Gradu amaierako lana

POTENTZIA BAXUKO GAILU MUGIKORRAK KARGATZEKO AEROSORGAILU BATEN ZATI MEKANIKOAREN DISEINU, KALKULU ETA ERAIKUNTZA, e-Betez proiektu multidisziplinarraren barnean, Open Source Ecology printzipioak jarraituz.

Egilea: Iñaki Iturrate Argote Zuzendaria: Ortzi Akizu Gradu Amaierako Lana (2016 - Iraila)

UPV/EHU Gasteizko Ingeniaritzako Unibertsitate Eskola

Potentzia baxuko gailu mugikorrak kargatzeko aerosorgailu baten zati mekanikoaren diseinu, kalkulu eta eraikuntza, e-Betez proiektu multidisziplinarraren barnean, Open Source Ecology printzipioak jarraituz.

Ikaslea: IĂąaki Iturrate Irakaslea: Ortzi Akizu Aurkezpenaren data: 2016/08/24

ESKER EMATEA Proiektu hau atera den bezala aurrera atera izateko zenbait pertsonak klabe egon dira.

Horregatik, hurrengo pertsonei eskerrak eman nahi dizkiet: -Adierazpen grafiko mintegiari, bereziki proiektuaren zuzendariari, Ortzi Akizu. Eskatu diodan bakoitzean laguntza emateagatik.

-Fluido Dinamika mintegiari, bereziki Unai Fernandez irakasleari eta Pablo Martinez ikasleari CFD simulazioekin emandako laguntzagatik eta haize tunela nahi izan dudan aldietan eskuragarri izateagatik.

-Joseba Ortiz de Villalba-ri, mekanika tailerreko arduraduna, eredu fisiko eta haize tunelaren prestakuntza emandako laguntzagatik eta utzi dizkidan erremintengatik.

2

Aurkibidea 1

SARRERA ................................................................................................................ 7 1.1

"e-Betez" Taldea ............................................................................................... 7

1.2

Open Source Ecology (OSE) ............................................................................... 8

1.2.1

Diseinu mekanikoa OSEn ............................................................................. 8

1.2.2

OSE Euskadin. BURUTEK ............................................................................. 9

1.3

Proiektuaren helburu orokorra .......................................................................... 10

1.4

Nire GrAL-aren helburu zehatzak ...................................................................... 10

2

Gantt diagrama...................................................................................................... 11

3

State of the art ...................................................................................................... 12 3.1

Ardatz bertikaleko errotoreak ........................................................................... 12

3.2

Ardatz horizontaleko errotoreak ........................................................................ 18

3.3

Dispositibo eramangarrien bateriak ................................................................... 23

3.3.1

Telefono mugikorra bateriak ...................................................................... 23

3.3.2

Tableta bateriak ....................................................................................... 24

3.3.3

Argazki kamera bateriak ............................................................................ 25

3.3.4

Ordenagailu eramangarri bateriak .............................................................. 27

3.4

4

3.4.1

Haize-sorgailuak ....................................................................................... 28

3.4.2

Bateriak ................................................................................................... 29

Oinarrizko ezagutzak: HAIZEA ................................................................................. 31 4.1

5

6

Ondorioak eta hausnarketa .............................................................................. 28

Haizea ............................................................................................................ 31

4.1.1

Haizearen ezaugarriak ............................................................................... 32

4.1.2

Haizearen ezaugarrien neurketa ................................................................. 33

4.1.3

Haizearen neurketa ................................................................................... 34

Oinarrizko ezagutzak: ENERGIA EOLIKOAren erabilera .............................................. 38 5.1

Energia eolikoaren sorkuntza eta lortzeko modua ............................................... 39

5.2

Energia eolikoaren historia ............................................................................... 40

5.3

Energia eolikoa gaur egun................................................................................ 41

5.4

Ardatz horizontaleko energia ekoizpena ............................................................. 41

Ezagutza orokorrak: Errotore motak ........................................................................ 44 6.1.1

Ardatz horizontaleko errotoreak (HAWT) ..................................................... 45

6.1.2

Ardatz bertikaleko errotoreak (VAWT) ........................................................ 47 3

7

DISEINUAK ........................................................................................................... 49 7.1

7.1.1

Palen diseinua eta eraikuntza..................................................................... 49

7.1.2

Amaierak plateraren diseinua eta eraikuntza ............................................... 51

