DISEÑO MECÁNICO DE UN AEROGENERADOR EÓLICO

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Natalia Sánchez Ruiz
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eman ta zabal zazu ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL DE BILBAO GRADO EN MECÁNICA TRABAJO FIN DE GRADO 2014 / 2015 DISEÑO MECÁNICO DE UN AEROGENERADOR EÓLICO DOCUMENTO 1:

1 eman ta zabal zazu ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL DE BILBAO GRADO EN MECÁNICA TRABAJO FIN DE GRADO 2014 / 2015 DISEÑO MECÁNICO DE UN AEROGENERADOR EÓLICO DOCUMENTO 1: ÍNDICE GENERAL DATOS DEL ALUMNO NOMBRE: RICARDO APELLIDOS: RUIZ NIETO DATOS DEL DIRECTOR NOMBRE: ERIK APELLIDOS: MACHO MIER DEPARTAMENTO: INGENIERÍA MECÁNICA FDO.: FECHA: FDO.: FECHA: Anexo I

2 ÍNDICE GENERAL 2. MEMORIA HOJA DE IDENTIFICACIÓN OBJETO DEL PROYECTO ALCANCE DEL PROYECTO ANTECEDENTES Evolución de la energía eólica Energía eólica. El viento Impacto medioambiental y acústico Costes de la energía eólica Tipos de aerogeneradores Aerogeneradores de eje vertical VAWT Aerogeneradores de eje horizontal HAWT Descripción de los componentes de un aerogenerador Palas Buje Nariz 32

3 Góndola Multiplicadora Sistema de freno Alternador Sistema de refrigeración Estructura Sistema de giro Sistema de control Torre Cimentación Control de la potencia del aerogenerador NORMAS Y REFERENCIAS Disposiciones legales y normas aplicadas Bibliografía Programas de cálculo Otras referencias DEFINICIONES Y ABREVIATURAS REQUISITOS DE DISEÑO 92

4 2.8. ANÁLISIS DE SOLUCIONES RESULTADOS FINALES Potencia y dimensiones de la máquina eólica Sistema para el cambio de paso de las palas Eje de baja velocidad Caja multiplicadora Sistema de freno Alternador Sistema de orientación Chasis y torre ORDEN DE PRIORIDAD DE LOS DOCUMENTOS CÁLCULOS DATOS DE PARTIDA PARÁMETROS DEL AEROGENERADOR Velocidad específica Coeficiente de par C Q Factor de solidez σ POTENCIA DEL AEROGENERADOR 120

5 Potencia teórica máxima Potencia máxima. Formula de Betz Coeficiente de potencia Cp y límite de Betz Potencia real del aerogenerador DIMENSIONAMIENTO DEL ROTOR Área de barrido Masa de las palas Área mínima de una pala Velocidad de giro Par desarrollado por el rotor Curva de potencia Comprobación de las características del aerogenerador Resumen de las características del aerogenerador SISTEMA PARA EL CAMBIO DE PASO DE LAS PALAS Fuerzas sobre las palas Fuerzas y momentos en la raíz de la pala Selección del rodamiento Selección del motorreductor 154

6 Cálculo del engranaje del piñón del motorreductor Cálculo del módulo del engranaje del piñón Dimensionamiento del engranaje del piñón Cálculo de la chaveta del piñón EJE DE BAJA VELOCIDAD Fuerzas sobre el eje Diseño del eje de baja velocidad en base a tensiones Diseño del eje de baja velocidad en base a deflexiones Selección de los rodamientos del eje de baja velocidad Acoplamiento del eje de baja velocidad y la caja multiplicadora Calculo de la chaveta del acoplamiento y el eje de baja velocidad CAJA MULTIPLICADORA Relación de transmisión de las etapas de la caja multiplicadora Cálculo del primer par de engranajes Cálculo del módulo del primer par de engranajes Dimensionamiento del primer par de engranajes Cálculo del segundo par de engranajes Cálculo del módulo del segundo par de engranajes 232

7 Dimensionamiento del segundo par de engranajes Cálculo del primer eje de la caja multiplicadora Fuerzas sobre el primer eje Diseño del primer eje en base a tensiones Diseño del primer eje en base a deflexiones Selección de los rodamientos del primer eje Selección de las chavetas del primer eje Chaveta del acoplamiento Chaveta del primer engranaje Cálculo del segundo eje de la caja multiplicadora Fuerzas sobre el segundo eje Diseño del segundo eje en base a tensiones Diseño del segundo eje en base a deflexiones Selección de los rodamientos del segundo eje Selección de las chavetas del segundo eje Chaveta del segundo engranaje Chaveta del tercer engranaje Cálculo del tercer eje de la caja multiplicadora 300

