En particular en el presente proyecto nos interesa lograr desarrollar energía mecánica a través de energía eólica, mediante el torque que genera el movimiento de las aspas de una turbina, la cual eventualmente se almacenará en forma de energía eléctrica.
Para el desarrollo del proyecto se nos entregan una serie de requisitos que serán evaluados y definirán el éxito o fracaso de éste, dentro de los cuales destacamos la relación peso/potencia, su optimización mediante un diseño inteligente y que cumpla con los otros requisitos. Para lograr lo anterior nos enfocaremos en:
- Materiales: para lograr una gran potencia el material debe ser resistente, y de una baja densidad para lograr ser lo más liviano posible. Buscamos también que éste sea un generador ecológico (más allá de la generación de electricidad con el uso de una energía renovable) utilizando materiales de desecho, por lo que consideraremos polímeros como el plástico, madera de desecho, alambres, PVC de tuberías desechadas, latón de desechos, etc. En fin, buscaremos la forma de obtener materiales que nos entreguen la resistencia necesaria, sean lo más livianos posibles y provengan de una fuente de desecho.
- Geometrías posibles: Buscaremos un diseño tal que nos permita minimizar el peso y maximizar la potencia, ocupando las restricciones de apoyos dadas. Se generarán en lo sucesivo una serie de alternativas entre las cuales eligiremos la que nos entregue un mejor desempeño, sin obviar las condiciones de operación que tendrá ( dirección de viento conocida y constante, igual que su velocidad) se tomarán en cuenta diferentes números, diseño y tipos de aspa, orientación del eje, o cantidad de ejes, entre otros factores a considerar.
- Peso: será medido en kilogramos y, como ya se mencionó anteriormente se busca minimizar esta propiedad utilizando el material que se encuentre a nuestra disposición con la menor densidad posible.
- Rupturas: Claramente buscamos prevenir y evitar todas las fallas que podrían provocar que nuestro mecanismo sufra una ruptura, para esto se analizarán tanto las piezas como las uniones que tendrán. En particular se sabe que un punto de falla típico son éstas últimas por lo que un especial énfasis se tomará en realizar uniones que, dadas las condiciones de funcionamiento, no generen mayores riesgos de falla. Sobre las piezas se debe destacar que se analizará la función y fuerzas presentes en cada una de ellas para mejorar su diseño y elegir el material óptimo
- Deflexión: idealmente nuestro generador tendría infinitas aspas de un largo infinito, pero por diversos motivos, entre estos la deflexión, lo anterior no puede cumplirse. Al ser más largas las aspas éstas pueden ser deformadas más fácilmente por el viento, chocando con el eje lo que generaría daño en el material de ambos, y perdería la continuidad del movimiento, desperdiciando una cantidad importante de energía. Buscaremos optimizar el largo de las aspas para evitar estos golpes y faltas de continuidad y obtener la mayor potencia posible.
- Mecanismos de Rodadura: Buscaremos aquellos mecanismos que minimicen el roce, se ajusten al presupuesto establecido y aporten lo menos posible al peso del sistema.
- Pandeo y Flexión: Buscaremos materiales lo suficientemente rígidos para evitar estos fenómenos o disminuir su magnitud dejándola dentro de márgenes suficientes para no afectar el funcionamiento del generador, esto es, no cambiar la dirección de incidencia del viento sobre las aspas.