7.1.3

Etapa kopuru optimoa ............................................................................... 51

7.1.4

Pala kopuru optimoa ................................................................................. 51

7.1.5

Palaren geometria optimoa ........................................................................ 52

7.1.6

Laburbilduz .............................................................................................. 52

7.2

CAD bidezko modelatzea .................................................................................. 53

7.2.1

Amankomuneko balioak ............................................................................ 53

7.2.2

R1 geometria ........................................................................................... 56

7.2.3

R2 geometria ........................................................................................... 57

7.2.4

R3 geometria ........................................................................................... 57

7.2.5

R4 geometria ........................................................................................... 58

7.2.6

R5 geometria ........................................................................................... 60

7.2.7

Euskarriak ................................................................................................ 61

7.3

8

Savonius errotorearen parametro optimoak ....................................................... 49

Lehen prototipoa ............................................................................................. 63

7.3.1

Errotorea ................................................................................................. 63

7.3.2

Euskarri estruktura ................................................................................... 65

7.3.3

Kostua ..................................................................................................... 66

7.4

Renderrak....................................................................................................... 67

7.5

3D inpresoran inprimatzea ............................................................................... 68

7.5.1

CAD programatik inprimatzea .................................................................... 68

7.5.2

Inprimaketa motak ................................................................................... 69

7.5.3

Inprimaketa metodoak .............................................................................. 70

7.5.4

Vitoria-Gasteizko Ingeniaritza eskolako inpresora......................................... 71

7.5.5

Inprimaketa materiala ............................................................................... 71

7.5.6

Inprimaketa prozesua ............................................................................... 72

7.5.7

Soporte materiala kentzea ......................................................................... 72

7.5.8

3D inpresorak sortutako kutsadura ............................................................. 74

7.5.9

Soporte garbigailuak sortutako kutsadura ................................................... 74

NEURKETA TEORIKOA............................................................................................ 75 8.1

Mugimenduan dagoen aire masa baten potentzia ............................................... 75

8.2

Errotore eoliko ideala: Betz-en limitea ............................................................... 75 4

8.3

Biraketa abiadura ............................................................................................ 78

8.4

Ardatzaren par-a ............................................................................................. 79

8.5

Potentzia koefizientea ...................................................................................... 79

8.6

Abiadura espezifikoa (TSR) .............................................................................. 79

8.7

Bateria baten kargatze denbora ........................................................................ 79

8.8

Emaitzak ........................................................................................................ 80

9

ORDENAGAILU BIDEZKO SIMULAZIOA .................................................................... 82 9.1

Geometria eta malla ........................................................................................ 82

9.2

Biraketa abiadura ............................................................................................ 84

9.3

Par-a .............................................................................................................. 86

10

NEURKETAK HAIZE TUNELEAN ............................................................................ 87

10.1

Prony balazta .................................................................................................. 87

10.2

Motor elektriko bidezko Par kalkulua ................................................................. 89

10.2.1

Eraikitze prozesua:.................................................................................... 89

10.2.2

Neurketa prozesua .................................................................................... 93

10.2.3

Potentzia neurtuz...................................................................................... 94

10.3

Antzekotasuna teoriko eta modelo eta prototipoaren artean ................................ 96

10.3.1

Antzekotasun geometrikoa ........................................................................ 96

10.3.2

Antzekotasun zinematikoa ......................................................................... 96

10.3.3

Antzekotasun dinamikoa ............................................................................ 97

10.4

Potentzia prototipoan ...................................................................................... 97

10.4.1

Haizearen abiadura prototipoan ................................................................. 98

10.4.2

Errotorearen biraketa abiadura prototipoan ................................................. 98

10.4.3

Potentzia eoliko prototipoan ...................................................................... 99

10.5

Emaitzak ........................................................................................................ 99

10.5.1

Hutsean ................................................................................................. 100

10.5.2

Motor desberdinak .................................................................................. 101

10.5.3

Erresistentzia desberdinak ....................................................................... 108

10.5.4

Bateriak kargatzeko denbora ................................................................... 114

11 11.1 12

Emaitzen konparaketa....................................................................................... 116 Teoriko vs simulazioa vs prototipoak ............................................................... 116 Aurrekontua ..................................................................................................... 118

12.1

Eskulan zuzena [21] ...................................................................................... 118

12.2

Amortizazioa [23] .......................................................................................... 119 5

