ESCUELA POLITECNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA MECANICAPLAN DE PROYECTO DE TITULACION

TÍTULO.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA HÍBRIDO GENERADOR Y ACUMULADOR DE ENERGÍA PARA BICICLETA DE CIUDAD

Estudiantes que proponen el

proyecto

Nombre CarreraErick Patricio Herrera Granda Ingeniería Mecánica

Jonathan Gabriel Loor Bautista Ingeniería Mecánica

Cuadro propuesto para la dirección académica o profesional.

Profesor de la EPN o profesional externo que auspicia el tema Ing. Mario GranjaProfesor de la EPN que avala al auspiciante externo.(Unicamente si fuera el caso)

Co- Director sugerido (opcional) Dr. Carlos Ávila

Línea de investigación registrada y departamento de la EPN en el que se encuentra inscrita

Area de Investigación Diseño MecánicoLínea de investigación Máquinas y MecanismosDepartamento Ingeniería Mecánica

Presupuesto

Monto total aproximado del proyecto en USD. 3000.00 USD

FinanciamientoPorcentaje

Recursos propiosProyecto: 100%Empresa:

Otro:

Sección para uso administrativo

RECEPCION

RESULTADO

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OBJETIVO GENERAL DISEÑAR Y CONSTRUIR UN SISTEMA HÍBRIDO GENERADOR Y ACUMULADOR DE ENERGÍA PARA BICICLETA DE CIUDAD

Objetivos específicos

• Adaptar un sistema híbrido de acumulador cinético y motogenerador de energía al sistema original bicicleta de ciudad garantizando la estabilidad y funcionamiento seguro del mismo.

• Seleccionar y dimensionar los materiales más adecuados para el sistema híbrido tomando en cuenta la disponibilidad de los mismos en el mercado local, así como su costo-beneficio.

• Optimizar el flujo de la distribución de la energía requerido por el sistema de tal manera que en descenso el exceso de energía disponible se almacene. Esta energía almacenada podrá ser utilizada en el ascenso.

• Incorporar los últimos avances disponibles para la mejora de la eficiencia del sistema de transmisión de la bicicleta de ciudad

• Evaluar las bondades y dificultades que se tendrán en el sistema híbrido integrado a la bicicleta de ciudad en el presente proyecto.

Alcances

• De los diversos tipos de bicicleta existentes nos limitaremos a trabajar sobre el sistema de bicicleta de ciudad ya que esta es capaz de alcanzar velocidades más elevadas que las demás, lo cual la convierte en lamejor opción como medio de transporte.

• Para mejorar el rendimiento del sistema bicicleta de ciudad mediante la implementación del sistemahíbrido nos limitaremos a diseñar únicamente los elementos adicionales que requiera el sistema de manerade que podamos seguir utilizando la mayor cantidad de componentes del sistema tradicional para facilitar su producción

• De los elementos que componen a la bicicleta de ciudad modificaremos y rediseñaremos únicamente los elementos que no cumplan con la geometría necesaria para albergar al sistema híbrido o que no seancapaces de soportar las solicitaciones mecánicas de funcionamiento del conjunto.

• De las alternativas de solución que se propongan en este proyecto profundizaremos en cálculos, dimensionamiento y análisis de costos únicamente en la alternativa que presente las mejorescaracterísticas evaluadas en base a las variables más representativas que intervengan en el sistema y su funcionamiento como: estabilidad, maniobrabilidad, potencia, eficiencia.

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Justificación del proyecto.

