CARRERA INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA TITULO SISTEMA DE AUTO VENTILACIÓN PARA AUTOS AUTORES TELÉFONOS E MAIL

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1 CARRERA INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA TITULO SISTEMA DE AUTO VENTILACIÓN PARA AUTOS AUTORES TELÉFONOS E MAIL Francisco Javier Hernández Aceves javierhdz_@hotmail.com Alejandro Herrera Hernández dlink_1984@hotmail.com Luís David Ibarra López tuiko82@hotmail.com Luís Alberto Mariscal Carrillo ing_lamck@hotmail.com Oswaldo Rodríguez Labrador oswaldo_49@hotmail.com RESUMEN DEL PROYECTO: El enfoque del equipo es diseñar un equipo ó sistema capaz de mantener una temperatura agradable para el conductor en el interior de un automóvil. Este proyecto se comenzó a realizar principalmente tomando lecturas de la temperatura interior del automóvil, desde el momento en que comenzaban a incrementarse hasta que fuera descendiendo, comparándola con la temperatura ambiente en el que se encontrara el automóvil. Con estos datos nos damos cuenta del incremento de temperatura que se genera en el interior del vehículo es mas elevada que en el exterior a plena luz del día. Las cargas térmicas fueron calculadas en base a la transferencia de calor generada por los rayos solares sobre el toldo y puertas además de los vidrios que son los principales generadores del efecto invernadero. El principal objetivo es mantener la temperatura interior del vehículo cundo se encuentre aparcado bajo los rayos del sol, el vehículo no puede tener el A/A activado por el motivo de que necesita tener encendido el switch del vehículo y esto produciría que la batería del automóvil se este descargando constantemente, además, del consumo de combustible. Para esto utilizaremos una energía alterna y que no sea contaminante tal como un modulo de fotoceldas con la cual obtenemos energía suministrada por el sol, esta fotocelda generara la energía necesaria para activar el sistema de autoventilacion. El sistema consta de 2 ventiladores uno induce aire del exterior al interior y el otro extrae el aire del interior del vehículo hacia el exterior, este sistema se activa por medio de un sensor de temperatura que se encuentra instalado en lugar estándar tratando que no sea alterada la lectura por algún vidrio, plástico o metal, el sistema de alimentación del equipo es eléctrico de 120V CA y 12V CD, la fuente de generación de la electricidad es por medio de una celda solar, esta a su vez esta conectada a un regulador que protegerá de una sobrealimentación al sistema, después a un banco de baterías que almacenara y abastecerá la energía eléctrica y posteriormente a un inversor capaz de convertir la corriente directa en alterna, el cual alimentara los ventiladores. El sensor es alimentado por 12V directamente del banco de baterías en una conexión independiente. Este sistema podrá ser programado para funcionar ciertas horas en el día por medio de un timer. El contexto que manejaremos de acuerdo a las normas es de prioridad para nuestro proyecto, ya que el propósito de este equipo es lanzarlo al mercado, para ello debemos estar consientes de las normas nacionales, como internacionales. La normatividad internacional la cual nos rige es el ISO, la cual nos exige calidad en todos los procedimientos y procesos, para nuestro proyecto estamos apegados a la industria automotriz la cual tiene su equivalente a la norma QS Por otro lado la gestión ambiental utilizaremos el ISO ya que es el estándar internacional mas apropiado en nuestro caso. En nuestro país existen normas que rigen nuestro proyectos, estas no difieren en absoluto a la normatividad internacional, por tanto mencionaremos ahora las normas que nos exigen apego en la calidad y seguridad de los componentes eléctricos y electrónicos que manejamos en nuestro proyecto esta norma es la NOM-001-SCFI-1993.