12.3

Desplazamenduak eta autoaren amortizazioa................................................... 120

12.4

Material suntsikorra ....................................................................................... 121

12.5

Zuzeneko gastuak guztira .............................................................................. 121

12.6

Zeharkako gastuak ........................................................................................ 121

12.7

Iraganeko gastuak ........................................................................................ 122

12.8

Proiektuaren Balio Osoa ................................................................................. 122

13

Ondorioak ........................................................................................................ 122

13.1

Errotore onenaren aukeraketa ........................................................................ 123

13.2

Eginiko errotorearen elkarbanatzea Thingiverse-n ............................................ 124

13.3

Eginiko lanaren bideoa eta issua (elkarbanatzea) ............................................. 125

14

Erreferentziak................................................................................................... 126

15

Planuak ........................................................................................................... 128

6

1 SARRERA 1.1 "e-Betez" Taldea Ingeniería Sin Fronteras País Vasco-Euskal Herriko Mugarik Gabeko Ingeniaritzak (ISF-MGI) sustatutako egitasmoa da e-Betez. Bere helburua, Open Source mugimenduaren potentziala aztertzea gailu eramangarri elektronikoen kargadoreen diseinu eta garapenaren bitartez energia berriztagarriak erabiliz.

Proiektuan parte hartzen dute ISF-MGI UPV/EHU-ko Bilboko eta Gasteizko ikasle eta irakasleekin batera.

Lantalde honek sortutako ezagutza librea izatea, errepikagarria eta ingurugiroarekiko egokia izatera bideratuta dago. Hori dela eta, unibertsitatearen funtzioak betetzen ditu: formakuntza, ikerkuntza, hedapena eta gizarte erantzukizuna.

Dispositibo elektronikoak energia eolikoaren bitartez kargatzeko egindako proiektua, "e-Betez haizea" izena hartuko du. Proiektu honetako prototipoak UPV/EHU ingeniaritza eskola desberdinetako ikasleen Gradu Amaierako Proiektuen bitartez garatuko dira. Gasteizko eta Bilboko eskolak parte hartzen dute talde multidisziplinar batean irakasleak eta ikasleak talde berean lan egiten dutelarik. e-Betez haizea, e-Betez taldearen bigarren proiektua da. Lehenengo proiektua elementu elektroniko eramangarriak eguzki energiarekin kargatzeko dispositiboa diseinatzea eta garatzea izan zen. Proiektu horretan Eibar eta Donostiako ingeniaritza eskolek ere parte hartu zuten.

1_Irudia:

e-Betez taldearen logotipoa. [1]

e-Betez haizea taldearen partaideak hurrengoak dira: 

 

Diego Cordon eta Adrian Gomez. UPV/EHUko ikasleak Bilboko ingeniaritza eskolan, espezialitatea elektronika. Erregulazio sistema eta monitorizazioaren diseinu eta kalkuluaz arduratuko dira.

Joseba Llano. UPV/EHUko ikasleak Bilboko ingeniaritza eskolan, espezialitatea elektrizitatea.

Sorgailuaren diseinuaz eta kalkuluaz arduratuko da.

Nerea Saez de Ibarra eta Iñaki Iturrate. UPV/EHUko ikasleak Gasteizko ingeniaritza eskolan, espezialitatea mekanika. Turbinaren diseinuaz eta kalkuluaz arduratuko dira.

7





Joseba Sainz de Murieta. UPV/EHUko irakaslea Bilboko ingeniaritza eskolan eta Mugarik Gabeko Ingeniaritza erakundeko partaidea. Adrian, Diego eta Joseba Llano laguntzeaz arduratuko da.

Ortzi Akizu. UPV/EHUko irakaslea Gasteizko ingeniaritza eskolan. Nerea eta Iñaki tutorizatzeaz arduratuko da.

Informazioa elkarrekin partekatzeko, trukatzeko eta gure artean kontaktuan egoteko interneteko errekurtsuak erabiliko dira. Dropbox, Google Drive eta Whatsapp besteak beste.

1.2 Open Source Ecology (OSE) Izen honekin ezagutzen da libreki garatutako eta merkaturatzen diren edozein software.

Open Source Ecology izena lehen aldiz 1998.urtean erabili zen filosofia honi erreferentzia egiteko. Open Source filosofiak askatasun osoz hurrengoko ekintzak egiteko aukera ematen du:    

Programa erabiltzea helburua edozein izanda.

