del proyecto realizado y ejecutado en la ciudad con material piezoeléctrico. Solicitud que se hizo mediante correo electrónico el día 25 de octubre de 2016, del cual se obtuvo una respuesta negativa el día 01 de noviembre de 2016, comunicándonos que el acceso al información no era posible por haber sido ejecutado con una entidad privada, aun así se intentó conseguir la información mediante la Superintendencia de Industria y Comercio donde se esperaba estuviera registrado pero no se halló información del proyecto.

11

Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il 12

Ruta N, (2014). RutaN Medellin. Obtenido de http://rutanmedellin.org/es/actualidad/item/treevolt-sensores-que-generan-energia

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3. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

3.1. PLANTEAMIENTO

Antes de realizar la formulación del problema, se debe destacar el preocupante atraso en tecnología para la infraestructura vial y la falta de conciencia por cuidar el medio ambiente que tiene nuestro país, con respecto a los países desarrollados; por la ausencia de la implementación de nuevos sistemas capaces de mejorar los recursos existentes y generar nuevas fuentes de energía. Bogotá es una de las ciudades que más personas alberga y también la que tiene mayor falencia con el tema de la innovación que permitan el sostenimiento ambiental en la cuidad en el futuro, en la actualidad Israel13 es uno de los países pioneros en investigación e implementación de nuevas tecnologías capaces de generar electricidad, con el paso de los vehículos mediante materiales piezoeléctricos y así generar energías renovables en pro del medio ambiente. El proyecto de grado, tuvo como fundamento aportar una alternativa ante la ausencia de sistemas alternativos y tecnológicos futuros para las vías de Bogotá, que busquen la generación de energías limpias y sostenibles capaces de suplir las necesidades de iluminación de la misma vía y con esto contribuir a la protección del medio ambiente.

3.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En virtud de lo expuesto se formula el siguiente interrogante: ¿Las vías existentes en la ciudad de Bogotá están en la capacidad de generar energía sostenible mediante la implementación de material piezoeléctrico?

13

Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il

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4. OBJETIVOS

4.1. GENERAL

Realizar el estudio para la implementación del sistema piezoeléctrico en Bogotá de acuerdo a la capacidad de generación y perfil vial de estudio.

4.2. ESPECÍFICOS

Identificar el funcionamiento de los sistemas piezoeléctricos en la infraestructura vial a nivel internacional.

Caracterizar el sistema en función de la generación de energía en el perfil vial de estudio.

Realizar un análisis de viabilidad ambiental para la ejecución del sistema piezoeléctrico en Bogotá.

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5. JUSTIFICACIÓN

En la actualidad la generación de energías alternativas y sostenibles se manifiesta como una necesidad que va en crecimiento, puesto que es un recurso necesario y básico que contribuye en el desarrollo de cada sociedad, es por ello, que su innovación tecnológica se ha convertido en fuente de investigación en busca de soluciones capaces de generar este recurso vital. El crecimiento del consumo energético en un país está directamente relacionado con la evolución del mismo, en Colombia el consumo de energía ha aumentado de manera considerable en los últimos años, lo que conlleva a pensar en ideas que contribuyan a la generación de energías limpias y sostenibles que suplan parte de esta necesidad y así proteger el medio ambiente a futuro. Entonces, el uso de sistemas capaces de producir y almacenar energías sostenibles mientras mitigan las consecuencias ambientales que se generan en la producción de electricidad, puede ser la solución a esta necesitad latente. En la indagación de una solución amigable y eficiente, esta investigación busca determinar la viabilidad de la implementación de nuevas tecnologías en la infraestructura vial de la ciudad de Bogotá, como lo son los materiales piezoeléctricos, los cuales son capaces de generar y recolectar energía eléctrica para ser usada en la vía y promueve generar energías limpias y sostenibles para proteger el medio ambiente.

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6. DELIMITACIÓN

6.1. ESPACIO Esta tecnología ha sido aplicada a lo largo del mundo, las aplicaciones con mayor reconocimiento se encuentran en países como Estados Unidos, Italia e Israel los cuales han convertido algunas de sus carreteras principales como fuentes generadoras de electricidad gracias al continuo paso de los vehículos a lo largo de los sistemas piezoeléctricos implementados. Estas aplicaciones se caracterizan por el mecanismo de instalación, el cual se basa en realizar la instalación de los elementos piezoeléctricos por debajo de la rasante de la vía, siendo estos comunicados por medio de un cableado el cual va dirigido a una batería que además de almacenar la energía producida se encarga de realizar una distribución a los elementos que estén conectados a este sistema. En Colombia ya se cuenta con una implementación siendo esta la primera nivel de Latinoamérica, este proyecto se encuentra ubicado en la ciudad de Medellín, a diferencia de las implementaciones internacionales las cuales fueron implementadas en carreteras, esta fue implementada en una vía urbana la cual cuenta con una gran afluencia de tráfico. Es por ello que se quiere conocer la importancia de la implementación de esta tecnología en un perfil vial de la cuidad de Bogotá. 6.2. ORIENTACIÓN Para la generación de energía sostenible con el uso de piezoeléctrico en un perfil vial de Bogotá se debe contar con una vía con altos niveles de trafico diarios, ya que este es el factor de mayor incidencia, es por este que el proyecto se convierte en un proyecto viable y confiable para la generación de energías limpias y amigables con el medio ambiente, este perfil estará ubicado en unas vías arteriales de la cuidad. Con este perfil se espera que la cuidad inicie una nueva etapa en la cual prevalezca la generación de energías limpias y amigables con el medio ambiente, y adicionalmente sea reconocida por la innovación y por la implementación de tecnologías que contribuyan a reducir todos los impactos generados debido al cambio climático y, con esto entrar a la elite de ciudades auto sostenibles. 6.3. TIEMPO La tecnología basada en sistemas piezoeléctricos se comenzó a trabajar desde el año 1987, pero solo hasta el año 2010 en Israel la compañía Innowattech realizo la implementación de piezoeléctricos en carreteras siendo este el primer trabajo

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realizado en este tipo de lugares como lo son las carreteras, unos años después el centro de innovación y de negocios de la ciudad de Medellín realizo la implementación de materiales a lo largo de un perfil vial sobre la Cra 10ª, siendo esta la primera en Latinoamérica. Cinco años después de esta implementación la capital del país ha pensado en generar energía por medio de materiales piezoeléctricos en un perfil vial de estudio, se espera que este proyecto entre en una etapa de estudio por parte de la alcaldía a finales del año 2017 y con esto realizar un implementación a mediados del mes de Julio del año 2018. 6.4. CONTENIDO Este proyecto está enmarcado en una pre factibilidad la cual estará limitada por la información económica y técnica la cual es imprecisa y reduce las posibilidades de evaluación del costo benéfico del proyecto, adicionalmente los proveedores de dicha tecnología brindan información sectorizada debido a la propiedad intelectual que contiene esta. 6.5. ALCANCE Preliminar básico para una etapa posterior de pre factibilidad.

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7. MARCO DE REFERENCIA

7.1 MARCO TEÓRICO La palabra piezoeléctrico se deriva del prefijo “piezo” que proviene del griego piezein que significa estrujar, apretar u oprimir14. Fue en 1880, donde por primera vez por parte de Jacques y Pierre Curie se estudió que la aplicación de presión a un cristal tal como el cuarzo, generaba cargas eléctricas en esté, al observar esto llamaron a este fenómeno “el efecto piezoeléctrico”15. Bajo su investigación Jacques y Pierre Curie, determinan que el valor de las cargas que se generan en las caras del cristal se basa en una relación directamente proporcional con la presión o tensión que se ejerza. Se comprendió que la presión generaba la movilización de las cargas positivas, mientras que la tensión interior provocaba el cambio de signo de las cargas, situación que fue corroborada en los diferentes cristales tales como el cuarzo, urmalita, la blenda, la sal de Rochelle y en otros, todos con una característica en común ninguno tiene centro de simetría, pero si un eje16. El centro de simetría es el punto interno de un cristal que lo divide en dos partes iguales cuando se trace una línea recta que atraviese dicho cristal.

Figura 1. Ejes cristalográficos de un cristal de cuarzo. Corte en el eje X.

Fuente: Tipler, P. A. (2006). Física para la ciencia y la tecnología Volumen 2A. Gene Mosca: Editorial Reverté.

14

Elizondo, M. C. (03 de 2000). Obtenido de http://eprints.uanl.mx/10005/1/6_Miguel_Cupich_et_al_actuadores_Piezo.pdf 15


Castellanos, 2013

https://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego

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En la figura 1 se observan ejes de referencia por los que se compone el material piezoeléctrico, donde los más importantes son el eléctrico y el mecánico. Posteriormente Lippman, descubre que también existe el efecto “piezo inverso”, porque hallaron que el material piezoeléctrico es capaz de invertir el proceso de energía de mecánica a eléctrica.

Figura 2. Efecto piezoeléctrico inverso

Fuente: Tipler, P. A. (2006). Física para la ciencia y la tecnología Volumen 2A. Gene Mosca: Editorial Reverté.

En la figura 2 se observa el esquema del efecto piezoeléctrico inverso, donde se evidencia la reacción del cristal al ser sometido a un campo eléctrico, allí surgen unas fuerzas que harán compresión a las caras del cristal. A los largo de la historia el material piezoeléctrico ha tenido diversas aplicaciones comerciales como también en el diario vivir de las personas, sus inicios de aplicación se remontan a la primera guerra mundial donde se usaron en los detectores de ultrasonido para los submarinos; en la actualidad se encuentra material piezoeléctrico en los encendedores de gas para cigarrillos, en los relojes con alarma17, dispositivos clínicos de ultrasonido y en motores de alta precisión de uso médico18. En el ámbito de la ingeniería el uso de este fenómeno, se centra en los actuadores piezoeléctricos de alto rendimiento, los cuales son unos dispositivos capaces de utilizar los cambios de presión producidos por las vibraciones y el movimiento para realizar la trasformación de la energía y obtener electricidad. Desde el punto de vista de infraestructura, los piezoeléctricos son usados en

17


Sólo ciencia. (s.f.). Sólociencia.com. Obtenido de http://www.solociencia.com/quimica/08031806.htm

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baldosas, escaleras, vías férreas, aeropuertos y carreteras, convirtiéndose en una tecnología novedosa que busca generar alternativas de energía amigables con el medio ambiente y así dar un beneficio al lugar donde se disponen, esta investigación se enfocara en la utilización de material piezoeléctrico en las vías urbanas. A nivel mundial la empresa pionera en el desarrollo de esta tecnología en las vías es Innowattech Energy Harvesting Systems de Israel, encargada de desarrollar el fenómeno de la piezoelectricidad con la finalidad de transformar la energía mecánica externa en eléctrica de manera eficiente, este efecto es conocido como piezo-mecánico comprimido. La tecnología de recolección de energía mediante los piezoeléctricos se basa en el aprovechamiento de la energía del pavimento utilizando la presión de los vehículos debido a la gravedad, donde mediante la deformación de los materiales del pavimentos se genera la electricidad19. Esta tecnología también sirve para monitorear la vía y con la electricidad producida iluminar la vía, o ser usada en semáforos, cámaras de seguridad, señales de tráfico, entre otros, estos son los beneficios que brinda la implantación de IPEG. El material piezoeléctrico produce electricidad cuando es sometido a tensión o vibración, son cerámicas cristalinas donde la tensión y deformación paralelas a la dirección de la polarización de un material piezoeléctrico producen la carga eléctrica. Viéndolo desde el punto físico y matemático esta energía es producida de manea uniaxial, lo cual significa en una sola dirección. La energía que se utiliza para el movimiento de las ruedas de un vehículo de manera horizontal proviene de la combustión y se pierde en la deformación que le causa la rueda el pavimento, tal como se observa en la Figura 3 y 420.

19

Ahad, J. S. (2015). Piezoelectric-Based Energy Harvesting Technology for Roadway Sustainability. International Journal of Applied Science and Technology, pág 20. 20

Andreia Ferreira, J. R. (s.f.). Tecnologias sustentáveis para a produção de energia a partir de estradas. Brasil.

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Figura 3. Fuerzas de las ruedas en el pavimento

Fuente: Andreia Ferreira, J. R. (s.f.). Tecnologias sustentáveis para a produção de energia a partir de estradas. Brasil.

Figura 4. Deformación vertical asociado con el paso de rueda.

Fuente: Andreia Ferreira, J. R. (s.f.). Tecnologias sustentáveis para a produção de energia a partir de estradas. Brasil.

Cuando un vehículo hace su recorrido sus ruedas generan presión sobre la superficie de manera vertical sobre el pavimento, posteriormente esta presión se conduce a un generador, capaz de producir electricidad. Para la generación de dicha electricidad se debe aprovechar la energía mecánica de los vehículos21.

21

Andreia Ferreira, J. R. (s.f.). Tecnologias sustentáveis para a produção de energia a partir de estradas. Brasil.

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Por tanto es indispensable conocer que la energía mecánica es la sumatoria de la energía potencial y la cinética como se evidencia en la ecuación (1):

Emec = Ep + Ec Donde, (1)

Emec = Energía mecánica.

Ep = Energía potencial.

Ec = Energía cinética.

La energía cinética “es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo”22 cuando el cuerpo se encuentre en reposo el valor de la energía cinética será cero, se compone por ecuación (2):

Ec = ½×m×v2 Donde, (2)

Ec = Energía cinética

m = Masa corporal v²= Velocidad del cuerpo. Mientras que la energía potencial, está relacionado con la posición que tiene un cuerpo y se expresa mediante la ecuación (3): Ep = m×g×h Donde, (3)

Ep = Energía potencial gravitatoria m = Masa corporal g = Aceleración la gravedad (9,81 m / s²) h = Altura. El sistema sugerido por Innowattech puede ser instalado a lo largo del ancho del carril de una vía, dentro de su proceso de investigación esta empresa determino unos valores potenciales así:

22

Miñarro, J. R. (s.f.). Instituto Nacional de Tecnologías Educativas y de Formación del Profesorado. Obtenido de http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/cinetica.html

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Cuadro 1. Lugares de instalación según Innowattech

Lugar de aplicación

Descripción característica Imagen

En carreteras

En una vía de 1 km carril de carretera se pueden producir 200KWh / h, este valor fue obtenido con base en generadores están incrustados a lo largo de la vía en dos filas. Con un tránsito aprox. a 600 vehículos pesados por hora, a una velocidad de 72 km por hora en promedio23.

Figura 5. Piezoeléctricos en la vía

Fuente: www.innowattech.co.il

Pesaje en Movimiento

(Sensor I-WIM)

Tecnología que se dispone debajo de la superficie del pavimento, consistiendo en unas pastas de plástico con almohadillas de producción de energía de Innowattech24.

