Capacidades industriales, técnicas y científicas aplicables al desarrollo y fabricación de aspas de turbinas eólicas

Transcripción

1 Capacidades industriales, técnicas y científicas aplicables al desarrollo y fabricación de aspas de turbinas eólicas

2 CIATEQ Dirección de especialidad Sistemas mecánicos Gerencia Turbomaquinaria Gerencia Energías renovables Turbinas Eólicas Energía Eólica

3 Misión y visión de Sistemas Mecánicos en el desarrollo de turbinas eólicas MISIÓN Dedicarse a la investigación, desarrollo e innovación (ID+i) de tecnología de vanguardia que ayude a impulsar a fabricantes de turbinas, equipos, componentes y proveedores de servicios especializados de la Industria Eólica Mexicana. VISIÓN Ser un área de ID+i reconocida en México por la creación de tecnología de vanguardia que sirva como punta de lanza para acelerar el crecimiento de la industria eólica nacional.

4 ID+i en Turbinas eólicas 1) Desarrollo de componentes y/o máquina completa de turbinas eólicas de pequeña potencia (A < 200 m 2 ). Instalación y evaluación. 2) Desarrollo de tecnología de manufactura avanzada de aspas y rotores de turbinas eólicas. 3) Pruebas de aspas y trenes de potencia de turbinas eólicas de baja potencia. 4) Inspección avanzada y reparaciones menores en aspas de turbinas eólicas. 5) Evaluación del recurso eólico (monitoreo, modelado de recurso y generación de mapas dimensionamiento de parques eólicos).

5 Personal Científico Colaborador Dr. Agustín Escamilla Dr. Isaac Hernández M en I. Alejandro Gonzalez M en C. Raúl Contreras M en I. José Rico M en I. Ernesto García M en I. Ignacio Torres Ing. Jorge Díaz Ing. Antonio García Especialidad Energía Eólica y diseño de pequeños aerogeneradores Diseño de Aerogeneradores Manufactura y pruebas de aspas Energía Eólica y Control de Aerogeneradores Control de Aerogeneradores Evaluación del recurso eólico Transmisiones mecánicas de aerogeneradores Diseño de aerogeneradores y evaluación del recurso eólico Sistemas hibrido Eólico-solar

6 Antecedentes ~2004 inicia desarrollo de compósitos (biocompositos) utilizando fibras naturales (bagazo decaña); de ahí salieron los primeros conocimientos para la fabricación de aspas pequeñas (aerogenerador CIATEQ y Aerogenerador tipo avispa de IIE) en

7 Antecedentes EVALUACIÓN DEL RECURSO EÓLICO, COTEJO DE TECNOLOGÍA (BENCHMARKING), ANÁLISIS DEL COSTO-BENEFICIO DE SU IMPLEMENTACIÓN E IDENTIFICACION DE PROYECTOS PRODUCTIVOS QUE ATIENDAN A SECTORES ESTRATEGICOS Y NECESIDADES EN LA PENÍNSULA DE BAJA CALIFORNIA Y QUINTANA ROO EMA s

8 Antecedentes DESARROLLO DE SISTEMA DE MONITOREO REMOTO PARA AEROGENERADORES DE BAJA POTENCIA

9 Antecedentes DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DE CAJA MULTIPLICADORA Y SUS SISTEMAS AUXILIARES PARA LA MÁQUINA EÓLICA MEXICANA DE 1.2 MW

10 Antecedentes Sistema híbrido Eólico-Fotovoltaico

11 Nivel Tecnológico Laboratorio de innovación en TE Pruebas para Certificación para aspas y trenes de potencia Evaluación del recurso eólico Desarrollo de maquina completa Pruebas en aspas de turbinas eólicas Desarrollo de tecnología de manufactura de aspas Pruebas en trenes de potencia Creación de empresas de base tecnológica Capacitación especializada Desarrollo de rotores genéricos Consultoría y validación de TE Diseño de componentes de turbinas eólicas Inspección y reparación de aspas Mantenimiento preventivo de TE Años

12 1) Desarrollo de componentes y/o máquina completa de turbinas eólicas de pequeña potencia. CEMIE-Eólico P07: TE 30 kw

13 2) Desarrollo de tecnología de manufactura avanzada de aspas y rotores de turbinas eólicas. CEMIE-Eólico P09: Laboratorio de aspas

14 3) Pruebas de aspas y trenes de potencia de turbinas eólicas de baja potencia. CEMIE-Eólico P09: Laboratorio de aspas

15 4) Inspección avanzada y reparaciones menores en aspas de turbinas eólicas.