8 Fuerzas sobre el tercer eje Diseño del tercer eje en base a tensiones Diseño del tercer eje en base a deflexiones Selección de los rodamientos del tercer eje Acoplamiento de la salida de la caja multiplicadora Selección de las chavetas del tercer eje Chaveta del cuarto engranaje Chaveta del disco de freno Chaveta del acoplamiento SISTEMA DE FRENO Selección de la pinza de freno ALTERNADOR Selección del alternador Selección de la chaveta del acoplamiento SISTEMA DE ORIENTACIÓN Fuerzas y momentos en el sistema de orientación Selección del rodamiento Selección del motorreductor 351

9 Cálculo del engranaje del piñón del motorreductor Cálculo del módulo del engranaje del piñón Dimensionamiento del engranaje del piñón Cálculo de la chaveta del piñón CHASIS DE APOYO TORRE PLIEGO DE CONDICIONES OBJETO DEL PLIEGO CONDICIONES GENERALES Descripción breve Normativa general Datos de la obra Replanteo de la obra Organización Subcontratación de obras CONDICIONES TÉCNICAS Generales Seguridad en el trabajo 394

10 Materiales Maquinaria y equipos Trabajos previos Deforestación, destocanado, desbroce y limpieza Explanación del terreno CONDICIONES FACULTATIVAS Cambio de jefe de obra Derechos y obligaciones del contratista Presencia del contratista en la obra Oficina de obra Comienzo de las obras y su plazo de ejecución Trabajos defectuosos Plazo de garantía Recepción definitiva CONDICIONES ECONOMICAS Mediciones Valoraciones Revisión de precios 413

11 Garantía y fianza Forma de pago CONDICIONES LEGALES Régimen jurídico Accidentes de trabajo Responsabilidad civil Permisos Causas de suspensión del contrato Confidencialidad y tratamiento de datos de carácter personal ESTADO DE LAS MEDICIONES Y PRESUPUESTO ESTRUCTURA PRINCIPAL PINTURA MATERIALES PIEZAS DISEÑADAS COMPONENTES COMERCIALES MAQUINARIA ELÉCTRICA MANO DE OBRA MONTAJE 428

12 MONTAJE ESTRUCTURAL MONTAJE DE INTALACIONES MEDIOS AUXILIARES TRANSPORTE MAQUINARIA INGENIERIA PRESUPUESTOS ESTUDIOS CON ENTIDAD PROPIA OBJETO DEL ESTUDIO DE SEGURIDAD Y SALUD LOS REPRESENTANTES DE PERSONAL RESPONSABILIDAD EN EL AMBITO ADMINISTRATIVO SANCIONADOR MEMORIA DESCRIPTIVA Accesos a la obra Circulación en la obra Seguridad durante los trabajos Equipos de protección individual (EPI) Máquinas 442

13 7.5. RIESGOS GENERALES EN LAS OPERACIONES DE MANTENIMIENTO Y MONTAJE DEL AEROGENERADOR Riesgo de origen mecánico Riesgo de origen eléctrico Riesgo por manejo de herramienta Riesgos asociados a sustancias y materiales peligrosos Riesgos por trabajos en altura Riesgos por condiciones climatológicas Riesgo por exposición al ruido Elevación de cargas Transporte y desplazamiento de las partes del aerogenerador Montaje de la góndola Montaje de las palas SISTEMAS DE SEÑALIZACIÓN ELEVADORES Elevadores de tracción por cable Elevadores guiados por cremalleras PLAN DE EMERGENCIA 470

14 Plan de evacuación Plan en caso de accidente personal Manejos de extintores RESUMEN OBJETO DEL PROYECTO DATOS DE PARTIDA RESULTADOS PLANOS PRESUPUESTO FUENTES DE INFORMACION Libros Catálogos Normas y Códigos técnicos Páginas Web PROGRAMAS DE CÁLCULO 486

15 ÍNDICE DE PLANOS Plano Título Formato 1 Conjunto mecánico del aerogenerador DIN A-3 2 Engranaje del sistema de cambio de paso de las palas DIN A-3 3 Eje de baja velocidad DIN A-3 4 Conjunto de la caja multiplicadora DIN A-2 5 Primer eje de la caja multiplicadora DIN A-3 6 Segundo eje de la caja multiplicadora DIN A-3 7 Tercer eje de la caja multiplicadora DIN A-3 8 Primer engranaje de la caja multiplicadora DIN A-3 9 Segundo engranaje de la caja multiplicadora DIN A-3 10 Tercer engranaje de la caja multiplicadora DIN A-3 11 Cuarto engranaje de la caja multiplicadora DIN A-4 12 Engranaje del sistema de orientación DIN A-3 13 Chasis de apoyo DIN A-3 14 Torre DIN A-3

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