Figura 6. Sensor I-WIM

Fuente: www.innowattech.co.il

Fuente: Dr. Lucy, E. (2010). Innowattech: Harvesting Energy and Data. Obtenido de https://www.iroads.co.il/sites/default/files/mtsgt_1_innowattech_presentation _-lucy_edery-azulay.pdf

Con la tecnología de la empresa Innowattech se genera energía eléctrica en la ciudad de Haifa, mediante el uso de la presión que generan los neumáticos de un vehículo, dichos dispositivos son instalados con una profundidad relativa entre 3 y 6 cm respecto a la rasante de la vía, como se muestra en la Figura 725. Innowattech dice que "Una sola pista equipada con el generador ya está proporcionando a los israelíes 0,5 megavatios por hora, suficiente para abastecer a 600 hogares durante un mes"26. La decisión del material necesario y óptimo para la realización y el montaje de los generadores fue una labor difícil, donde la empresa decidió usar piezas cerámicas por su optimo desempeño ante el peso, adicional a esta decisión

23

Dr. Lucy, E. (2010). Innowattech: Harvesting Energy and Data. Obtenido de https://www.iroads.co.il/sites/default/files/mtsgt_1_innowattech_presentation_-lucy_edery-azulay.pdf 24


Guimarães, F. B. (s.f.). Sustentabilidade aplicada à logística de transporte terrestre e estudo da aplicação da energia piezoelétrica no brasil. Brasil. 26


https://www.iroads.co.il/sites/default/files/mtsgt_1_innowattech_

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lograron identificar que el 80% de la energía eléctrica que es captada por estos generadores provienen de los vehículos pesados (camiones) los cuales tiene una mayor capacidad de generación. El costo promedio que estima la empresa israelí para la implementación de los generadores oscila los US$ 650 mil por km, teniendo una equivalencia en energía correspondiente a US$ 6,5 mil por kilovatio (kW), no obstante la administración de Innowattech afirma: "el costo debe caer un 60% cuando llegan a la producción en masa, haciendo el sistema más barato que la energía solar"27. A continuación se muestra un esquema de funcionamiento del sistema piezoeléctrico dentro de una vía.

Figura 7. Procedimiento de instalación del material piezoeléctrico en la vía.

a. Paso 1, instalación de material

piezoeléctrico en una vía.

b. Paso 2, paso de vehículo,

generación de presión.

c. Paso 3, deformación del pavimento

por transferencia de calor.

d. Paso 4, conversión del calor en electricidad mediante el generador.

27


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e. Paso 5, conducción de la electricidad

a estructura de almacenamiento.

f. Paso 6, transporte de energía a los

demás postes.

Fuente: Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il Cuando se visualiza el esquema completo, anteriormente mostrado se identifica su integración así:

Figura 8. Sistema piezoeléctrico funcionando

a. Vía con generadores piezoeléctricos

instalados.

b. Vía generando electricidad con el

paso vehicular.

c. Transferencia de electricidad a

torres.

d. Conducción de electricidad a postes,

para iluminación. Fuente: Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il

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Es de suma importancia conocer que este dispositivo tiene como limitante para su producción de energía, un gran número de tráfico que debe circular por la zona de influencia para que este sea óptimo. Debido a esta problemática que presenta el generador piezoeléctrico, los países que han deseado implementar esta tecnología han evaluado los diferentes parámetros básicos para su óptimo desempeño y la calidad de los diferentes proveedores, como es el caso de la Comisión de Energía de California (CEC) que en busca de analizar este sistema compararon los siguientes proveedores, ver tabla 1.

Tabla 1. Dos tecnologías de recolección de energía diferentes comparadas con un aforo de 600 vehículos/h.

Innowattech Numbers

(Numerous de

Innowattech)

Genziko Numbers

(Números de Genziko)

Difference - Genziko vs. Innowattech (Diferencia - Genziko vs.

Innowattech)

Vehicles per hour (Vehículos por hora)

600 600 0

Vehicle speed (mph) (Velocidad del vehículo)

45 65 0,5

Claimed power generated, 1 km (kW) (Potencia reclamada generada, 1 km)

150 13600 89,7

Number of harvesters, 1 km 9800 2037 -0,8

Cost pet km (Coste por km) $ 650.250 $ 27.200.000 40,8

Fuente: Commission, C. E. (2014). Assessment of piezoelectric materials for roadway energy harvesting. California: Enero. pág. 20

Como se puede observar en la tabla 1, existen dos tipos de proveedores y cada uno tiene ventajas en ciertos parámetros sobre el otro, donde la mayor diferencia radica en el costo del sistema. Adicionalmente, la CEC mediante la figura 9, muestra la relevancia que tiene el peso de los vehículos, la distancia entre sus ejes y su ancho para el funcionamiento del sistema piezoeléctrico para 1 km.

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Figura 9. Actual Output per 1 km of Roadway versus Relevant Outputs

Fuente: Commission, C. E. (2014). Assessment of piezoelectric materials for roadway energy harvesting. California: Enero. pág. 24 7.2 MARCO CONCEPTUAL

Para el desarrollo de este proyecto, el impacto sobre el medio ambiente es un factor evaluador de las bondades del sistema puesto que valora los factores sociales y naturales que influyen en la vida del ser humano y que tendrán una repercusión en las generaciones futuras, es por ello que se deben realizar acciones que estén encaminadas a la conservación del mismo y de esta manera mitigar las afectaciones a las descendencias futuras, una de estas acciones es la producción de energías sostenibles. Estas pueden ser definidas como energías capaces de ser producidas sin comprometer los recursos naturales, un claro ejemplo son los compromisos que han adoptado algunas ciudades a lo largo del mundo en donde se ha innovado en el tema de implantación de nuevas tecnologías como lo son los elementos piezoeléctricos, los cuales son un fenómeno mediante el cual un cristal como el cuarzo se puede apretar u oprimir y para generar cargas eléctricas, las cuales pueden ser almacenadas en baterías y distribuidas para diferentes usos. Desde el punto de vista técnico, en el proceso constructivo se debe tener presente que el eje central de esta sistema son las vibraciones que se crean en el proceso del paso del vehículo y las presiones que se convierten en el producto de este fenómeno, el cual se basa en una oscilación o un movimiento repetitivo que tiene un objeto o cuerpo; mientras que la presión, es un cociente entre la componente normal que tiene una fuerza sobre una superficie y el área de esta superficie, esta magnitud de fuerza será ejercida por el paso de los neumáticos, sobre la rasante, la cual se conoce como la superficie terminada y adecuada para el tránsito de los

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vehículos y personas. Al obtener un mayor número de vibraciones ejercidas por el tránsito de los vehículos se aumentarán las presiones y con esto se garantiza una mayor generación de energía, de esta manera se convierte en un sistema eficiente. El entorno económico que enmarca el proyecto, maneja un costo, el cual es el valor de fabricación e instalación, en otras palabras, este será el esfuerzo de inversión que se debe realizar para lograr la implementación de esta tecnología en la ciudad. Este valor económico debe ser valorado por el beneficio que genera la ejecución de proyecto debido al ahorro de energía que puede conllevar esta aplicación en la cuidad, el indicador de ahorro estará en función del valor de los kilovatios generados por el sistema, los cuales serán multiplicados por el valor económico de la unidad de energía producida por la empresa de energía de la cuidad. Colombia como estado derecho es una organización estatal, la cual está regida por un sistema de leyes y normas, siendo estas un fundamento jurídico de las autoridades y funcionarios a nivel nacional, es por ello que Bogotá como capital de la república es gobernada y liderada por entes del estado que por medio de sus acciones o labores diarias estipulan normatividades para el control de las distintas acciones ejecutadas para el beneficio de la cuidad, respecto a este proyecto, el enfoque es ambiental, técnico y económico relacionado directamente con las políticas, leyes y normas que enuncia el gobierno de Bogotá para promover su futura aplicación y beneficios, propuestos con la implementación de los elementos piezoeléctricos en Bogotá. 7.3 MARCO LEGAL

Evaluando el marco legal que es aplicable al proyecto, se identificaron las leyes que rigen las energías renovables y el ámbito constructivo, la cual abarca los pasos necesarios por los que pasa un proyecto en Bogotá para ser aprobado, esto se detalla a continuación:

Durante el mes de octubre del 2011, el congreso de la República de Colombia decretó mediante la ley 697 del 03 de octubre del 2001 se fomenta el uso racional y eficiente de la energía, se promueve la utilización de energías alternativas y se dictan otras disposiciones. Todo lo anterior está encaminado asegurar el abastecimiento energético pleno y oportuno, la competitividad de la economía colombiana, la protección al consumidor y la promoción del uso de energías no convencionales de manera sostenible con el medio ambiente y los recursos naturales. Esta ley fue reglamentada por el decreto 3683 de 2003.28

28

Congreso de la República de Colombia, 2001 Sistema de gestión de información y conocimiento en fuentes no convencionales de energia renovable en colombia. Obtenido de http://www1.upme.gov.co/sgic/?q=content/ley-697-de-2001

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De igual manera durante en el mes de mayo del 2014, el Congreso de la República de Colombia decretó mediante la ley 1715 del 13 de mayo del 2014 por medio de la cual se regula la integración de las energías renovables no convencionales al sistema energético nacional. El objeto de esta ley es promover el desarrollo y la utilización de las fuentes no convencionales de energía, principalmente aquellas de carácter renovable.29 Como finalidad de la ley se estableció el marco legal y los instrumentos para la promoción del aprovechamiento de las fuentes no convencionales de energía, todo esto encaminado al fomento de la inversión, investigación y desarrollo de las tecnologías limpias para producción de energía, las anteriores acciones tienen encaminado realizar una gestión eficiente de la energía y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Tomado de UPME (Unidad de Planeación Minero Energética UPME es una Unidad Administrativa Especial del orden Nacional, de carácter técnico, adscrita al Ministerio de Minas y Energía, regida por la Ley 143 de 1994 y por el Decreto número 255 de enero 28 de 2004).30 Con la ley 1508 de 2012 se estableció el régimen jurídico de las asociaciones público privadas. En base a esta ley el gobierno distrital de la cuidad de Bogotá cuenta con procedimiento para realizar de un proyecto. Es por ello que lo primero que se debe realizar es la Identificación de la situación, potencialidad o problema a intervenir, luego se debe realizar la formulación del proyecto el cual es evaluado por la Alcaldía, una vez estas sean revisadas por los miembros de la Alcaldía estos realizan su ponencia ante el consejo de Bogotá, el cual recibe un informe que contiene la información del proyecto, Para que un proyecto se convierta en acuerdo de la ciudad debe someterse a dos debates, el primero en una de las comisiones permanentes del concejo según el tema que aborde el proyecto, para este caso es la comisión primera la cual se encarga de ejercer funciones de control político y actividad normativa para el sector de movilidad y ambiente, una vez finalizado el primer debate debe pasar por el segundo debate el cual se realizara en la plenaria de la corporación. Una vez aprobado por los dos debates este proyecto regresara a la Alcaldía la cual se encargara de realizar la promulgación de la idea con la respectiva secretaria, quien se encargara de revisar los aspectos de factibilidad y se abrirá la licitación pública para la aplicación de la idea. 29

UPME, 2014. Obtenido de http://www.upme.gov.co/Normatividad/Nacional/2014/LEY_1715_2014.pdf 30

SI3EA (s.f.). Obtenido de http://www.si3ea.gov.co/Home/MarcoReglamentariodelasFNCEenColombia/tabid/80/language/en-US/Default.aspx

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8. METODOLOGÍA

Se elaboró una investigación documental la cual se realizó por medio de documentos, textos científicos y resultados obtenidos de la utilización de esta tecnología, la anterior investigación se desarrolló con la finalidad de obtener datos para la aplicación de la tecnología de piezoeléctrico en la cuidad de Bogotá.

Figura 10. Etapas metodológicas de la investigación.

Fuente: El Autor

Para el desarrollo de esta investigación se realizó la obtención de información por medio de las bases científicas, revistas, cartillas especializadas en el tema, y actas de congresos de ingeniería, esto con la finalidad de realizar una identificación de los sistemas piezoeléctricos en la infraestructura vial, mediante el uso de estudios realizados en los diferentes lugares del mundo donde se ha instalado este tipo de

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tecnologías y donde tendremos en cuenta las expectativas para su implementación y los resultados obtenidos una vez instaladas. Luego de haber realizado la captura de información se procedió con la lectura e interpretación de los datos e información encontrada de la aplicación y los beneficios que se obtuvieron por la aplicación de dicha tecnología en los diferentes lugares del mundo; como también se realizó la extracción de los factores y los posibles limitantes de la tecnología. Una vez conocida esta información se comenzó a realizar un sondeo por los distintos perfiles viales con los que cuenta la cuidad de Bogotá; por medio de los aforos realizados a las intersecciones se seleccionó el perfil transversal piloto, donde se inspecciono sus volúmenes de tránsito y el ancho del perfil. Es a partir de esta análisis que se determinó impactos ambientales que generara la aplicación de esta tecnología en la cuidad, con la finalidad de concluir sobre la viabilidad de su proyección en otros perfiles transversales y la profundización en este sistema de energías sostenibles. 8.1 TIPO DE ESTUDIO El desarrollo de esta investigación fue realizado con base en el tipo de estudio exploratorio metodológico empírico analítico cuantitativo, para comprender cada una de estas partes a continuación de explicará cada una con la finalidad de dar una mejor compresión del tipo de estudio que gobernó esta investigación. Cuando se habla de estudio exploratorio se hace referencia, a un estudio basado en la investigación un tema determinado o en la formulación de un problema de investigación31, que no ha sido profundizado en un campo determinado, abriendo la posibilidad la generar una investigación sobre el desarrollo de una suposición, donde la investigación realizada busca determinar un resultado preliminar del tema32. Partiendo de concepto se estableció que este tipo de estudio de adecua a las características de la investigación que se desarrolló en este documento, debido a que ha sido un tema poco profundizado en Sur América, siendo más concretos en la ciudad de Bogotá, llevándose a cabo mediante la formulación del problema que se evidencia en el capítulo 3. Procediendo a dar explicación a las características del tipo de estudio, cuando se habla de empírico analítico cuantitativo, se hace referencia a un estudio metodológico basado en las experiencias que ha generado la tecnología a partir de su implementación y en los hechos que se generaron a partir recolección de datos y de su posterior análisis de los resultados de modo cuantitativo, con el

31

Hidalgo, I. V. (18 de 12 de 2005). Gestiopolis. Obtenido de https://www.gestiopolis.com/tipos-estudio-

metodos-investigacion/ 32

Gerenciacarlos (19 de 05 de 2011). Obtenido de http://gerenciacarlos.zoomblog.com/archivo/2011/05/19/en-Que-Consisten-Los-Estudios-Explorat.html

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propósito de evaluar por medio de este la viabilidad del sistema piezoeléctrico para la generación de energías alternativas y sostenibles. 8.2 FUENTES DE INFORMACIÓN Para la realización de esta investigación, se hizo necesaria la consulta de diversas fuentes de información con la finalidad de hallar las características del sistema, los factores determinantes de la misma, sus diversos campos de aplicación, entre otros; a partir de esta búsqueda se hizo uso de fuentes de información secundarias. Las fuentes de información que fueron usadas para consulta y apoyo documental para la realización de esta investigación son secundarias, debido a son producto del análisis y extracción de información de estudios primarios realizados con anterioridad sobre la tecnología piezoeléctrica. Dentro de las cuales se destacan las siguientes:

Innowattech. (27 de 10 de 2016). Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il


International Association of Engineer. (04 - 06 de 07 de 2012). IAENG. Obtenido de http://www.iaeng.org/publication/WCE2012/

Sutrisno W. Ibrahim, a. W. (2012). Power Enhancement for Piezoelectric Energy Harvester. London, U.K: Proceedings of the World Congress on Engineering 2012 Vol II.