16 5) Evaluación del recurso eólico (monitoreo, modelado de recurso y generación de mapas dimensionamiento de parques eólicos).

17 Intereses y experiencia para el desarrollo y fabricación de aspas de turbinas eólicas A. Diseño estructural avanzado del aspa B. Diseño aeroelástico avanzado del aspa C. Diseño del proceso de manufactura del aspa

18 Intereses y experiencia para el desarrollo y fabricación de aspas de turbinas eólicas D. Manufactura de moldes y herramentales para fabricación del aspa E. Manufactura del aspa

19 INFRAESTRUCTURA Y PROYECTOS RELEVANTES Dirección de Ingenieria Virtual y Manufactura

20 Querétaro Nave de Maquinados de 1150 m² Nave de Pailería de 800 m² Nave de Ensamble de 700m²

21 Equipos relevantes MAQUINA DE PORTICO Carrera longitudinal en X,Y,Z: 5000 mm, 2800 mm y 1100 mm. Gama de revoluciones del husillo: RPM Potencia consumida de la maquina: 62 KV Momento máximo de torsión en el husillo: 1000 Nm MAQUINA MANDRILADORA CNC Gama de revoluciones del husillo: rpm Rev. aumentados utilizando potenciómetro: rpm Potencia del motor principal (S2 / S6): 20 / 19 KW Recorrido transversal de la mesa (X): 1250mm Carrera del husillo en la columna (1120 mm)

22 MANDRILADORA CNC JUARISTI Gama de revoluciones del husillo: rpm Potencia del motor principal : 37 kw Recorrido transversal de la mesa (X): 2500mm Recorrido transversal de la mesa (Y): 1600mm Recorrido transversal de la mesa (Z): 1250mm Capacidad de carga de mesa: 8 Ton. TORNO HORIZONTAL FRESACNC Gama de revoluciones del husillo: rpm. Capacidad en eje X 330mm Capacidad en eje Z 4150mm Torreta automática con 8 herramientas

23 CENTRO DE MAQUINADO DE 5 EJES DMU 80 DECKEL MAHO GILDEMEISTER Carrera en X 650 mm Carrera en Y 650 mm Carrera en Z 600 mm Husillo rpm CENTRO DE MAQUINADO DE 5 EJES HERMLE C400 Carrera en X 850 mm Carrera en Y 700 mm Carrera en Z 500 mm Husillo rpm MANDRILADORA CONVENCIONAL Carrera en X: 1600mm Carrera Y: 1120 mm Carrera en Z: 1250 mm Husillo: 1120 rpm

24 CENTRO DE MAQUINADO CINCINATTI Carrera eje X: 1270mm Carrera Y: 510mm Carrera Z: 560mm Husillo: 6000 rpm CENTRO DE MAQUINADO VERTICA MAKINO PS95 Carrera eje X: 920mm Carrera Y: 510mm Carrera Z: 460mm Husillo: rpm

25 EQUIPO DE ESCANEO Y DIGITALIZACIÓ PARA INSPECCION DE INGENIERIA INVERSA Resolución: 20 X Pixeles Área de medición: 40 x x 900 mm² Espacio entre puntos: mm MAQUINA DE CORTE CON AGUA WATER JET Carreras del cabezal de corte de 1321 mm x 660 mm Precisión mas menos 0.08 mm Presión de trabajo de corte: psi Operación por medio de software propio con Pc y monitor Capacidad de corte en acero de hasta 5 in de espesor.