2 ANTECEDENTES: En la actualidad existen varias fuentes de energía que no han sido contempladas para diversas aplicaciones, en nuestro caso contemplamos la energía solar dando un giro fuera de lo común, integrándolo a la industria automotriz, como fuente principal un sistema independiente, para brindar confort a los automovilistas que requieren de un ambiente agradable en el interior del vehículo. DESARROLLO: CÁLCULOS Cálculos cargas térmicas: La conducción es el modo de transferencia de calor por el cual se verifica un intercambio de energía desde una región de alta temperatura hacia otra de baja temperatura, debido al impacto cinético o directo de moléculas. El calor fluye por conducción térmica, y su valor es expresado por la ecuación: Q = U * A * DT; esta es la misma ecuación definida en la ley de fourier de la conducción de calor para calcular la rapidez de flujo por conducción. Donde: Q= velocidad a la que el calor pasa a través de un componente en watts U = conductividad térmica del componente estructural en W/m² por grado K de diferencia de temperatura entre la superficie exterior y la superficie interior del componente. (W/ m² K). A= área del componente estructural que queda expuesto a la temperatura interior y la temperara exterior en m². DT= diferencia de temperatura entre el interior y el exterior en grado kelvin. Para determinar la carga total de calor que entra en el interior del automóvil realizamos la ecuación de la ley de fourier, aplicándola en las el techo y vidrios del coche, así como alas puertas, para tener la carga térmica que debemos desalojar, para así determinar los ventiladores que utilizaremos y demás cálculos. Cálculos térmicos del techo: Q techo = x 1.27 x ( )= W Cálculo térmico vidrio, parabrisas y medallón: Q= 1.24 x 1.37 x (283) = W. Cálculo térmico de los vidrios laterales (izquierdo y derecho) Q= 1.24 x.571 x (283) = W Cálculos térmicos del costado derecho e izquierdo del automóvil: Q=1.209 x.947 x ( ) =656 W Carga térmica total: W agregamos un 10% por margen de error. Dejando la carga térmica en 2183 W. Cálculos ventilación: Q a= (0, x 2183W)/44 C)

3 La ventilación que le daremos al interior del vehículo será de inducción y extracción, induciremos aire a temperatura ambiente y retiraremos el aire caliente del interior del vehículo, para esto debemos determinar la velocidad de extracción del sistema de ventilación y con ello la capacidad de los ventiladores. El caudal de aire necesario Q a [m3/s] en m 3 /s de ventilación forzada para evacuar una potencia calorífica P c en W y con un calentamiento del aire de T a en grados centígrados, vale: Q a [m3/s] = 0, x P c / T a Q a= (0, x 2183W)/44 C) Qa =.038 m 3 / seg. Seleccionamos 2 ventiladores de dicha capacidad Calculo del generador solar Se realiza un análisis del consumo de la carga que tiene nuestro equipo eléctrico en W-H. CONSUMOS en 110 Volts AC CANTIDAD X POT. CONSUM. w/h X HORA ENCENDIDO = POTENCIA /DIA 2 ventiladores 26W 5 130W 1 sensor de 4 W 5 20 W temperatura 1 timer mecanico 0.2W W TOTAL DIARIO Agregar 15 % perdida por Inversor Consumo total diario w 22.2 W 178 w Teniendo el consumo de carga eléctrica del equipo, seleccionamos un modulo solar que cubra con la carga requerida, de acuerdo a las especificaciones del fabricante un modulo de 50W proporciona 175 W- H/día ±10% de sobredimencionamiento. De acuerdo a la tabla A-1 en el estado de Jalisco, ciudad de Guadalajara se tiene una insolación media de 4.5 horas/día, de máximo aprovechamiento de energía solar(de acuerdo a la estación del año, Latitud y Orientación, varia). Tabla A-1 Irradiación global media en la República Mexicana Datos en kwh/m 2 -dia Estado Ciudad Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Min Max Med Jalisco Guadalajara Calculo de batería. De acuerdo a la carga que genera el modulo solar que es de 175W, teniendo 3 días de autonomía (nublados), utilizando una batería de placa delgada ácido- plomo(factor de composición ácido-plomo 0.5), con un factor de descarga de 1.05 y con 12 V de CD calculamos la corriente necesaria. Corriente necesaria:

4 I necesaria ( 175*3) ( 12)( 1.05*0.5) = = A H Selección del sensor de temperatura. Se determina de acuerdo a las diferencias de temperatura que maneja el equipo de ventilación, se elige un sensor digital por precisión y para facilitar el uso y visualización de temperaturas. Selección del Timer. Este se selecciona para ahorra energía en horas que el equipo no esta en uso desconectara el equipo y lo activara en determinado tiempo, se elige un timer mecánico para ahorrar energía. BOSQUEJOS El sistema esta instalado en el automóvil como se muestra. DIAGRAMA DE FLUJO DE AIRE TECNOLOGÍAS Modulo solar