Medellín, R. N. (27 de 10 de 2016). RutaN Medellín. Obtenido de RutaN Medellín: http://rutanmedellin.org/es/actualidad/item/treevolt-sensores-que-generan-

energia

Orozco, E. S. (2014). Diseño de un Colector de Energía Piezoeléctrico (Energy Harvesting) Mediante Optimización Topológica que Maximice la Transformación de Energía Mecánica en Eléctrica Generada por un Ser Humano al Caminar. Medellín, Colombia. Obtenido de http://www.bdigital.unal.edu.co/47308/1/1128267719.2015.pdf

Dr. Lucy, E. (2010). Innowattech: Harvesting Energy and Data. Obtenido https://www.iroads.co.il/sites/default/files/mtsgt_1_innowattech_presentation_-lucy_edery-azulay.pdf

Secretaria de Movilidad. (2004). Cartilla de monitoreo tránsito y transporte urbano. Bogotá

IDU, I. D. (12 de 04 de 2016). IDU. Obtenido de http://app.idu.gov.co/geodata/IntenasMain/referencia.html

http://www.innowattech.co.il/

http://www.jreast.co.jp/e/development/press/20080111.pdf

http://www.iaeng.org/publication/WCE2012/

http://rutanmedellin.org/es/actualidad/item/treevolt-sensores-que-generan-energia

http://rutanmedellin.org/es/actualidad/item/treevolt-sensores-que-generan-energia

http://www.bdigital.unal.edu.co/47308/1/1128267719.2015.pdf

https://www.iroads.co.il/sites/default/files/mtsgt_1_innowattech_presentation_-lucy_edery-azulay.pdf


http://app.idu.gov.co/geodata/IntenasMain/referencia.html

http://app.idu.gov.co/geodata/IntenasMain/referencia.html

de 103

9. DISEÑO METODOLÓGICO

El diseño metodológico de esta investigación, se ejecutó en cuatro etapas interrelacionadas entre sí, las cuales serán descritas de manera independiente con la intención de comprender como se llevó a cabo el desarrollo de este documento. 9.1 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN El método de investigación usado para la elaboración de este proyecto, como ya se ha mencionado consiste en cuatro etapas, en la primera etapa se encuentra el enfoque metodológico empírico analítico, donde partiendo de las experiencias halladas a nivel mundial se realizó la formulación y planteamiento del problema, buscando determinar un resultado preliminar sobre la viabilidad de la instalación del sistema piezoeléctrico en un perfil transversal piloto. La segunda etapa, comprendió la investigación de la bibliográfica basada en fuentes de información secundarias, debido a que las fuentes documentales que se usaron como información base corresponden en su mayoría a artículos científicos realizados a partir de otras investigaciones con mayor profundización y amplitud en su aplicación, tal como es el caso de la empresa Innowattech33. La tercera etapa, se fundamentó en el análisis y comprensión de la información recolectada inicialmente desde el ámbito internacional, donde dichos datos fueron elementales para la determinación de factores necesarios para la aplicación en la ciudad de Bogotá; posteriormente se procedió al análisis de los datos suministrados por el aforo de volúmenes de transito realizado en la Bogotá en 36 estaciones maestras en el año 2014.34 Por último en la cuarta etapa, a partir del análisis de los volúmenes vehiculares se selección el perfil transversal piloto, el cual fue analizado de manera detalla para determinar su composición vehicular en un día de aforo, estableciendo el tipo de vehículos y la cantidad porcentual que los componen, seguido de una proyección que refleje que otros perfiles son actos para la instalación del sistema, en búsqueda de generar energías sostenibles en pro del medio ambiente.

33

Innowattech. (27 de 10 de 2016). Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il 34

Secretaria de Movilidad. (2004). Cartilla de monitoreo tránsito y transporte urbano. Bogotá.

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10. SISTEMAS IMPLEMENTADOS

10.1 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA A NIVEL MUNDIAL El escenario de los piezoeléctricos ha sido un tema recurrente en la búsqueda de la generación de energías sostenibles, lo cual ha venido siendo estudiado desde 1987 en adelante, en diferentes presentaciones de los cristales y con ellos varia su lugar de aplicación, donde sus aplicaciones son evaluadas mediante diferentes hipótesis siempre con el objetivo de recopilar y mejorar estudios anteriores, los cuales se convierten en una fuente esencial para la evaluación de puntos críticos de estos sistemas. Es por esto, que haciendo un recorrido de los avances y desarrollos de esta tecnología se encuentra que su primera aplicación se da en los campo aeronáuticos, médicos, automovilísticos y posteriormente en el sector vial; avanzando en esta línea cronológica se encuentra que 13 años más tarde en base a esta tecnología se desarrolla un dispositivo capaz de abastecer de energía a radios y a diferentes equipos usados por expedicioncitas. Fue en el 2006 cuando la empresa JR East empezó la primera fase y decidió emplear e instalar los piezoeléctricos en el piso de las registradoras de la estación Marunouchi del metro de Tokio, para el 2008 se llevó a cabo la segunda fase con la instalación del sistema en la estación de Yaesu de Tokio con la diferencia que en esta segunda fase se instalaron los dispositivos en las escaleras para obtener un mayor campo de acción. Sobre el 2007 dos arquitectos del Massachusetts Intitute of Technology, desarrollaron el sistema a un nivel superior donde para el funcionamiento del mismo se involucró a los peatones, mediante la creación de una loseta compuesta por piezoeléctricos para generar energía mecánica partiendo del principio básico de esta tecnología el cual se fundamenta en la frecuencia y peso, este fue uno de los primeros acercamientos reconocidos a nivel mundial puesto que esta idea innovadora gano el concurso de construcciones sostenibles promovido por Holcim en suiza en este mismo y se convirtió en el modelo base para la implementación. El mayor desarrollo de esta tecnología en el ámbito civil se dio en el 2010, cuando la empresa Innowattech decidió explorar en la parte vial, con un sistema integrado por piezoeléctricos capaz de generar energía eléctrica por medio de la vibración que es producida por el paso de los vehículos sobre la carpeta asfáltica. De los últimos acontecimientos que se tiene registro sobre la tecnología a nivel de Latinoamérica, se halla en el 2012 cuando en la ciudad de Medellín se hace la instalación de este sistema en un tramo vial cerca de un centro comercial, esta ciudad es el icono de desarrollo de la tecnología más cercano a Bogotá, puesto

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que su última invención se dio en el 2014 cuando deciden instalar piezoeléctricos en la suela de los zapatos. Se puede observar que empresas como JR East e Innowattech, dentro de sus investigaciones lograron determinar la cantidad de kW que les puede suministrar esta tecnología, mientras que JR Easten entre su fase 1 y 2 tuvo un incremento del más del 100% de la producción de energía esperada puesto que paso de producir 10 kW por día en su fase inicial, a 500 kW por día en la segunda etapa puesta en marcha en la estación de Yaesu y estiman que esta energía es capaz de encender un bombillo de 10W por 80 min. Por otra parte se tiene a Innowattech quien está catalogada como una de empresas pioneras en la invocación con respecto a la tecnología, dentro de sus pruebas piloto obtuvieron como resultado que en un tramo de 1km se generaban aproximadamente 200 kW por hora donde estimaron que era energía suficiente para iluminar el tramo, con el condicional que durante de la hora de aforo deben pasar más de 600 autobuses o camiones para aprovechar la presión que ejercerán dichos vehículos. Al comparar la producción de cada empresa, la cual se basa en un sistema instalado y lugar de ubicación diferente, pero que comparten el mismo principio básico de los piezoeléctricos, es aquí donde se evidencia la magnitud del desarrollo de la tecnología y como su presentación se convierte en un factor directamente proporcional con la eficiencia en la producción de la energía eléctrica. El resumen de toda la información anteriormente mencionada se encuentra condesa en la siguiente tabla:

Cuadro 2. Implementación piezoeléctrica a nivel mundial

Empresa Proyecto Ubicación Detalles Año de

aplicación Observaciones

Lord Corporation

MicroStrain Estados Unidos

Su principal mercado es la implantación de sensores piezoeléctricos en campos aeronáuticos, médicos, automovilísticos y en construcción.35

1987

Durante el desarrollo de la tecnología piezoeléctrica se han dado multiplex aplicaciones y una de ella fue la que desarrollo esta empresa, generación de electricidad por medio de vibraciones.

Scheider Electric

Continuum Control

Estados Unidos

El producto llevaba el nombre de iPower Generator, un dispositivo de mano que transformaba la energía mecánica en energía eléctrica mediante la tecnología piezoeléctrica. 36 Este funcionaba con tan solo hacer girar las manivelas del dispositivo para poder suministrar carga a los radios, y equipos que llevaba la expedicionista.

2000

Este es uno de los usos más comunes de esta tecnología a nivel mundial.

35

CORPORATION, L. (27 de 10 de 2016). LORD SENSING MicroStrain. Obtenido de LORD SENSING MicroStrain: http://www.microstrain.com/ 36

Electric, S. (28 de 10 de 2016). Scheider Electric. Obtenido de Scheider Electric: http://www.controlservices.com/documents/andover_continuum_catalogue.pdf

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JR East East Japan

Railway Company

Japón

La empresa JR East realizó la instalación de piezoeléctricos situadas en el paso de las registradoras de acceso a la estación de Marunouchi del metro de Tokio. Las primeras pruebas se realizaron entre los meses de Octubre y Noviembre del 2006, en este procesos se realizó la instalación de piezoeléctricos, la máxima cantidad de electricidad fue de 10 kW por día (Con esta energía se puede poner en servicio un bombillo de 100 W durante 1 minuto), según los aforos esta producción se debió al paso de 800,000 usuarios del metro37.

En el 2008 en los meses de Enero y Mayo se llevó a cabo la segunda prueba en la estación de Yaesu, ubicada también en Tokio, donde también se realizó la instalación de piezoeléctricos

2006

Esta tecnología es usada para alumbrar carteles luminosos informativos en las estaciones del metro.

37


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en las entradas de las registradoras y en escaleras, se amplió la zona de acción a 90 m² diez veces más alta que la primera realizada en la estación de Marunouchi, los resultados obtenidos fueron de 500 kW por día (con esta energía se puede poner en servicio un bombillo de 100 W durante 80 minutos).

James Graham,

Thaddeus Jusczyck

The Crowd Farm

Estados Unidos

Propusieron la creación de una loseta la cual genera energía mecánica por medio del peso de los peatones a través de materiales piezoeléctricos. El generador está incorporado en la loseta y funciona por el movimiento vertical producido por los peatones. La propuesta ganó un concurso sobre construcciones sostenibles promovido por Holcim en suiza en el año 2007, la propuesta ganadora fue el modelo a instalar en la

2007

Este tipo de tecnología ya se encuentra en uso en nuestro país gracias a una tesis desarrollada en la universidad nacional de Colombia sede Bogotá

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estación de tren en Turín, Italia, cada panel proporcionaba electricidad para 4 bombillos LED´s38.

Innowattech Haim

Abramovich Israel

Estos piezoeléctricos se instalan bajo la capa de pavimento asfaltico, la energía generada es utilizada para la iluminación de las vías y para monitorizar los datos de circulación. La primer prueba de esta tecnología se realizó en el 2010 en Israel, donde los elementos piezoeléctricos se instalaron a una profundidad de 0.20 m. Los resultados obtenidos durante la prueba piloto se demostró que en un tramo de 10 m lineales se generaban 2 kW por hora, energía suficiente para luminar ese mismo tramo de vida. Mediante extrapolaciones

2010

Esta tecnología es usada a nivel mundial, y es reconocida por su alta eficiencia.

38

Graham, T. J. (3 de 11 de 2016). Documents. Obtenido de Documents.mx: http://documents.mx/documents/footstep-electricity-ppt.html

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realizadas por los promotores del proyecto se obtuvo que si se realizaba esta prueba a lo largo de 1 Km, el sistema sería capaz de producir un promedio de 200 kW por hora, pero para lograr dicha meta el trafico aforado debería superar 600 autobuses o camiones para aprovechar la presión ejercida. La electricidad producida mantiene iluminada el tramo de vía y a las viviendas aledañas al proyecto. 39

Innowattech Haim

Abramovich Israel

Se realizó la instalación de placas piezoeléctricas deformables de (0.10X0.10) m los cuales se encuentran ubicados en los rieles. Son elementos que están sustituyendo las juntas entre las vigas y los rieles. El equipo está constituido por cableado, transformador y baterías; la capacidad de generación de los sistemas en vías ferroviarias donde

2010

Esta tecnología también puede ser instalada en aeropuertos, en las pistas de aterrizaje donde se puede aprovechar las vibraciones producidas por los aviones a la hora de despegar o aterrizar. También han sido instaladas en las

39


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circulen entre 10 y 20 trenes es alrededor de 120 kW por hora, esta energía puede ser aprovechada para el manejo de la señalización y de las casetas de control. 40

zonas de alta afluencia de personas, ubicándolas debajo de los espacios transitables así aprovechando al máximo la energía perdida durante el movimiento de los peatones mientras caminan, corren, bailan, entre otras.

Ruta N Calle 10A Medellín

Esta fue una idea desarrollada en la ciudad de Medellín, donde se realizó la instalación de piezoeléctricos en una avenida muy concurrida por los ciudadanos los fines de semana debido a las visitas generadas al centro comercial. Estos piezoeléctricos están basados en la tecnología de Innowattech y fue la primera implementación en Latinoamérica.41

2012 Tecnología aplicada

en Colombia.

40

Innowattech. (27 de 10 de 2016). Innowattech. Obtenido de www.innowattech.co.il 41

Medellín, R. N. (27 de 10 de 2016). RutaN Medellín. Obtenido de RutaN Medellín: http://rutanmedellin.org/es/actualidad/item/treevolt-sensores-que-generan-energia

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Universidad Nacional

Diseño de un Colector de

Energía Piezoeléctrico

(Energy Harvesting) Mediante

Optimización Topológica que

Maximice la Transformación

de Energía Mecánica en

Eléctrica Generada por

un Ser Humano al Caminar

Medellín

Se busca mejor la eficiencia y vida útil de los elementos plantados en los zapatos, dichos elementos son construidos con piezoeléctricos comerciales los PZT-5A y aprovechan el movimiento de las persona, este tipo de prototipos parte de la idea aprovechamiento y generación.42

2014 Tecnología aplicada

en Colombia.