26 San Luis Potosí Nave de maquinados y ensamble de herramentales con un área de 1000 m²

27 Electroerosionadora de penetración Capacidad 1000 X 700 X550mm Funcionalidad: Mecanizado de piezas grandes y de gran precisión Centro de Maquinado Huron de Alta velocidad 0-18,000 RPM Capacidad 1000 X 700 X550mm rpm Funcionalidad: Mecanizado de piezas grandes y de gran precisión

28 Electroerosionadora de corte por hilo SODICK SL600G Capacidad eje X 600mm Capacidad eje Y 400mm Capacidad eje Z 350mm Capacidad eje U 150mm Capacidad eje Y 150mm Funcionalidad: Mecanizado de piezas grandes y de gran precisión

29 Rectificadora Superficies Planas Capacidad 1000 X 700 X550mm Funcionalidad: Mecanizado de piezas grandes y de gran precisión Electroerosionadora de corte por hilo Capacidad: 0.5 Tn Capacidad 320mm X 210mm Funcionalidad: Corte de piezas de gran precisión

30 Electroerosionadora de corte por penetración Capacidad 0.5 Tn Capacidad 600 X 300mm Funcionalidad: Mecanizado de piezas grandes y de gran precisión Prensa hidráulica de ajuste, 50 Ton y platina de 1 m2

31 Micro soldadura

32 Laboratorios de Metrología Calibración de Indicadores de Carátula Alcance hasta 100 mm Máquina de Medición por Coordenadas capacidad: X = mm; Y = 850 mm; Z = 750 mm ( Certificado ema) Calibración de Calibradores vernier, de carátula y digitales, micrómetros y medidores de altura, hasta mm Calibración de torquímetros desde 0,5 N-m hasta N-m (Certificado por ema) Comparador óptico, semiautomático: X = 300 mm; Y = 100 mm

33 Toluca Laboratorio de Construcción Mecánica y de Herramentales de 1000 m²

34 Centro de maquinado CNC Makino V33i Mesa: 29.5 X 17.7" X: 25.6 Y: 17.7" Z: 13.7 Revoluciones en el husillo 30,000 RPM Velocidad de avance: 787 in/mi Tamaño máximo de pieza: 29.5" x 25" x 9.8 Peso máximo en la mesa: 660 lbs. Electroerosionadora de corte por hilo makino U6 HEAT Capacidad eje X 650mm Capacidad eje Y 450mm Capacidad eje 420mm Capacidad eje U 75mm Capacidad eje Y 75mm Electroerosionadora de corte por penetración makino EDAF2 Capacidad eje X 350mm Capacidad eje Y 250mm Capacidad eje Z 250mm Area de mesa 550 mm x 350 mm

35 Laboratorios de prototipado rápido Máquina de FDM Impresora 3D Sinterizado lasser selectivo SLS Máquina de colada al vacío

36 Molde para harnees automotriz

37 Mesa de pegado para tapa de maletero de autobús PB

38 Mantenimiento de troquel automotriz

39 Mesa de pegado para tapa de maletero de autobús Century

40 Tornillo Sin Fin

41 Montadura automotriz

42 Molde de Espejo Secundario para el GTM Cliente: INAOE

43 Espejo Secundario para el GTM Cliente: INAOE

44 Molde para carrocería de remolques

45 Modelo de madera para molde de aluminio

46 Panel de Instrumentos de Vehículo para mantenimiento aeroportuario

47 Molde de aspa para aerogenerador eólico

48 Espejo M5 para el GTM

49 Chasis del metro

50 Actividades - Aplicaciones Plásticos Herramentales

51 Diseño Conceptual Desarrollo conceptos de diseño en función de las necesidades específicas de la industria. Modelado geométrico de herramientas y herramentales.