El presente proyecto propone diseñar y construir un mecanismo que permite optimizar el uso de energía en una bicicleta de cuidad. Trabajos anteriores como la tesis planteada en nuestra institución por Santiago Olarte alineada con esta propuesta han resultado en el desarrollo de un acumulador cinético que consigue hacer mejoras en el sistema de distribución de energía en una bicicleta. Sin embargo este sistema adolece de problemas entre los cuales mencionamos: problemas en la estabilidad, maniobrabilidad, una incorrecta disposición del acumulador cinético y una variación del sistema a tres ruedas. Con esta propuesta se pretende: optimizar la distribución y almacenamiento de energía, acrecentar la eficiencia, mejorar estabilidad, otorgar una mejor maniobrabilidad y mantener el sistema de dos ruedas.La topografía de Quito presenta condiciones únicas que pueden ser aprovechadas para optimizar el consumo de energía en la bicicleta. Así en los descensos la energía potencial disponible puede ser usada, por una parte, para mover al sistema, y por otra los excedentes de energía pueden ser transformados y almacenados en energía rotatoria mediante volantes de inercia y posteriormente en energía química mediante los acumuladores (baterías) para su posterior utilización. De esta forma se puede estabilizar al flujo de energía que se dispone en la bicicleta en el tiempo. En otras palabras cuando se tiene abundancia de energía se plantea en este proyecto almacenarlo, para utilizarla cuando se requiera, de tal manera de abastecer en momentos de escasez de energía como por ejemplo en los ascensos.Además el uso masivo de este medio de transporte contribuirá en la disminución de la congestión vehicular, yen consecuencia en la disminución de la contaminación ambiental problema complejo y muy serio que se tienen en las ciudades.Otro argumento del porqué utilizar este medio de transporte masivo además de los señalados anteriormente es el beneficio que se tiene desde el punto de vista de la salud, pues permite realizar ejercicio de manera natural y agradable que favorece al sistema biológico.El estudio iniciara con una revisión de la bibliografía disponible que resultara en la identificación de variables relevantes para el diseño del sistema de acumulación de energía el cual servirá para construir un prototipo. La parte final de esta propuesta contempla una serie de pruebas que permitirán validar y verificar el diseño de los mecanismos que forman parte de esta propuesta.

CAPÍTULO I.- INTRODUCCIÓN

CAPÍTULO II.- MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO III.- ESTUDIO DE FACTIBILIDAD

CAPÍTULO IV.- DISEÑO DEL SISTEMA HÍBRIDO

CAPÍTULO V.- CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO

CAPÍTULO VI.- ANÁLISIS DE COSTOS DEL PROTOTIPO

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

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Bibliografía para la elaboración de este documento

TEMAS AFINES DESARROLLADOS EN LA INSTITUCIÓN.

• OLARTE Santiago; (2013); "Diseño y construcción de un sistema híbrido para una bicicleta de montaña"; EPN; Proyecto previo a la obtención del título de Ingeniero Mecánico.

• MOLINA Jaime; SALAZAR Hugo; (2009); "Diseño y construcción de un sistema de impulsión neumático para acoplarlo a una bicicleta comercial"; EPN; Proyecto previo a la obtención del título de Ingeniero Mecánico.

OTRAS PUBLICACIONES

• MASFERRER LL.; (2005); "Análisis y diseño de volantes de inercia de materiales compuestos"; IngenieríaMecánica

• SHIGLEY Joseph ; (2008); "Diseño en Ingeniería Mecánica"; Ed. 8va; McGrawHill; México

• MOTT Robert; (2006); "Diseño de Elementos de Máquinas"; Ed: Pearson; México

• FAIRES Virgil; (1992); "Diseño de Elementos de Máquinas"; México

• RIBA Carles; (2002); "Diseño Concurrente"; Universidad Politécnica de Cataluña

Ing. Mario Granja

Director propuesto

Dr. Carlos ÁvilaCo- Dierctor sugerido

Erick Patricio Herrera Granda Jonathan Gabriel Loor Bautista

Estudiante ejecutor del Proyecto Estudiante ejecutor del Proyecto

Anexo: Cronograma Página 4

CRONOGRAMA

PROYECTO DE TITULACIÓN: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA HÍBRIDO GENERADOR Y ACUMULADOR DE ENERGÍA PARA BICICLETA DE CIUDAD

ACTIVIDADES SEMANA #1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Estudio de las necesidades para la implementación de un sistema híbrido como alternativa de movilidad

X X

Desarrollo de fundamentos teóricos X X

Cálculo del sistema híbrido X X X X

Diseño del sistema híbrido X X X X X

Proceso de fabricación y ensamble X X X X

Pruebas del prototipo X X

Análisis de costos X X

Redacción de la memoria escrita X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

Trámites finales de grado X X X

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Fecha de inicio: Noviembre del 2013