Fuente: El Autor

42


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El tema sobre los materiales piezoeléctricos no solo ha sido tratado en documentos científicos en búsqueda de su aplicación, este sistema es parte de un debate en la actualidad, tanto a nivel internacional como nacional. Durante el Congreso Mundial de Ingeniería 2012 (World Congress on Engineering – WEC)43, se lleva a cabo en el Imperial College en Londres, Reino Unido del 04 al 06 de julio del mismo año; donde se tratan todo tipo de temas de ingeniería e informática; durante el WEC de este año se evaluaron y expusieron tres documentos investigativos relacionados a la generación de energía sostenible a partir de la implementación de material piezoeléctricos, dentro de estos se encuentra el artículo realizado por Sutrisno W. Ibrahim, and Wahied G. Ali “Power Enhancement for Piezoelectric Energy Harvester”44, documento en el que se habla de la recolección de la energía generada mediante los dispositivos medidos en tiempo real mediante el uso de LabVIEW y Matlab y asi tener una idea del modelo a trabajar, a raíz de esta investigación Sutrisno W. Ibrahim, and Wahied G. Ali concluyen que generación de energía mediante los piezoeléctricos tiene una potencia limitada y es por esto que se deben modificar los dispositivos microelectrónicos para mejorar el rendimiento, como también concluyeron que la trasferencia de potencia es directamente proporcional con el material del piezoeléctrico y sus propiedades. Por otra parte, Priyanshu Kumar en su documento “Piezo-Smart Roads45” publicado en la revista International Journal of Enhanced Research in Science Technology & Engineering, donde expone la importancia de dar respuesta a latente necesidad ambiental a nivel mundial con respecto al consumo y generación de energía sin generar ningún tipo de contaminación, a partir de sistemas amigables y obtener energías mucho más limpias y sostenibles, es por esto que Priyanshu Kumar propone como respuesta a esta necesidad el uso de materiales piezoeléctricos combinado con el aprovechamiento del tráfico vehicular, convirtiéndose en un dueto capaz de ser la clave para la creación e innovación de un dispositivo que dé solución a una problemática ambiental partiendo de sacar provecho de otro problema que aqueja a el 90% de las ciudades a nivel mundial el tráfico vehicular, este autor retoma como base de su artículo el diseño realizado por el profesor Haim Abramovich, del Institute of Technology en Haifa, Israel. Con conclusión de su documento Priyanshu Kumar propone crear consciencia sobre la generación de ideas que sean auto sostenible y amigable del medio ambiente, pero no deja de lado el mayor inconveniente que tiene este sistema en cuanto a su

43


44 Sutrisno W. Ibrahim, a. W. (2012). Power Enhancement for Piezoelectric Energy Harvester. London, U.K:

Proceedings of the World Congress on Engineering 2012 Vol II . 45

Aligarh Muslim, E. E. (2013). Piezo-Smart Roads. India: International Journal of Enhanced Research in Science Technology & Engineering, ISSN: 2319-7463.

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financiación por el elevado costo que conlleva su implementación, es por ello que Priyanshu Kumar propone reducir el costo de la generación de energía a futuro. Desde el punto de vista nacional se encontró el estudio realizado en Medellín el año 2012 por el Ingeniero Esteban Sepúlveda Orozco, en su documento Diseño de un Colector de Energía Piezoeléctrico (Energy Harvesting) Mediante Optimización Topológica que Maximice la Transformación de Energía Mecánica en Eléctrica Generada por un Ser Humano al Caminar46, del cual se puede encontrar una breve reseña en el cuadro 2 de este documento. Esta tecnología al igual que todo avance que represente un bien para la sociedad y el medio ambiente, en la actualidad está cobrando mayor importancia en búsqueda del desarrollo de sistemas alternos que suplan las necesidades básicas mediante el uso de tecnologías amigables.

10.2 COMPARACIÓN DE IMPLEMENTACIONES

De la información existente de los sistemas que han sido implementados en diferentes países a nivel mundial se seleccionaron los siguientes proyectos, debido a que fueron ejecutados en el ámbito vial y energético, como también son investigaciones que dentro de sus documentos de consulta si existe información sobre sus desarrollos de manera clara y caracterización de los factores para la eficiencia del sistema implementado, siendo esto un componente elemental en la elección de estos proyectos para el análisis de su implementación. Los proyectos que se analizaron fueron el de la Comisión de Energía de California47 y el proyecto del sistema de Vehículos Waynergy48 desarrollado por la empresa Waydip de Portugal y por el Laboratorio de Pavimentos Mecánica Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Coimbra, donde su principal fundamentación es la utilización de materiales piezoeléctricos para la generación de energías sostenibles. Haciendo un paralelo de las características principales de cada uno de estos sistemas, se evidencian las siguientes diferencias:

46

Orozco, E. S. (2014). Diseño de un Colector de Energía Piezoeléctrico (Energy Harvesting) Mediante Optimización Topológica que Maximice la Transformación de Energía Mecánica en Eléctrica Generada por un Ser Humano al Caminar. Medellín, Colombia. Obtenido de http://www.bdigital.unal.edu.co/47308/1/1128267719.2015.pdf 47

Commission, C. E. (2014). ASSESSMENT OF PIEZOELECTRIC MATERIALS FOR ROADWAY ENERGY HARVESTING. California: Enero.

48 Ferreira, F. D. (2011). SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NOS PAVIMENTOS

RODOVIÁRIOS. Coimbra, Portugal.

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Cuadro 3. Análisis comparativo

Ítem evaluador Comisión de Energía de

California Sistema de Waynergy

Vehículos

Objetivo del sistema y presentación

Evaluar la efectividad de 3 proveedores de esta tecnología, para la generación de energía eléctrica.

Este sistema busca generar energía eléctrica, mediante la instalación de materiales piezoeléctricos en reductores de velocidad depositados sobre la superficie de la carretera.

Lugar de instalación del sistema

El sistema empleado en este proyecto será instalado en calles de la ciudad de California, se basa en el principio de la empresa Innowattech, donde el dispositivo es instalado a una profundidad de 5cm aproximadamente desde la capa de rodadura de la vía, dichos mecanismos están conectados mediante cableado que será el conductor hacia el lugar de almacenamiento de la energía.49

El prototipo que plantea este proyecto será instalado en la ciudad Covilha con unas dimensiones 0,7x0,8x0,2 m3, el cual está instalado dentro de los reductores de velocidad y es activado con el paso de las llantas de los vehículos.50

Factores que influyen en el costo

de la tecnología

Cuando se evalúan los factores que tiene incidencia directa en el costo de la tecnología en ambos proyectos se determinó que este depende de:

La potencia del módulo instalado, es una de las características principales del costo, en cuanto se desee una mayor generación de energía, mayor potencia deberá tener este dispositivo y por ende su valor se elevara.

La vida útil que garantice el proveedor del sistema, a mayor tiempo generara su instalación un mayor costo.

49

Commission, C. E. (2014). ASSESSMENT OF PIEZOELECTRIC MATERIALS FOR ROADWAY ENERGY HARVESTING. California: Enero. 50

Ferreira, F. D. (2011). SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NOS PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS. Coimbra, Portugal.

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Ítem evaluador Comisión de Energía de

California Sistema de Waynergy

Vehículos

Cada sistema quiere un mantenimiento, para garantizar su óptima funcionalidad.

Según el tipo de dispositivo y la forma de funcionalidad el valor de instalación de sistema varía.

Resultados de la investigación

Con este sistema, dentro de esta investigación lograron estimar a partir del análisis de los datos suministrados por los proveedores de la tecnología una producción de energía de 0.20 / kWh. A partir de los datos obtenidos, determinaron que el análisis detallado del tráfico vehicular acompañado del peso de los vehículos es la clave del éxito del sistema piezoeléctrico. Por último esta investigación concluyo que la vida útil estimada para el sistema debe ser revaluada, mediante una experiencia real para así garantizar un tiempo estimado prudente.51

Con este dispositivo, se estima una producción de energía de 3,97kw por hora, con una velocidad promedio de 25km/h, la cual depende del lugar piloto seleccionado puesto que obligaba a los conductores a reducir su velocidad. Lo cual, se conlleva a determinar que se debe instalar en un lugar donde no exista una restricción de velocidad, pero como este sistema se basa en los reductores de velocidad es aquí donde se logró identificar la relación directamente proporcional existente entre la velocidad y la producción de energía. Adicionalmente, se identificó la deformación excesiva del pavimento donde fueron instalados los dispositivos.52

Fuente: El Autor

Analizando estos dos proyectos, ejecutados de manera distinta en su forma de instalación del material piezoeléctrico y los criterios básicos que fueron comparados, podemos observar que independiente del mecanismo que se use, en ambos proyectos la velocidad y el tráfico del lugar determinado para las pruebas piloto es esencial en la eficiencia esperada del sistema y por tanto en la

51

Commission, C. E. (2014). ASSESSMENT OF PIEZOELECTRIC MATERIALS FOR ROADWAY ENERGY HARVESTING. California: Enero. 52


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producción de energía, adicionalmente los costos son evaluados bajos los mismos criterios puesto que son indicadores dicientes de los dispositivos.

10.3 IMPACTOS AMBIENTAL, TÉCNICO Y ECONÓMICO A lo largo de las distintas aplicaciones de los materiales piezoeléctricos podemos evidenciar que esta tecnología surgió con la necesidad de generar energías renovables utilizando distintas las actividades diarias de la población mundial, esta tecnología ha sido desarrollada por las grandes potencias las cuales se han visto en la necesidad de mitigar el impacto ambiental por las energías convencionales, a lo largo de la historia países como Estados Unidos, China, Japón, Alemania, Francia, Corea del Sur, Inglaterra, Rusia, India e Israel han realizado más de 19.662 publicaciones relacionadas con las multiplex aplicaciones de la tecnología en los distintos hábitos diarios del ser humano.53 En las distintas publicaciones de países como Estados Unidos, Italia e Israel han enfocado su investigación a la generación de energías renovables por el medio del tráfico diario de sus autopistas, de esta manera creando autopistas auto sostenibles gracias a la generación de energía la cual es utilizada para los alumbrados públicos y las distintas señales de tránsito en sus zonas de injerencia. Cuando hablamos del concepto técnico debemos denotar que sin importar el país de aplicación estos no sufrieron mayores modificaciones, por lo contrario en las distintas aplicaciones se han conservado los estándares de instalación y de funcionamiento. Es por ello que los conceptos técnicos se basan en la instalación de los materiales piezoeléctricos bajo la estructura del pavimento todo esto para aprovechar las vibraciones que generan los vehículos al pasar por las áreas de aferencia de los paneles instalados, una vez instalados estos paneles son conectados por medio de un cableado el cual cumple la función de transportar la energía producida por los paneles para ser almacenada en baterías de almacenamiento las cuales se encargan de almacenar y transportar esta energía a los distintos elementos que estén conectados y que demanden energía. Las energías renovables han crecido con la necesidad de mitigar y aminorar los impactos ambientales que se generaron a lo largo del tiempo por el uso de energías convencionales y por las altas tasas de contaminación que se generan por las distintas actividades que realiza el hombre en sus actividades diarias, es por ello que tecnologías como los piezoeléctricos muestra grandes ventajas en las energías renovables. Los piezoeléctricos no emiten gases de efecto invernadero, siendo esta una solución más limpia y amigable con el medio ambiente, al contrario de las fuentes de energía convencional esta tecnología es inagotable debido a su adaptación a los distintos ciclos a los que se ve expuesta, lo cual es

53

Gobierno de España - Ministerio de ciencia e innovacion. (2010). Boletín VT. España.

de 103

esencial para obtener un sistema energético sostenible sin afectar a las a las futuras generaciones. La comunidad internacional ha entendido la obligación de innovar en tecnologías renovables, lo cuales han hecho que estas energías sean competitivas con las energías convencionales, lo anterior se ha logrado gracias a las múltiples aplicaciones y a sus buenos resultados, lo cual constituyen a las energías renovables con una solución sostenible ambientalmente como económicamente para mover las industrias a nivel mundial. En el caso de los piezoeléctricos la energía se produce por el aprovechamiento de la energía captada por el tránsito de los vehículos a lo largo de los paneles instalados, este tipo de energía estaría disponible a lo largo del día gracias a la afluencia de vehículos en los perfiles viales donde se encuentra esta tecnología, a diferencia de otras energías renovables que están sometidas a ciclos de producción. El desarrollo de la tecnología que involucra los piezoeléctricos será de gran importancia a lo largo del tiempo gracias a los datos obtenidos en los distintos proyectos realizados a nivel mundial, sin embargo es la carencia de información económica disponible limita y reduce las alternativas para la evaluación del costo beneficio de los proyectos de inversión a mediana y larga escala. Alguno de los costos que se conocen son los implementados por el centro tecnológico Innowattech en Israel el cual fue instalado por un kilómetro y contó con 6250 generador con un costo de US$ 500.000 siendo este el caso más sonado y con mayor información a nivel de trabajos implementados en perfiles.54 10.4 REFERENTES PARA LA IMPLEMENTACIÓN

Al analizar las diferentes implementaciones presentadas en este capítulo, tanto en su forma como en los resultados obtenidos del uso de la tecnología piezoeléctrica a nivel mundial y centrándonos en aquellas que involucran los vehículos, como herramienta principal del sistema, se extrajo que existen factores determinantes para que el sistema llegue a la eficiencia esperada, los cuales serán retomados para la elección del perfil transversal piloto, dentro de los cuales se encontraron los siguientes:

Volumen de tráfico vehicular constante, aproximado de 600 vehículos pesados por hora55

54

Hernández, C. M. (2011). VALORACIÓN DE LA CAPACIDAD DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR MEDIO DE UN DISPOSITIVO CON EFECTO PIEZOELÉCTRICO EN LAS ENTRADAS VEHICULARES DE LA SEDE CENTRAL DE LA UIS. Bucaramanga.

55 Dr. Lucy, E. (2010). Innowattech: Harvesting Energy and Data. Obtenido de


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Tránsito de vehículos pesado

Aforo de número de vehículos, para conocer el volumen máximo

Ancho de la vía mayor a 22m.

Condiciones para instalación

Costo de implementación La tecnología de Innowattech plantea que en una vía de 1 km carril de carretera se pueden producir 250KWh, este valor fue obtenido con base en generadores están incrustados a lo largo de la vía en dos filas. Con un tránsito aprox. a 600 vehículos pesados por hora. Esta tecnología que se dispone debajo de la superficie del pavimento, consistiendo en unas pastas de plástico con almohadillas de producción de energía de Innowattech56, estos elementos son instalados en los guardarruedas del carril en el que se desea realizar dicha implementación. El costo para 1 km de instalación está en US$650.250, el anterior valor cubre la implementación del sistema en cuanto a los sistemas de recolección, almacenamiento, distribución y obra civil.