52 Análisis de Factibilidad Técnica Evaluación técnica de las capacidades de las empresas para el desarrollo de nuevos productos

53 Análisis por Métodos CAE Termodinámico: lineal y transitorio Estático: lineal y transitorio Dinámico: lineal y transitorio Balanceo de runners Tiempo de llenado Tiempo de desmoldeo Identificación de trampas de aire y líneas de soldadura

54 Desarrollo de Planos de Diseño, Manufactura y Ensamble Desarrollo de planos que incluye cálculo de cotas geométricas, de forma y posición, acabado superficial, selección de materiales, parámetros y secuencia de manufactura, secuencias de ensamble

55 Fabricación de Prototipos Funcionales Desarrollo de prototipos a partir de planos y materiales especiales Inclusión de mecanismos controlados por sistemas embebidos

56 Mantenimiento y modificación a moldes Mantenimiento

57 Ingeniería Virtual y Manufactura Manufactura Aditiva Marzo 2014

58 Manufactura Aditiva Tecnologías conformativas: Utilizan preformas para obtener la geometría requerida (inyección plástico y metales, PIM, sinterizado, colada la vacío, RIM, electroforming) Tecnologías sustractivas: Obtienen la geometría requerida sustrayendo material de una geometría mayor (mecanizado, electroerosión, corte por agua, corte por láser) Tecnologías aditivas (AM): Obtienen la geometría añadiendo material a partir de geometría virtual, sin uso de preformas (conformativas) y sin sustraer material (sustractivas).

59 Manufactura Aditiva Manufactura Aditiva (estereolitografía o sinterizado selectivo), que permiten obtener piezas directamente de un archivo CAD 3D, imprimiéndolas de forma totalmente controlada sobre una superficie. Tecnología de prototipado rápido o Rapid Prototyping (RP), si lo que se pretende fabricar es un prototipo, es decir una pieza que sirve para validar o verificar un nuevo diseño, que posteriormente se llevará a producción, probablemente, con tecnología no aditiva (inyección, mecanizado). Tecnología de Fabricación Directa o Rapid Manufacturing (RM), cuando se consigue la pieza final y el producto es, por lo tanto, plenamente funcional.

60 Materiales para Sinterizado Manufactura Aditiva Polímeros Metales FDM Estereolitografía Fusión láser selectiva FDM Fusión por haz de electrones Sinterizado laser Impresora 3D Polimerización UV Colada al vacío

61 Sinterizado

62 Sinterizado de Plásticos

63 Sinterizado de Metales Materiales: Acero, Acero inoxidable, aleaciones para herramientas, herramentales y aeronáutica, Aluminio, Titanio (aeronáutica y grado medico para prótesis e implantes)

64 Manufactura aditiva Fabricación personalizada de implantes dentales. Cortesía de EOS GmbH Estructuras fractales tipo árbol fabricadas en poliamida. Cortesía Fundación Prodintec

65 Ventajas Asociadas Producto Productos aligerados Productos multimaterial Productos ergonómicos Mecanismos integrados en una misma pieza Proceso Reducción del time to market de nuevos diseños Productos con series cortas Reduce errores de montaje Reducción de costes de inversión en utillaje Procesos híbridos

66 Sectores y Aplicaciones Medico Prótesis, Implantes, extensiones de Huesos, etc.

67 Sector Aeronáutico Sectores y Aplicaciones

68 Sectores y Aplicaciones Moldes y Matriceria El Rapid Tooling es una aplicación interesante de Manufactura Aditiva, ya que la pieza final obtenida corresponde a un proceso convencional ya establecido (inyección, por ejemplo). En la fabricación del molde se pueden aprovechar las ventajas que ofrece el Manufactura Aditiva. Oportunidad de fabricación directa de moldes o componentes con canales de refrigeración (canales conformales) con geometrías libres, capaces de adaptarse a la geometría, optimizando el sistema de refrigeración, y consecuentemente, el ciclo de inyección y los requerimientos dimensionales del producto final.

69 Sectores y Aplicaciones En moldes de alta complejidad, donde exista atrapamiento de gases, mediante el uso de canales de forma se puede controlar el enfriamiento del material y la ubicación final de dicho atrapamiento, (inyección de metales no férreos, técnica testada en inyección de aleación de aluminio). En ocasiones no se utiliza la tecnología para fabricar completamente el molde, se optimiza su utilización aplicándola a algunas zonas (insertos), puesto que de otra manera su fabricación sería muy complicada o el plazo no sería competitivo.

70 Sectores y Aplicaciones Conformal Cooling Corte virtual de la capacidad de Manufactura Aditiva para conformar canales de geometría compleja.

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