5 Modulo F.V. IEM CX-50; potencia típica: 50 W Corriente a máxima potencia: 3.05 A Voltaje a máxima potencia: 16.4 V Corriente a corto-circuito: 3.40 A Voltaje a circuito abierto: 21.0 V Alto: cm. Frente: 56.6 cm. Fondo: 3.4 cm. Peso: 6.2 Kg. El módulo solar es la unidad de generación fotovoltaica más pequeña de que se dispone comercialmente. Las celdas solares empleadas son de silicio monocristalino*, están protegidas del polvo, humedad e impactos por una cubierta de vidrio templado antirreflejante con bajo contenido de hierro y laminadas entre hojas de polímeros de alta duración, y son resistentes a los rayos ultravioleta y la humedad. Las celdas son interconectadas formando un circuito redundante, para asegurar la efectiva conexión de las celdas. Controlador de carga Controlador de carga CMCX 12/15/20FR 15/20 A; Voltaje nominal: 12 V Corriente solar: 15 A Corriente de carga: 20 A Contactos secos, Protección de control: Fusibles Alto: 8 cm. Frente: 22 cm. Fondo: 7 cm. Peso: 0.6 Kg. El controlador de carga proporciona, en forma eficiente y confiable, la protección, medición y señalización adecuadas para sistemas solares fotovoltaicos que operan con baterías, tanto para los aparatos conectados como para las baterías y los propios usuarios. Inversor Inversor Condumex ICX12-100E, 100 Watts. Potencia nominal: 100 W VCD entrada: 12 V VCA salida: 120 V Frecuencia: 60 Hz Eficiencia: % Alto: 7.3 cm. Frente: 10.5 cm. Fondo: 4.5 cm. Peso: 0.35 Kg. El inversor CD/CA convierte el voltaje de una fuente de 12 volts corriente directa en 120 volts corriente alterna. Estos equipos pueden proporcionar una onda de tipo cuasi-cuadrada o senoidal. Batería Capacidad: 115 A-H voltaje nominal: 12 V tipo de batería: sellada libre de mtto. Diseñada especialmente para aplicación solar, indicador del estado de la carga. Alto: cm. Frente: 33 cm. Fondo: 17.2 cm. Peso: 30 Kg. Un banco de baterías es un conjunto de celdas electroquímicas, conectadas en serie y en paralelo para obtener el voltaje y capacidad (Ah) deseados y que son susceptibles de almacenar energía eléctrica en forma química (carga), cederla a un equipo en forma de electricidad (descarga) y volverla a recuperar. Sensor de temperatura Los sensores de temperatura se catalogan en dos series diferentes: TD y HEL/HRTS. Estos sensores consisten en una fina película de resistencia variable con la temperatura (RTD) y están calibrados por láser para una mayor precisión e ínter cambiabilidad. Las salidas lineales son estables y rápidas. Timer mecánico- Este timer es utilizado para tener el sistema en funcionamiento el tiempo en que la temperatura empieza a elevarse, hasta que comienza a descender, de tal manera que el sistema estará apagado

6 durante el tiempo que no se requiere de su funcionamiento. Esto sirve para no consumir energía cuando no se ocupe el sistema. Ventiladores 13 watts, 117 V CA. Son de tipo axial los cuales tiene su rotor y motor dentro de una carcaza cilíndrica, lo que incrementa su capacidad y presión estática. Apropiado para ser conectados a ductos. PROCESO DE FABRICACIÓN El proceso de fabricación no se encuentra completo por que no se acaba de realizar completamente, el material ya esta comprado como se muestra en cada una de la fotografías anteriores don de se explican las tecnologías utilizadas. Entrega de material Ubicación de Modulo solar Modulo solar Ubicación de batería y controlador CONCLUSIONES: Trabajar en equipo resulta difícil puesto que la coordinación de las actividades, no se puede dar a un 100% ya que todos los integrantes del equipo trabajan, y se sacrifica tiempo y dinero destinado para diversas necesidades que tenemos, pero todo en esta vida requiere un esfuerzo para lograr nuestro objetivo y metas en nuestra vida. La calidad del proyecto es de primera y cuenta con una garantía en sus componentes, los cálculos se realizaron detalladamente, y las conexiones de los equipos están realizadas de manera responsable y apegada a una normatividad que se requiere. Nuestro proyecto es un equipo nuevo en el mercado de accesorios automotrices buscando el conforth que requieren los automovilistas que se encuentran a diario en las calles.

7 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: Titulo: Acondicionamiento del aire Autor: Edward G. pita Editorial: CECSA Titulo: Circuitos eléctricos auxiliares Autor: J. M. Alonso Editorial: Paraninfo Titulo: Manual de diseño de calefacción, ventilación y aire acondicionado Autor: Niels R. Grimm / Robert C. Rosaler Editorial: MC. Graw Hill Titulo: Manual de refrigeración y aire acondicionado Autor: ARI Editorial: Pearson Aun están pendientes otras fuentes por el motivo de no estar terminado físicamente el proyecto y surgen nuevas fuentes de información, queda pendiente a estar terminada hasta que se termine el proyecto.