56

Dr. Lucy, E. (2010). Innowattech: Harvesting Energy and Data. Obtenido de https://www.iroads.co.il/sites/default/files/mtsgt_1_innowattech_presentation_-lucy_edery-azulay.pdf

de 103

11. IMPLEMENTACIÓN DE UN PERFIL TRANSVERSAL

11.1 SELECCIÓN DE PERFIL TRANSVERSAL PILOTO

Para el desarrollo de esta investigación se planteó la selección de un perfil transversal piloto, en una de las principales vías de la ciudad de Bogotá, el cual sea capaz de cumplir con los requisitos básicos que solicita este tipo de tecnología con respecto a los volúmenes vehiculares y al tipo de vehículos que transita en dicha intersección. Partiendo de esta necesidad, se inició la búsqueda de la información base de cada una de las arterias viales de la ciudad, por lo cual se tomó como base de información la Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano del año 201457 del Secretaria de Movilidad, donde se encuentran analizados los datos tomados en campo sobre los parámetros de tránsito y transporte, mediante el uso de estudios de tránsito, donde se presenta el aforo de 36 estaciones las cuales estuvieron bajo estudios durante las 24 horas del día, con la finalidad de poder determinar la variación del tránsito presente en cada uno de estos perfiles transversales. Dicha recopilación de información fue realizada por el contratista la Unión Temporal mediante el conteo del 100% de los vehículos que transitaron en la vía analizada, estos fueron agrupados en periodos de 15 minutos debido a la magnitud de aforo realizados, adicionalmente se encuentra identificadas las calzadas rápidas y lentas del punto donde se realizaron la toma de datos. En cuanto al conteo de volúmenes, se realizó de acuerdo al lugar por donde accedan a la vía principal. A continuación se relaciona la tabla resumen de las estaciones analizadas:

Tabla 2. Listado de estaciones

ZONA NODO NOMENCLATURA CATASTRO DESCRIPCIÓN

1 15151 AK_19_X_AC_127 INDICADOR MINISTERIO



29225 KR_13_X_AC_53 INDICADOR MINISTERIO

1

3493 AK_45_X_AC_170 MAESTRA BÁSICA



57


de 103

ZONA NODO NOMENCLATURA CATASTRO DESCRIPCIÓN



19124 AC_100_X_TV_60 MAESTRA BÁSICA


2



20173 AC_26_X_TV_93 MAESTRA BÁSICA



26484 KR_68B_X_AC_24_Y_AC_24A MAESTRA BÁSICA


33144 AK_86_X_AC_43_S MAESTRA BÁSICA



46626 KR_77G_X_CL_59_S MAESTRA BÁSICA

47160 AC_45A_S_X_AK_68 MAESTRA BÁSICA


3



26983 KR_13_X_AC_63 MAESTRA BÁSICA




56123 AC_20_S_X_KR_3_E MAESTRA BÁSICA

4

25654 AK_24_X_CL_66_Y_AC_68 MAESTRA BÁSICA


34013 AC_20_X_TV_39BISA MAESTRA BÁSICA



5

52129 AC_68_S_X_AK_51 MAESTRA BÁSICA

57083 AC_60A_S_X_KR_19C MAESTRA BÁSICA

71518 KR_14_X_CL_84_S MAESTRA BÁSICA

Fuente: Secretaria de Movilidad. (2004). Cartilla de monitoreo tránsito y transporte urbano. Bogotá. (Anexo técnico concurso de méritos SDM-CM-PTS-055-2013)

Cuando se hace un estudio de este tipo, es prioritario realizar una clasificación de los diferentes tipos de vehículos que existen y pueden transitar por la vía a evaluar, para el caso de la Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano determinaron 17 clases de vehículos, incluidas las motos y bicicletas, así:

de 103

Figura 11. Clasificación vehicular parte 1.

Fuente: Secretaria de Movilidad. (2004). Cartilla de monitoreo tránsito y transporte urbano. Bogotá.

de 103

Figura 12. Clasificación vehicular parte 2.

Fuente: Secretaria de Movilidad. (2004). Cartilla de monitoreo tránsito y transporte urbano. Bogotá.

de 103

Adicional a esta clasificación principal realizada para los vehículos, se tiene una categorización por tipología vehicular que será fundamental en la lectura y análisis de los datos recopilados, donde están catalogados de la siguiente manera:

Figura 13. Clasificación vehicular por tipología.

Fuente: Secretaria de Movilidad. (2004). Cartilla de monitoreo tránsito y transporte urbano. Bogotá

Como ya se había mencionado, fueron seleccionadas estaciones maestras a lo largo de la ciudad, ubicadas en las 5 zonas que comprenden norte, occidente oriente, centro y sur, como se evidencia en la figura 14.

de 103

Figura 14. Mapa de localización de estacione.


de 103

11.2 PARÁMETRO DE SELECCIÓN DEL PERFIL

Durante el proceso de análisis que se ha realizado a lo largo de esta investigación, se determinaron los factores determinantes que debe cumplir el perfil transversal que supla los requerimientos que exige la tecnología piezoeléctrica para su funcionamiento en las vías, los cuales son:

Frecuencia vehicular.

Peso, vehículos pesados (camiones).

Volumen de tráfico vehicular constante, aproximado de 600 vehículos pesados por hora.58

Alto volumen de tráfico de vehículos livianos con frecuencia constante.

Ancho de vía mayor a un perfil vial V4. Cuando se planteó el desarrollo de esta investigación en pro de la elección del perfil transversal vial en Bogotá, se contemplaron 3 vías principales en la ciudad, como lo son la avenida Boyacá, la carrera 30 y la avenida 68, puesto que manejan un gran volumen vehicular de tráfico pesado, donde el peso que ejercerá el vehículo sobre el material piezoeléctrico será determinante para el éxito del sistema, adicionalmente son perfiles viales amplios que facilitan la instalación y mantenimiento. Para decidir cuál de las 3 vías que fueron planteadas para este estudio es la adecuada estas deben cumplir a cabalidad con los requisitos básicos, se partió de la información de tránsito suministrada por la Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano del año 2014, donde en asesoría externa del Ingeniero Pedro Sosa, especialista en Diseño de Vías urbanas, Tránsito y Transporte, se inició un proceso de análisis de las tablas resumen de las 36 estaciones de cada uno de los trimestres analizados en determinar la viabilidad de las 3 posibles vías mencionadas inicialmente o determinar la nueva vía según la información encontrada. Es entonces, donde se extrajeron de la cartilla las tablas trimestrales de todas las estaciones maestras tanto para los días típicos y atípicos para evaluar cual estación cumple con los estándares de transito e infraestructura vial, las cuales se relacionan en el anexo 1 en medio magnético. Analizando las tablas del anexo 1 correspondientes a los aforos realizados en los trimestres en el año 2004 en las estaciones maestras; se logró seleccionar el perfil transversal piloto a partir de la comparación de las estaciones existentes con mayor volúmenes mixtos totales, aunque se evidencian varias estaciones con un

58


de 103

número considerable, se realizó una mayor selección donde se dio prioridad a aquellas estaciones que tuvieran un porcentaje mayor a 4% en CA (camiones) y mayor a superior a 44% en L (vehículos livianos). Para la selección definitiva del perfil transversal piloto, se tomaron en consideración 4 estaciones de las 35 consignadas en las tablas del anexo 1, bajo el primer criterio anteriormente mencionado (volúmenes mixtos totales) mediante la comparación entre sus valores en cada una de las 5 tablas del anexo 1, así: Tabla 3. Análisis comparativo entre intersecciones, para selección de perfil transversal piloto.

Nodo

y zona

Intersección Vol.

mixto total

Periodo No.1

Periodo No.2

Periodo No.2

% CAM

% LIV

% CAM

% LIV

% CAM

% LIV

Tabla 1 anexo 1

26213 - Z 2

AK_68_X_AC_26 324.341 1,9 63,8 3,1 76,1 2,2 69,8

27020 - Z 2

AK_72_X_AC_17 279.521 5,8 45,6 8,6 64,6 6,3 52,6

32883 - Z 4

AK_68_X_AC_9 290.994 2,1 41,0 4,6 66,5 2,6 53,9

75264 - Z 4

AK_30_X_AC_53 288.420 1,8 62,3 4,6 74,9 1,7 63,7

Tabla 2 anexo 1

26213 - Z 2

AK_68_X_AC_26 333.480 1,5 63,5 3,6 76,4 2,4 64,5

27020 - Z 2

AK_72_X_AC_17 260.514 5,4 47,1 12,7 61,1 8,5 45,7

32883 - Z 4

AK_68_X_AC_9 290.643 3,1 43,8 5,7 62,5 3,5 47,7

75264 - Z 4

AK_30_X_AC_53 294.201 2,0 64,2 4,6 76,7 2,4 62,0

Tabla 3 anexo 1

26213 - Z 2

AK_68_X_AC_26 331.852 2,3 64,0 4,3 75,4 3,0 63,3

27020 - Z 2

AK_72_X_AC_17 275.512 5,2 44,8 11,1 56,1 6,2 46,7

32883 - Z 4

AK_68_X_AC_9 296.538 3,1 42,1 5,6 63,8 3,7 46,9

75264 - Z 4

AK_30_X_AC_53 302.994 1,9 62,3 4,8 76,1 2,3 60,5

Tabla 4 anexo 1

26213 - Z 2

AK_68_X_AC_26 294.817 2,8 71,9 2,8 77,1 0,9 81,0

27020 AK_72_X_AC_17 274.421 6,6 59,1 6,6 65,4 3,9 68,8

de 103

Nodo

y zona

Intersección Vol.

mixto total

Periodo No.1

Periodo No.2

Periodo No.2

% CAM

% LIV

% CAM

% LIV

% CAM

% LIV

- Z 2

32883 - Z 4

AK_68_X_AC_9 300.642 3,1 58,1 3,5 67,8 2,5 68,6

75264 - Z 4

AK_30_X_AC_53 281.192 3,0 73,2 2,9 76,0 2,0 79,8

Tabla 5 anexo 1

26213 - Z 2

AK_68_X_AC_26 296.388 2,9 76,0 2,8 76,9 2,0 79,2

27020 - Z 2

AK_72_X_AC_17 273.010 6,2 58,6 7,2 59,9 5,6 63,2

Fuente: El Autor A partir de los datos suministrados por la tabla 2, se logró determinar la intersección adecuada para la implementación del sistema piezoeléctrico, basados en los porcentajes presentados por cada una de las intersecciones para el paso de los vehículos pesados - camiones, analizando los tres periodos de estudio; siendo este un criterio fundamental para asegurar el éxito y eficiencia de sistema. La intersección que se seleccionó fue Avenida Carrera (AK) 72 con (X) Avenida Calle (AC) 17, aunque no tiene el volumen mixto total mayor de las 4 estaciones se tomó criterio principal para la selección de este perfil el mayor porcentaje de camiones (%CAM), al comparar los valores registrados en la tabla 2, se observó que esta estación tiene valores superiores en el %CAM, con respecto a las demás intersecciones evaluadas; adicionalmente la intersección AK_72_X_AC_17, cumple con el criterio de vehículos livianos mayor al 44% (valores resaltados en color azul) del total de vehículos y siendo evaluada en cuanto al ancho del perfil vial es mayor al mínimo requerido por un perfil vial V4. A partir de este análisis realizado se determinó, que dentro de los 35 perfiles existentes en el estudio realizado en la ciudad de Bogotá en el año 2014 publicados en la Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano, el perfil que cumple con las características buscadas es el que se encuentra ubicado en la Av. Boyacá con Av. calle 17, identificado en la figura 15 y 16.

de 103

Figura 15. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (mapa), escalada indeterminada.

Fuente: Google Maps. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/@4.6489938,74.1263217,759m/data=!3m1!1e3

Figura 16. Imagen de ubicación satelital de la intersección (tierra) escalada indeterminada

Fuente: Google Maps. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/@4.6489938,-74.1263217,759m/data=!3m1!1e3

de 103

Este perfil cuenta con 4 accesos en diferentes sentidos (norte, sur, occidente y oriente), los cuales a su vez fueron clasificados en calzadas lentas y rápidas o de Transmilenio, donde estas últimas se identificaron con una B, según el código de accesos usado.

Figura 17. Esquema de localización y movimientos.


Este perfil consta de una intersección entre la avenida carrera 72 conocida como la Av. Boyacá y con la Av. calle 17, ubicada en la zona sur occidental como lo muestra la figura 23 mapa de localización de estaciones; donde la Av. Boyacá permite tráfico vehicular mixto con dos calzada por cada uno de los sentidos (norte - sur), donde cada calzada está compuesta por dos carriles, identificados en la figura 26 como movimientos de aforo 1, 1B, 2 y 2B usadas para tráfico mixto.

ESQUEMA DE LOCALIZACIÓN Y MOVIMIENTOS

de 103

Por otra parte la Av. calle 17, consta de una calzada por cada uno de los sentidos (oriente - occidente), donde cada calzada está compuesta por dos carriles, y sirve para el tráfico vehicular mixto; los movimientos fueron identificados 3 y 4, como se observan en la figura 26. A continuación de muestra un registro fotográfico de los 4 accesos que componente este perfil transversal:

Registro Fotográfico

Ilustración 1. Fotografía del acceso norte (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano).

Ilustración 2. Fotografía del acceso sur (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano).

Ilustración 3. Fotografía del acceso occidente (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano).

Ilustración 4. Fotografía del acceso oriente (extraída por el autor del informe base de Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano).

de 103

Se tomó como información base, el aforo ejecutado por la Unión Temporal Movilidad para la Cartilla de Monitoreo Tránsito y Transporte Urbano, realizado el día sábado 30 de agosto de 2014, correspondiente al Anexo 2 - Volúmenes vehiculares de tránsito en estaciones maestras básicas consolidado días atípicos tercer trimestre [22/07/2014 - 21/10/2014], el cual refleja un volumen mixto total aforado de 273.010 vehículos, dicho volumen se compone por los aforos realizados en cada uno de sus 4 accesos, medidos con un intervalo de conteo de 15 minutos, como lo evidencia el anexo 2 digital. El anexo 2 digital, se puede evidenciar el aforo completo que se le realizó a la intersección ya identificada como AK_72_X_AC_17, en el cual se evidencia el sentido evaluado (1, 1B, 2, 2B, 3 y 4) (figura 17), los 18 tipos de vehículos posibles que pueden pasar por la intersección, el cálculo de su factor de equivalencia y la observaciones relevantes que se presentaron en horas determinadas; la clasificación que se manejó para la identificación vehicular y los coeficientes de equivalencia están dados en la tabla 3.

Tabla 4. Tipología vehicular y factores de equivalencia por tipo de vehículo

Tipología Vehicular Abreviación Factor de equivalencia (FE)

Livianos L 1

Colectivo (Pequeño y grande) C 2

Buseta/ Busetón BT 2

Buses (Corto y largo) B 2

Alimentador AL 2

Articulado AT 2,5

Biarticulados BA 2,5

Especial ESP 2

Intermunicipal INT 2

Camiones de dos ejes pequeños C2P 2,5

Camiones de dos ejes grandes C2G 2,5

Camiones de tres y cuatro ejes C3-C4 2,5

Camiones de 5 ejes C5 2,5

Camiones de más de 5 ejes >C5 2,5

Motos M 0,5

Bicicletas BIC 0,3


de 103

Fue a partir del anexo 2 (aforo total), donde se determinó que esta intersección tuvo un volumen total aforado de 273.010 vehículos mixtos, compuesto de la siguiente manera:

Figura 18. Composición vehicular estación AK_72_X_AC_17.

Fuente: El Autor

A partir de la figura 18, se determinó que el 62,6% corresponde a vehículos livianos, el 20,5% a motos, el 9,9% a transporte público donde no se registró presencia de articulados y/o biarticulados, el 6,3% corresponde a camiones y el 0,7% a bicicletas. Adicionalmente se halló que las horas de mayor demanda están comprendidas entre las 7:30-08:30, 12:30-13:30 y 16:00-17:00 horas.

Para determinar cuál de sus 4 accesos, es más representativo para el perfil transversal en el total del volumen aforado, se realizó un análisis independiente de cada acceso a partir del aforo total presente en el anexo 2 digital, donde se compararon las horas de mayor demanda de cada uno, evidenciando los resultados obtenidos en las tablas de la 5 a la 12.

63%

5% 0% 1%

4%

6%

20%

1%

Composición vehicular estación AK_72_X_AC_17

L

TPC

TPM

ESP

INT

CAM

M

BIC

de 103

11.2.1 ACCESO NORTE EN LA CALZADA LENTA - 1

Tabla 5. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 1, extraído del anexo 3 digital.

L TPC TPM ESP INT CAM M BIC MIXTOS

TOTAL PERIODO DE TOMA

14.633 2.598 0 305 802 1.968 3.723 88 24.117

61% 11% 0% 1% 3% 8% 15% 0% 100%

VHMD PERIODO 1 803 204 0 27 61 135 188 11 1.429

07:30-08:30 56% 14% 0% 2% 4% 9% 13% 1% 100%

VHMD PERIODO 2 684 95 0 7 22 139 227 0 1.174

12:30-13:30 58% 8% 0% 1% 2% 12% 19% 0% 100%

VHMD PERIODO 3 580 108 0 9 9 58 218 0 982

16:00-17:00 59% 11% 0% 1% 1% 6% 22% 0% 100%

Fuente: El Autor

11.2.2 ACCESO NORTE EN LA CALZADA RÁPIDA - 1B

Tabla 6. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 1B, extraído del anexo 4 digital.



31.496 820 0 447 330 679 12.338 41 46.151

68% 2% 0% 1% 1% 1% 27% 0% 100%

VHMD PERIODO 1 1.533 0 0 17 1 39 476 5 2.071

07:30-08:30 74% 0% 0% 1% 0% 2% 23% 0% 100%

VHMD PERIODO 2 1.535 60 0 18 30 31 907 0 2.581

12:30-13:30 59% 2% 0% 1% 1% 1% 35% 0% 100%

VHMD PERIODO 3 1.641 68 0 13 25 49 745 2 2.543

16:00-17:00 65% 3% 0% 1% 1% 2% 29% 0% 100%

Fuente: El Autor

de 103

11.2.3 ACCESO SUR EN LA CALZADA LENTA - 2




22.352 4.560 14 382 2.592 3.691 6.662 204 40.457

55% 11% 0% 1% 6% 9% 16% 1% 100%

VHMD PERIODO 1 1.176 276 1 17 133 229 734 16 2.582

07:30-08:30 46% 11% 0% 1% 5% 9% 28% 1% 100%

VHMD PERIODO 2 1.148 256 1 9 145 189 410 11 2.169

12:30-13:30 53% 12% 0% 0% 7% 9% 19% 1% 100%

VHMD PERIODO 3 1.102 214 3 23 119 174 265 14 1.914

16:00-17:00 58% 11% 0% 1% 6% 9% 14% 1% 100%

Fuente: El Autor

11.2.4 ACCESO SUR EN LA CALZADA RÁPIDA - 2B

Tabla 8. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el acceso 2B, extraído del anexo 6 digital.



34.895 165 0 419 238 667 14.068 135 50.587

69% 0% 0% 1% 0% 1% 28% 0% 100%

VHMD PERIODO 1 2.957 9 0 33 11 42 1.751 7 4.810

07:30-08:30 61% 0% 0% 1% 0% 1% 36% 0% 100%

VHMD PERIODO 2 1.771 2 0 16 16 16 621 7 2.449

12:30-13:30 72% 0% 0% 1% 1% 1% 25% 0% 100%

VHMD PERIODO 3 1.643 14 0 8 8 49 519 7 2.248

16:00-17:00 73% 1% 0% 0% 0% 2% 23% 0% 100%

Fuente: El Autor

de 103

11.2.5 ACCESO OCCIDENTE EN LA CALZADA LENTA - 3




34.223 2.521 17 337 3.063 5.811 9.253 753 55.978

61% 5% 0% 1% 5% 10% 17% 1% 100%

VHMD PERIODO 1 2.407 164 0 21 188 359 821 82 4.042

07:30-08:30 60% 4% 0% 1% 5% 9% 20% 2% 100%

VHMD PERIODO 2 1.928 123 1 35 183 374 610 56 3.310

12:30-13:30 58% 4% 0% 1% 6% 11% 18% 2% 100%

VHMD PERIODO 3 1.905 151 1 7 169 250 519 24 3.026

16:00-17:00 63% 5% 0% 0% 6% 8% 17% 1% 100%

Fuente: El Autor

11.2.6 ACCESO ORIENTE EN LA CALZADA LENTA - 4




33.270 2.779 6 403 4.315 4.336 9.809 802 55.720

60% 5% 0% 1% 8% 8% 18% 1% 100%

VHMD PERIODO 1 1.596 185 0 14 274 303 538 21 2.931

07:30-08:30 54% 6% 0% 0% 9% 10% 18% 1% 100%

VHMD PERIODO 2 2.022 147 0 24 243 359 808 86 3.689

12:30-13:30 55% 4% 0% 1% 7% 10% 22% 2% 100%

VHMD PERIODO 3 1.807 145 0 16 239 195 573 37 3.012

16:00-17:00 60% 5% 0% 1% 8% 6% 19% 1% 100%

Fuente: El Autor

de 103

11.2.7 ANÁLISIS TOTAL DE LA INTERSECCIÓN

Tabla 11. Volúmenes horarios para el total de la intersección, extraído del anexo 9 digital.

Fuente: El Autor

Tabla 12. Volúmenes horarios de máxima demanda y composición vehicular por grupo de vehículos para el total de la intersección, extraído del anexo 9 digital.



170.869 13.443 37 2.293 11.340 17.152 55.853 2.023 273.010

63% 5% 0% 1% 4% 6% 20% 1% 100%

VHMD PERIODO 1 10.472 838 1 129 668 1.107 4.508 142 17.865

07:30-08:30 59% 5% 0% 1% 4% 6% 25% 1% 100%

VHMD PERIODO 2 9.088 683 2 109 639 1.108 3.583 160 15.372

12:30-13:30 59% 4% 0% 1% 4% 7% 23% 1% 100%

VHMD PERIODO 3 8.678 700 4 76 569 775 2.839 84 13.725

16:00-17:00 63% 5% 0% 1% 4% 6% 21% 1% 100%

Fuente: El Autor

de 103

De las tablas de la 5 a la 10, se logró inferir que el acceso occidente en la calzada lenta - 3 correspondiente a la Av. calle 17, es el más representativo de la intersección AK_72_X_AC_17,debido a que tuvo un volumen vehicular superior a los 3 accesos restantes, con un valor de 55.978 en un día de aforamiento, dicho acceso maneja el mayor porcentaje en vehículos pesados (camiones - CA) por un valor del 10% del total del volumen de la intersección, siendo este criterio un elemento fundamental para el desempeño del sistema. Sin embargo, no se debe desconocer ni olvidar el sentido Norte - Sur, donde el acceso sur en la calzada rápida - 2B, tiene el mayor porcentaje de vehículos livianos de toda la intersección en todos los sentidos por un valor de 69% equivalente a 34.895 vehículos del total afora en dicho acceso el cual fue 50.587 vehículos mixtos. Como ya se había mencionado se identificaron 3 rangos de horas de mayor demanda donde cada una corresponde a un rango de tiempo aproximando donde aumenta el nivel de actividad que se presenta en la ciudad de Bogotá, estos picos de horarios que representan una mayor tráfico son fundamentales para sacar el máximo provecho de la tecnología piezoeléctrica, es por esto que de identifico mediante el uso de los anexos 6 al 11 cual acceso tiene mayor volumen vehicular en cada franja de horario mediante la siguiente figura:

Figura 19. Volumen vehicular Vs Acceso

Fuente: El Autor

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

1 1B 2 2B 3 4

Vo

lum

en

ve

hic

ula

r

Acceso

Volumen vehicular Vs Acceso

VHMD PERIODO 1 (07:30-08:30)

VHMD PERIODO 2 (12:30-13:30)

VHMD PERIODO 3 (16:00-17:00)

de 103

En la figura 19, se estableció que cada periodo tiene un acceso en donde presenta un mayor volumen vehicular, para este caso se identificó que es así:

Período 1 - acceso 2B

Período 2 - acceso 4

Período 3 - acceso 3

Adicionalmente, como se evidencia en la figura 19 y en las tablas 11 y 12, el período de mayor tráfico vehicular mixto, corresponde al período 1 con un rango de tiempo entre las 07:30-08:30, donde se obtuvo un volumen de 17.865 vehículos mixtos en tan solo esa hora de aforamiento, de los cuales el 59% corresponde a vehículos livianos, el 25% a motos, el 6% a camiones, el 9% a transporte público y el 1% a bicicletas.

11.3 RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANÁLISIS DEL PERFIL

TRANSVERSAL AK_72_X_AC_17

Del análisis realizado a nivel global de la sección transversal AK_72_X_AC_17, se logró determinar qué tipo de vehículo tiene una mayor participación dentro del tránsito que se presenta en un día atípico como lo es sábado, como se puede observar en la figura 20. Posteriormente se determinaron los periodos de mayor volumen vehicular para cada calzada en cada uno de sus sentidos y para la intersección en general donde hallo que el periodo de 07:30-08:30, maneja un volumen superior a los demás periodos analizados. Así mismo, basados en el tránsito vehicular que exige en sistema piezoeléctrico se hizo la identificación de que calzada y en qué sentido conlleva un mayor volumen vehicular con respecto a las demás que componen la intersección, tanto para vehículos pesado tal como los camiones, como también para aquella donde los vehículos livianos tiene un valor significativo con respecto al valor total del aforo realizado. Por último se realizó un comparativo mediante el diagrama de pastel sobre la composición vehicular total para cada uno de los 3 periodos de máxima demanda basados en el anexo 9 (resumen de toda la intersección), los cuales se observarán en las figuras 31 a la 35.

de 103

Figura 20. Distribución volúmenes horarios total intersección.

Fuente: El Autor

de 103

11.3.1 COMPOSICIÓN HMD VEHICULAR EN EL PERÍODO NO. 1 (07:30-08:30)

Figura 21. Gráfica vehículos livianos, motocicletas y bicicletas - Período 1.

Fuente: El Autor

Figura 22. Gráfica TPC - Período 1.

Fuente: El Autor

Figura 23. Gráfica TPM - Período 1.

Fuente: El Autor

L 69,3%

M 29,8%

BIC 0,9%

VEH. LIVIANOS, MOTOCICLETAS Y BICICLETAS

L

M

BIC

C 29,6%

BT 46,3%

B 24,1%

TPC

C

BT

B

AL 100,0%

TPM

AL

de 103

Figura 24. Gráfica CAM - Período 1.

Fuente: El Autor

Figura 25. Gráfica composición vehicular - Período 1.

Fuente: El Autor

11.3.2 COMPOSICIÓN HMD VEHICULAR EN EL PERÍODO NO. 2

Figura 26. Gráfica vehículos livianos, motocicletas y bicicletas - Período 2.

Fuente: El Autor

C2P 17,8%

C2G 62,1%

C3 7,0%

C4 1,9% C5

4,9% C6 6,1%

>C6 0,3%

CAM

C2P

C2G

C3

C4

C5

C6

L,M Y BIC 84,6%

TPC 4,7% TPM

0,0% ESP 0,7%

INT 3,7%

CAM 6,2%

COMPOSICIÓN VEHICULAR EN EL PERÍODO N° 1

L,M Y BIC

TPC

TPM

ESP

INT

CAM

L 70,8%

M 27,9%

BIC 1,2%


L

M

BIC

de 103


Fuente: El Autor


Fuente: El Autor


Fuente: El Autor

C 31,3%

BT 47,1%

B 21,5%

TPC

C

BT

B

AL 100,0%

TPM

AL

C2P 11,9%

C2G 63,4%

C3 7,6%

C4 3,3%

C5 5,1%

C6 8,8%

>C6 0,0%

CAM

C2P

C2G

C3

C4

C5

C6

>C6

de 103


Fuente: El Autor

11.3.3 COMPOSICIÓN HMD VEHICULAR EN EL PERÍODO NO. 3

Figura 31. Gráfica vehículos livianos, motocicletas y bicicletas - Período 3

Fuente: El Autor


Fuente: El Autor

L,M Y BIC 83,5%

TPC 4,4%

TPM 0,0%

ESP 0,7%

INT 4,2%

CAM 7,2%


L,M Y BIC

TPC

TPM

ESP

INT

CAM

L 74,8%

M 24,5%

BIC 0,7%


L

M

BIC

C 31,9%

BT 49,3%

B 18,9%

TPC

C

BT

B

de 103


Fuente: El Autor


Fuente: El Autor


Fuente: El Autor

11.4 PEFILES VIALES DE LA INTERSECCIÓN

Para la calificación del perfil transversal vial seleccionado, se consideraron los perfiles y sus características, encontrados en las normas urbanísticas del Plan de Ordenamiento Territorial de Bogotá D.C. Como no se halló un perfil similar en composición, se decidió realizar un esquema del perfil vial tanto de la Av. Boyacá como de la Av. calle 17, con la finalidad de tener un esquema más real con dimensiones aproximadas y con ello se determinó su clasificación a partir de su ancho total como se muestra en la figura 36 y 37.

AL 100,0%

TPM

AL C2P

21,9%

C2G 51,5%

C3 4,9%

C4 4,6%

C5 7,1% C6

9,4% >C6

0,5%

CAM

C2P

C2G

C3

C4

C5

L,M Y BIC 84,5%

TPC 5,1% TPM

0,0% ESP

0,6% INT

4,1%

CAM 5,6%


L,M Y BIC

TPC

TPM

ESP

INT

CAM

de 103

11.4.1 PERFILES VIALES DE LA INTERSECCIÓN AK_72_X_AC_17

Perfil vial Av. Calle 17 El perfil cuenta con un ancho aproximado de 38 metros, lo cual determina que puede ser un perfil tipo V-3A o V-3B, por tener un ancho total mayor a 31 m.

Figura 36. Perfil vial Av. Calle 17 - Tipo V-3A o V-3B.

Fuente: El Autor

Perfil vial Av. Boyacá El perfil cuenta con un ancho aproximado de 71 metros, lo cual determina que puede ser un perfil tipo V-1A o V-1B, por tener un ancho total mayor a 60 m.

Figura 37. Perfil vial Av. Boyacá - Tipo V-1A o V-1B.

Fuente: El Autor

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11.5 BENEFICIOS DE LA IMPLEMENTACIÓN

Colombia ha presentado grandes atrasos a nivel mundial en cuanto a la innovación e investigación de nuevas fuentes de energía, por ello que en la cuidad de Bogotá el gobierno distrital mediante el plan de desarrollo 2016 – 2020 adopto como eje de trabajo la sostenibilidad ambiental basada en el eficiencia energética. El anterior eje de trabajo está orientado a diseñar una ciudad compacta y con bajos consumos de energía, estas acciones están encaminadas a la recuperación de la calidad del ambiente y a la reducción de las emisiones de CO2. Con la implementación de los sensores piezoeléctricos en la intersección de la Av. Boyacá con Av. calle 17 se busca obtener una reducción del consumo de energía en el alumbrado de la zona, sin disminuir el confort y la seguridad vial. Con este perfil de prueba Bogotá podrá entrar en un ciclo de innovación el cual ayudara a dar cumplimiento al plan de desarrollo propuesto por el gobierno distrital. En estos momentos Bogotá está trabajando por mejorar la calidad y ampliar la cobertura del alumbrado público, mediante la modernización de la estructura actual con la aplicación de nuevas tecnologías hacia establecer el uso de las energías renovables en el alumbrado público distrital59. El abastecimiento de energía eléctrica por medio de los sensores piezoeléctricos no solamente reduce el consumo, sino el costo del alumbrado público de manera gradual, es decir entre más alta sea la tasa de innovación en energías renovables se podrían generar grandes ahorros a los presupuestos destinados para este tipo de servicios públicos. Durante épocas de apagones por fallas naturales o humanas esta alternativa basada en la implementación de piezoeléctricos puede constituir un sistema auto sostenible, el cual proporcionara fluido eléctrico gracias al almacenamiento que se realiza por medio de las baterías que realizan la recolección de la energía producida en esta caso por la vibración generada por los vehículos en las áreas aferentes en las cuales se encuentren instalados los sensores piezoeléctricos.

11.6 POSIBLE IMPACTO AMBIENTAL

Cuando se habla de un impacto sobre el entorno se debe enfocar en el origen de la causa, en este caso se trata del proyecto que busca la generación de energía por medio piezoeléctricos en el perfil vial ubicado sobre la avenida Boyacá a la altura de la Av. calle 17, el perfil nombrado anteriormente sufrirá alteraciones debido a la obra civil que se piensa realizar para la implementación del sistema piezoeléctrico y a la generación de energía.

59

Alcaldía Mayor de Bogotá, Secretaria General . (s.f.). Alcaldía Mayor de Bogotá. Obtenido de http://www.bogota.gov.co/tag/alumbrado-p%C3%BAblico

de 103

Impactos ambientales antes de la implementación del proyecto:

Tabla 13. Matriz de análisis ambiental antes de la implementación del proyecto.

Fuente: El Autor

En la anterior matriz se realizó un análisis de los impactos a los cuales se encuentra expuesta la intersección de la Av. Boyacá con Av. calle 17, se presentan impactos negativos en cuanto al tema de la contaminación producida por el tráfico diario y a la generación de energía que es utilizada en el alumbrado público, siendo este último otro impacto negativo ya que durante las horas de la noche se presenta un alumbrado de baja calidad y de baja intensidad lo cual presenta un riesgo para seguridad vial de los usuarios de este perfil vial. En cuanto al estado del pavimento presentamos grandes afectaciones ya que debido a la altas tasa de tráfico diario se evidencian desgastes y ahuellamientos generados por el paso constante de los vehículos pesados. Estas variables fueron analizadas en visitas realizadas a la intersección durante el desarrollo de este trabajo

de 103

Impactos ambientales con la implementación del proyecto:

Tabla 14. Matriz de análisis ambiental después de la implementación del proyecto.

Fuente: El Autor

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Durante el tiempo destinado se generaran impactos sobre el tráfico diario en esta zona de la cuidad ya que se deben realizar intervenciones sobre la carpeta existente y que actualmente se encuentra en funcionamiento, una vez efectuada esta intervención se realizara la implementación de los paneles piezoeléctricos.

Finalizada la instalación del sistema piezoeléctrico se ejecutará la instalación del sistema de almacenamiento y distribución el cual permitirá la conexión con los elementos funcionaran con la energía producida por la tecnología.

Con la energía piezoeléctrica se inicia un nuevo ciclo de generación el cual aprovechara una energía hasta ahora desperdiciada, este sistema no utilizara ningún espacio público adicional, ya que se integra a la infraestructura reduciendo la posibilidad de robos o daños en el sistema implementado. El sistema convierte la energía mecánica a eléctrica la puede después de ser almacenada, debido a lo anterior se genera electricidad siendo esta una solución energética para el país.

Al realizar una comparación de la tecnología que involucra los piezoeléctricos con las demás tecnologías de producción de energía renovable como la solar y la eólica, la de los piezoeléctricos sobresale, ya que se estima que los costos de implementación y la recuperación de la inversión son menores, otra de las grandes ventajas con la que cuenta esta tecnología es que se puede implementar en cualquier zona siempre esta cumpla con unos requisitos mínimos de tráfico de vehículos, sin que sea limitada por el clima o la zona geográfica como si lo hacen las demás tecnologías como la solar y la eólica.

En cuanto a la estabilidad de la estructura del pavimento esta no se verá afectada ya que el sistema no influye sobre la calidad y la estabilidad de la estructura granular, es decir que cada vez que se realice el mantenimiento periódico de la estructura se realizaran por temas de desgaste o por fallas localizadas, en cuanto al mantenimiento del sistema se realizara cada 30 años ya que esta es la vida útil proyectada por el fabricante de los paneles. La energía producida por el sistema piezoeléctrico en la avenida Boyacá no cuenta con ningún componente biológico en su proceso de obtención, es gracias a esto que se puede contribuir con la reducción de CO2 y otros grases en la atmosfera, y de esta manera ayudar a reducir el cambio climático. A diferencia de las energías convencionales las cuales agotables ya que su captación se realiza por medio de los recursos naturales, las energías producidas por este sistema son de carácter inagotable siendo esta una ventaja y una ayuda a preservar los recursos naturales. El anterior análisis se desarrolló mediante la identificación de los impactos socioeconómicos, los cuales hacen parte de las necesidades básicas sociales de los habitantes de la zona de injerencia del proyecto, con lo anterior se determinó el impacto territorial y socioeconómico, determinando que el proyecto tendrá un

de 103

impacto positivo gracias a la contribución al medio ambiente y a la generación de energías renovables.

11.7 PROYECCIÓN EN BOGOTÁ

En la intersección de la Av. Boyacá con Av. Calle 17 se realizará la instalación de los elementos piezoeléctricos a lo largo de 10 metros en cada carril, los cuales contaran con su sistema de almacenamiento y distribución al alumbrado público de la zona de injerencia, a continuación se encuentran los detalles de instalaciones en cada uno de las calzadas de la Avenida Calle 17 y de la Avenida Boyacá respectivamente.

Figura 38. Detalle 1 de instalación Avenida por calzada Calle 17 y Detalle de instalación Avenida por calzada Boyacá

Fuente: El Autor

La tecnología de Innowattech plantea que en una vía de 1 km carril de carretera se pueden producir 250KWh, este valor fue obtenido con base en generadores están incrustados a lo largo de la vía en dos filas. Con un tránsito aproximado a 600 vehículos pesados por hora. Esta tecnología que se dispone debajo de la

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superficie del pavimento, consistiendo en unos elementos llamados pastas de plástico con almohadillas de producción de energía de Innowattech60 Por lo tanto se deduce que si para 1km (mil metros) se obtendrá una generación de 250 kWh, para 10 m (diez metros) se tendrá una generación de 2.5kWh.

1000 𝑚 → 250 𝑘𝑊ℎ 10𝑚 → 2500 𝑊ℎ

Este proyecto generará 2.5 kWh por carril de aplicación, es por ello que a lo largo de la sección transversal de la Avenida Boyacá y la Avenida Calle 17 contaremos con una generación de 60 kW día por carril.

2.5 𝑘𝑊ℎ → 1 ℎ𝑜𝑟𝑎 60 𝑘𝑊ℎ → 24 ℎ𝑜𝑟𝑎

En los perfiles seleccionados contamos con 6 carriles en la sección transversal de la Avenida Calle 17 y en la Avenida Boyacá contamos con 8 carriles para un total de 14 carriles y una generación de 840 kW por día.

60 𝑘𝑊 𝑑í𝑎 → 1 𝐶𝑎𝑟𝑖𝑙 840 𝑘𝑊 𝑑í𝑎 → 14 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙𝑒𝑠

En la tabla 1 encontramos que la aplicación en 1 km tiene un valor de US$650.250 (seiscientos cincuenta mil doscientos cincuenta dólares), por lo tanto para una longitud de 10 metros el costo de implementación por carril será de US$6.502,50 (seis mil quinientos dos con cincuenta) por carril.

1000 𝑚 → 𝑈𝑆$ 650.250 10𝑚 → 𝑈𝑆$6.502,50

Para los 14 carriles el proyecto tendrá un consto de US$91.035 (noventa y un mil treinta y cinco dólares), el anterior costo solo involucra el costo de la implementación de la tecnología con sus respectivos puntos de recolección, almacenamiento y distribución a los postes de alumbrado público.

El presupuesto de la obra civil se encuentra a continuación y los precios bases fueron obtenidos por el listado de precios IDU61.

60



de 103

Tabla 15. Análisis en unidad de m², obra civil.

ANÁLISIS OBRA CIVIL

Código Nombre Unidad Precio

Unitario Cantidad

Precio Total

3007 REPLANTEO GENERAL m² $531 1,00 $531

3811 CORTE DE PAVIMENTO m $1.477 4,00 $5.908

3754

FRESADO PAVIMENTO ASFALTICO Profundidad de Fresado 0 - 18 cm. (Incluye

Cargue)

m³ $51.315 0,18 $9.237

3017

TRANSPORTE Y DISPOSICIÓN FINAL DE ESCOMBROS EN SITIO

AUTORIZADO (distancia de transporte 21 Km). A distancia mayor del acarreo libre (90 m)

en sitio autorizado por la entidad Ambiental competente.

m³ $20.306 0,23 $4.569

4197

RIEGO DE LIGA CON EMULSIÓN MODIFICADA CON

POLÍMEROS CRR-1m (Suministro, Barrido Superficie y

Riego)

m² $1.870 2,00 $3.740

4198

RIEGO DE LIGA CON EMULSIÓN MODIFICADA CON

POLÍMEROS CRR-2m (Suministro, Barrido Superficie y

Riego)

m² $2.070 2,00 $4.140

4200

MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE TIPO DENSO MD20

ASFALTO CONVENCIONAL (Suministro, Extendido,

Nivelación y Compactación)

m³ $476.432 0,08 $38.115

4203

MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE TIPO DENSO MD10

ASFALTO CONVENCIONAL (Suministro, Extendido,

Nivelación y Compactación)

m³ $491.096 0,10 $49.110

Ejecución por m² $115.349

Fuente: El Autor

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Ejecutar la obra civil para la implementación del sistema piezoeléctrico en el perfil piloto seleccionado tiene un valor de $115.349 (Ciento quince mil trescientos cuarenta y nueve pesos m/cte.) por m².

Tabla 16. Valor obra civil en el perfil vial piloto.

Análisis m² Avenida Calle 17

Longitud Ancho Valor por m² Valor Total

10 26,4 $115.349 $30.452.059,44

Análisis m² Avenida Boyacá


10 26,8 $115.349 $30.913.454,28

Valor total obra civil $61.365.513,72

Fuente: El Autor

El valor de la obra civil para la implementación del sistema piezoeléctrico en el perfil piloto que comprende la intersección de la Avenida Boyacá y la Avenida Calle 17 tendrá un costo de $61.365.513,72 (Sesenta y un millones trescientos sesenta y cinco mil quinientos trece pesos m/cte.). Tabla 17. Valor de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial piloto.

Valor total obra civil $61.365.513,72

Valor total sistema piezoeléctrico $261.452.520,00 $US 91.035

Valor total implementación del sistema $322.818.033,72

Realizar la implementación del sistema piezoeléctrico en el perfil piloto tendrá un valor de $322.818.033,72 (Trescientos veinte dos millones ochocientos diez ocho mil treinta y tres pesos m/cte.).

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Tabla 18. Valor por m² de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial piloto.

Valor total implementación del sistema por m² $606.800,82

Fuente: El Autor

Realizar la implementación del sistema piezoeléctrico en el perfil piloto tendrá un valor de $606.800 (seiscientos seis mil ochocientos pesos m/cte.) por m².

Tabla 19. Valor energía producida por la tecnología.

Valor energía producida por la tecnología

Energía Generada por día Valor kW

(Alumbrado público) Valor de la energía

producida

840 kW $228,0062 $191.520,00

Fuente: El Autor

El sistema a instalar en el perfil piloto en la cuidad de Bogotá tendrá la capacidad de generar alrededor de 840 kW, los cuales representan un valor de $191.520 (ciento noventa y un mil quinientos veinte pesos) por día.

Tabla 20. Retorno de la inversión. (Del autor).


Valor energía producida por la tecnología $191.520,00

Retorno de la inversión 1686 días

Fuente: El Autor

Una vez el sistema piezoeléctrico entre en funcionamiento y su producción diaria este alrededor de 840 kW día, el proyecto respecto a un cálculo inicial básico no financiero, tendría un tiempo de retorno de la inversión realizada en 1686 días, los cuales equivalen a 4 años, 8 meses y 16 días.

Según el fabricante el tiempo de vida útil del sistema piezoeléctrico suministrado es de 30 años. De acuerdo a esto si realizamos una diferencia entre el tiempo del

62

Energía, M. d. (2007). Alumbrado Público Exterior. Bogotá: UPME

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retorno de la inversión y la vida útil del sistema, por lo tanto el proyecto tendrá un tiempo a favor de 9234 días los cuales equivalen a 25 años 3 meses y 14 días.

Tabla 21. Valor energía producida por la tecnología.

Valor energía producida por la tecnología

Energía generada por día

Número de días

Valor kW (Alumbrado público)

Valor de la energía

producida

840 9234 228 $1.768.495.680

Fuente: El Autor

No se ha realizado el valor del mantenimiento de la obra civil durante los 25 años 3 meses y 14 días pero este valor será inferior al proyectado para la ejecución de la obra civil, se consideró un mantenimiento trianual con un valor máximo del 50% del valor total de la civil.

100% → $61.365.513 50% → $30´682.756.5

Tabla 22. Valor mantenimiento del pavimento.

Valor mantenimiento pavimento

Valor mantenimiento (Trianual)

Mantenimientos (proyectados)

Valor mantenimiento

$30.682.757 8 $245.462.052

Fuente: El Autor

El gobierno distrital realiza mantenimientos periódicos cada 3 años, por lo cual el proyecto tendrá un valor de mantenimiento de $245.462.052 (doscientos cuarenta y cinco millones cuatrocientos sesenta y dos mil cincuenta y dos pesos).

Tabla 23. Valor saldo a favor.

Saldo a favor

Valor energía producida

Valor mantenimiento

Saldo a favor

$1.768.495.680 $245.462.052 $1.523.033.628

Fuente: El Autor

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Durante los 25 años 3 meses y 14 días el proyecto tendrá un saldo a favor de: $1.523´033.628 (mil quinientos veintitrés millones treinta y tres mil seiscientos veintiocho pesos) Las anteriores proyecciones se realizaron a partir de información secundaria en una mirada inicial, para entrar en un mayor detalle con mayor confiabilidad se debe realizar una etapa de factibilidad con diseño. Con la determinación de las características del perfil vial y el valor de la aplicación de la tecnología, se determinó que esta tecnología se puede aplicar en 3 perfiles viales en la cuidad de Bogotá como lo son:

11.7.1 AK 68 con AC 26

Figura 39. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (tierra), escalada indeterminada.

Fuente: Google. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/place/Ak+68+%2326-21,+Bogotá/@4.6563079,-74.1048236,14z/

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Tabla 24. Valor de la implementación de la tecnología piezoeléctrica en el perfil vial de la AK 68 con AC 26.



10 34,12 $606.801 $207.040.438,17

Análisis m² Avenida Carrera 68


10 35,68 $606.801 $216.506.530,89


Fuente: El Autor

11.7.2 AK 68 con AC 9

Figura 40. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (tierra), escalada indeterminada.

Fuente: (Google, Google Maps, s.f.) Google. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/place/4°37'44.7"N+74°07'20.8"W/@4.62963,-74.126623,1181m

de 103


Análisis m² Avenida de las Américas


10 26 $606.801 $157.768.211,97

Análisis m² Avenida Carrera 68


10 22,4 $606.801 $135.923.382,62


Fuente: El Autor

11.7.3 AK 30 con AC 53.

Figura 41. Imagen de ubicación satelital del perfil transversal (tierra), escalada indeterminada

Fuente: (Google, Google Maps, s.f.) Google. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/place/puente+avd+NQS+con+calle+30/@4.6459988,-74.0902768,2391m

de 103




10 14,2 $606.801 $86.165.715,77

Análisis m² Avenida NQS


10 35,06 $606.801 $212.744.365,83


Fuente: El Autor

de 103

12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se estableció que los sistemas piezoeléctricos son un sistema eficiente y amigable con el ambiente y el entorno donde sea instalado, siendo fuentes de energías alternativas y sostenibles, con una múltiple opción en su forma e instalación. Evaluando los posibles impactos de la implementación de este sistema en la ciudad de Bogotá, se estableció que no genera daño para la zona de su implementación, pero si beneficios como la reducción del consumo de energía en el alumbrado de la zona, garantizando un mejor servicio tanto para los peatones como para el tránsito vehicular; este sistema también puede ser usado como un dispositivo de monitorio de la vía en tiempo real. Con base a los estudios realizados por diferentes empresas a nivel mundial, se logró determinar que dentro de los factores esenciales para el buen funcionamiento de la tecnología, se encuentra el alto tráfico de vehículos pesado complementado con un volumen mixto vehicular, capaz de garantizar un paso constante por el punto donde se han sido instalado los piezoeléctricos y con ello la generación de la energía mecánica que posteriormente será energía eléctrica. Otro de los factores determinantes es el ancho de la vía donde se instalará el sistema, manteniendo una relación directamente proporcional donde a mayor ancho disponible, mayor paso vehicular y por ende mayor generación de energía eléctrica. A través del análisis realizado a los posibles puntos de ubicación del perfil transversal piloto, se seleccionó la intersección identificada como AK_72_X_AC_17, ubicada entre la Av. Boyacá y la Av. calle 17, tomando como criterio principal el porcentaje de camiones (%CAM) que pasan por esta intersección según el aforo realizado por la Secretaria de Movilidad en el año 2014, donde se halló que de 4 posibles estaciones evaluadas por sus altos volúmenes mixtos de vehículos, esta intersección es superior en los valores registrados para el paso de vehículos pesados (camiones), componente vital en el éxito de sistema piezoeléctrico. De este perfil transversal piloto, se comparó y analizo los datos de aforo realizados el día 30 de agosto de 2014 por Secretaria de Movilidad, para sus 4 accesos, categorizando los vehículos según su tipología lo cual abarco desde vehículos liviano hasta las bicicletas que transitaron por cada acceso, de este estudio se concluyó que dicha intersección presenta 3 periodos de máxima demanda los cuales son: periodo 1 (07:30-08:30), periodo 2 (12:30-13:30) y periodo 3 (16:00-17:00), donde el periodo 1 es el más representativo presentando un volumen mixto vehicular total de 17.865 como se observa en las tablas 10 y 11. De acuerdo a los volúmenes encontrados esta intersección en un día de observación tiene un volumen total 273.010 vehículos mixtos de los cuales el 6%

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corresponde a camiones, equivalente 17.152 vehículos y el 63% corresponde a vehículos livianos, equivalente a 170.869 vehículos; con base a estas cifras se evidencio la importancia no solo de los vehículos pesado, sino también de un alto tráfico de vehículos livianos capaces de contribuir a la eficiencia del sistema piezoeléctrico, el cual se rige primordialmente por una alta demanda vehicular en la zona donde sea instalado. La composición vehicular de cada acceso, fue analizada y evaluada dando como resultado que el acceso occidental en su calzada lenta identificado en esta investigación con el número 3, aporta el mayor volumen vehicular a la intersección con el paso de 55.978 vehículos mixtos, en las 24 horas de conteo (aforo). Del anterior estudio, se realizó la clasificación de los perfiles, mediante una diagramación aproximada de sus dimensiones, arrojando como resultado que tanto la Av. Boyacá como la Av. calle 17 son perfiles con un ancho total superior al exigido por un perfil V-4, por tanto el perfil vial de la Av. Calle 17 fue clasificado como un V-3A o V-3B por tener un ancho total mayor a 31 m, y el Perfil vial Av. Boyacá fue clasificado como un tipo V-1A o V-1B por tener un ancho total mayor a 60 m. Es importante resaltar que esta clasificación se basa en el ancho total del perfil y se realizó con el objetivo de evaluar el área disponible para la instalación del sistema piezoeléctrico. En la búsqueda de dar respuesta al objetivo de este documento, se determinó que este perfil transversal piloto si es viable para implementación del sistema piezoeléctrico en la ciudad de Bogotá, esto con base a los datos obtenidos de los aforos realizados al perfil seleccionado, debido a que cumple con los requisitos analizados de las implementaciones ya hechas a nivel mundial; es de aclarar que este concepto se hace en referencia a los volúmenes determinados en el años 2014, por ello se recomienda para su fase de implementación hacer una actualización de los aforos, donde seguramente los volúmenes serán mayor a los analizados en este documentos corroborando el viabilidad de la instalación de este sistema alternativo para la generación de energías sostenibles. Por otra parte, se recomienda realizar planes de manejo de tráfico adecuados para la intervención civil a la cual se verán expuestos los perfiles en los que se desea realizar la implementación de la tecnología piezoeléctrica, como también realizar una adecuada señalización que ayude a prevenir accidentes de tránsito que involucren los trabajos realizados. Para el proceso de instalación se aconseja que los paneles piezoeléctricos se instalen por debajo de la carpeta asfáltica, su ubicación se debe realizar en los guardas ruedas, es decir que los paneles se deben realizar a las esquinas de carril para garantizar que el paso de los vehículos generen vibraciones en los paneles instalados, con la finalidad de preservar el material piezoeléctrico el mayor tiempo

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posible; teniendo en cuenta que su vida útil es de 30 años durante este tiempo no necesitan ningún tipo de mantenimiento, se recomienda realizar una mantenimiento preventivo a la estructura del pavimento para conservar la integridad de los elementos instalados. La implementación del sistema piezoeléctrico incluyendo la obra civil tiene un costo de valor de $606.800 (seiscientos seis mil ochocientos pesos) por m², con este valor se realizó la proyección en tres intersecciones viales en la cuidad las cuales cumplen con las condiciones mínimas para la implementación de este sistema. Los valores que se tomaron para realizar la proyección del valor por m² están actualizados al año 2016, por lo tanto se deben ejecutar las proyecciones necesarias que reflejen el valor real a los años posteriores a la redacción de este documento. Al observar las restricciones del fabricante respecto al despliegue del conocimiento del funcionamiento de la tecnología puede ser una razón por la cual no se ha expandido su uso a nivel mundial. Este trabajo incide en dar lugar a una mirada sobre esta tecnología y todo lo necesario debate de sus posibilidades

de 103

BIBLIOGRAFÍA

A.T. Papagiannakisa, S. D. (2016). ScienceDirect. Obtenido de

www.sciencedirect.com

Ahad, J. S. (2015). Piezoelectric-Based Energy Harvesting Technology for Roadway Sustainability. International Journal of Applied Science and Technology, 20.

Alcaldía Mayor de Bogotá, Secretaria General . (s.f.). Alcaldía Mayor de Bogotá. Obtenido de http://www.bogota.gov.co/tag/alumbrado-p%C3%BAblico

Aligarh Muslim, E. E. (2013). Piezo-Smart Roads. India: International Journal of Enhanced Research in Science Technology & Engineering, ISSN: 2319-7463.

Andreia Ferreira, J. R. (s.f.). Tecnologias sustentáveis para a produção de energia a partir de estradas. . Brasil.

Azima DLI. (s.f.). Azima DLI. Obtenido de http://www.azimadli.com/vibman-spanish/queesvibracin.htm

Bosch, R. (1999). Manual de Técnica del Automovil Tercera Edición. Barcelona: Reverté S.A.

Brewster, S. D. (1824). The Edinburgh Journal of Science. Londres: Harvard.

Castellanos, N. (2013). Evaluación Preliminar del Uso del Efecto Piezoeléctrico para Generación de Energia. Inventum No. 15, 35-40.

Commission, C. E. (2014). ASSESSMENT OF PIEZOELECTRIC MATERIALS FOR ROADWAY ENERGY HARVESTING. California: Enero.

Congreso de la República de Colombia. (2001). Sistema de gestión de información y conocimiento en fuentes no convencionales de energia renovable en colombia. Obtenido de http://www1.upme.gov.co/sgic/?q=content/ley-697-de-2001

CORPORATION, L. (27 de 10 de 2016). LORD SENSING MicroStrain. Obtenido de LORD SENSING MicroStrain: http://www.microstrain.com/


de 103


Electric, S. (28 de 10 de 2016). Scheider Electric. Obtenido de Scheider Electric: http://www.controlservices.com/documents/andover_continuum_catalogue.pdf

Elizondo, M. C. (03 de 2000). Obtenido de http://eprints.uanl.mx/10005/1/6_Miguel_Cupich_et_al_actuadores_Piezo.pdf

Energía, M. d. (2007). Alumbrado Público Exterior. Bogotá: UPME .


García, Á. F. (s.f.). Curso Interactivo de Física en Internet. Obtenido de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/fluidos/estatica/introduccion/Introduccion.html

Gerenciacarlos. (19 de 05 de 2011). Obtenido de http://gerenciacarlos.zoomblog.com/archivo/2011/05/19/en-Que-Consisten-Los-Estudios-Explorat.html

Gobierno de España - Ministerio de ciencia e innovacion. (2010). Boletín VT. España.

Google. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/place/Ak+68+%2326-21,+Bogotá/@4.6563079,-74.1048236,14z/

Google. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/place/4°37'44.7"N+74°07'20.8"W/@4.62963,-74.126623,1181m

Google. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/place/puente+avd+NQS+con+calle+30/@4.6459988,-74.0902768,2391m

Google Maps. (s.f.). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/@4.6489938,-74.1263217,759m/data=!3m1!1e3

Graham, T. J. (3 de 11 de 2016). Documents. Obtenido de Documents.mx: http://documents.mx/documents/footstep-electricity-ppt.html

de 103

Guimarães, F. B. (s.f.). SUSTENTABILIDADE APLICADA À LOGÍSTICA DE TRANSPORTE TERRESTRE E ESTUDO DA APLICAÇÃO DA ENERGIA PIEZOELÉTRICA NO BRASIL. Brasil.

Hernández, C. M. (2011). VALORACIÓN DE LA CAPACIDAD DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR MEDIO DE UN DISPOSITIVO CON EFECTO PIEZOELÉCTRICO EN LAS ENTRADAS VEHICULARES DE LA SEDE CENTRAL DE LA UIS. Bucaramanga.

Hidalgo, I. V. (18 de 12 de 2005). Gestiopolis. Obtenido de https://www.gestiopolis.com/tipos-estudio-metodos-investigacion/





Medellín, R. N. (27 de 10 de 2016). RutaN Medellín. Obtenido de RutaN Medellín: http://rutanmedellin.org/es/actualidad/item/treevolt-sensores-que-generan-energia

Merino, J. P. (2008). Definicion.de. Obtenido de http://definicion.de/energia/

Miñarro, J. R. (s.f.). Instituto Nacional de Tecnologías Educativas y de Formación del Profesorado. Obtenido de http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/cinetica.html

Oriol Barrufet Ibós, E. (s.f.). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona. Obtenido de http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/25398/PFC.pdf?sequence=1&isAllowed=y


de 103

Ruta N, M. (07 de Octubre de 2014). RutaN Medellin . Obtenido de http://rutanmedellin.org/es/actualidad/item/treevolt-sensores-que-generan-energia


SI3EA. (s.f.). Obtenido de http://www.si3ea.gov.co/Home/MarcoReglamentariodelasFNCEenColombia/tabid/80/language/en-US/Default.aspx

Sólo ciencia. (s.f.). Sólociencia.com. Obtenido de http://www.solociencia.com/quimica/08031806.htm

Sutrisno W. Ibrahim, a. W. (2012). Power Enhancement for Piezoelectric Energy Harvester. London, U.K: Proceedings of the World Congress on Engineering 2012 Vol II .

Tipler, P. A. (2006). Física para la ciencia y la tecnología Volumen 2A. Gene Mosca: Editorial Reverté.

UNET. (s.f.). UNET. Obtenido de http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-165.htm

UPME. (2014). Obtenido de http://www.upme.gov.co/Normatividad/Nacional/2014/LEY_1715_2014.pdf

__________________________ ___________________________ Firma Estudiante 1 Firma Estudiante 2 Diego Armando Tamayo Zapata Natalia Katherine Cardozo Gutiérrez Código: 504476 Código: 504398 ______________________________ Firma Director del Trabajo de Grado Heberto Rincón Rodríguez

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