Norbanakoaren beharretara moldatzea.

Egindakoaren distribuzioa komunitatearekin parte hartuz.

Programa hobetzea eta hobekuntzak partekatzea komunitatearen mesederako.

Filosofia honen abantailak hurrengoak dira:    

Lizentzia ordainketarik ez denez egin behar, kostuen txikitzea.

Berrikuntza eta kalitatea, garapen komunitatearen eta kalitate maximoaren kontrolaren bidez.

Software ekoizleekiko dependentzia txikitzea.

Partekatze ezagutza modeloaren bidez garapen teknologikoaren sustatzea.

[2] 1.2.1

Diseinu mekanikoa OSEn

Atal honetan egin den proiektu bat garatzeko erabili daitezkeen OSE software nagusiak azalduko dira.

1.2.1.1 Produktuaren diseinua CAD softwareak: Proiektuan zehar erabili den CAD programa NX 9.0 izan da, UPV/EHUk lizentzia duelako eta programa hau ingeniaritza mekanikako graduan zehar irakatsia izan delako. Hala ere, ordenagailu bidezko diseinua lantzeko badaude software libreak:  

FreeCAD:ordenagailu bidezko hiru dimentsioko diseinurako software librea da elementuen ingeniaritza mekanikoa eta hauen diseinurako erabili daitekeena. [3] Sketchup: diseinu grafikoko eta aurpegietan oinarritutako 3D modelatze softwarea da.

Arkitekturan, ingeniaritza zibilean, diseinu industrialean...erabili oi da. [4] 8

CFD softwareak: Proiektuan zehar erabili den CFD programa Star-CCM+9 izan da, UPV/EHUk lizentzia duelako eta programa hau ingeniaritza mekanikako graduan zehar irakatsia izan delako. Hala ere, ordenagailu bidezko jariakinen simulazioak lantzeko badaude software libreak: 

OpenFOAM: Baliabide jarraituen mekanikako problema numerikoak ebazten dituen software librea da, erabilerarik hedatuenetarikoa Jariakinen Mekanika konputazionalean erabiltzea da. [5]

1.2.1.2 OSE filosofiarekin erlazionatutako hainbat kontzeptu 

Teknologia egokiak: bere ezaugarrien artean kostu baxua eta bere eskala txikia daude. Baita populazioak erraz erabiltzeko modukoa ere. Teknologia, produkzioak faktore ezinbestekoa da, teknologia berrien erabilera edo sortutako teknologiaren hobekuntzak garapenerako beharrezkoak dira.



Erreplikagarritasuna: ideia honen arabera objektu finala, edozeinentzat eskuragarri egon daitezkeen materialekin eginda egotea, hau da, erraz aurkitu ahal izatea munduko edozein tokitan eta zure baldintza ekonomikoa dena dela izanda.

Horregatik, proiektu honetako produktu finala ekoizteko erabiltzen diren materialak erraz aurkitu daitezke, gure produktua 3D inpresorarekin egiten delako eta teknologia hau norberak bere kabuz amaierako produktua diseinatu eta inprimatzeko aukera ematen duelako, industriarekiko dependentzia izan gabe.

1.2.2

OSE Euskadin. BURUTEK

BURUTEK Burujabetza Teknologikoaren Garapenerako Elkartea da eta bere helburu nagusia teknologia modu irekian garatzea da. Teknologia sektore guztien oinarria da. Energia sortzeko, elikagaiak ekoizteko, osasun sistema bat garatzeko, komunikazio sareak osatzeko…

Teknologia horiek, gaur egun, korporazioen menpe daude, modu pribatu batean, ezagutzen dugun eredu ekonomiko honetan abantailak eskaintzen dituelako. Baina, ondorioz, gizartea enpresa multinazional hauen menpe geratzen da.

Egoera hau aldatzeko, ezagutza hori garatzea eta gizarteratzea beharrezkoa ikusten du du elkarte honek. Nahiz eta bide luzea izan, egunen batean ibiltzen hasi behar den bidea baita.

Hori da BURUTEK elkartearen helburu nagusia. Hardware librea garatzea bideragarria dela azpimarratuz.

BURUTEK elkartea norabide horretan elkarrekin pausuak emateko enpresa, eragile, elkarte edo norbanakoen euskarrirako sortu zen, sinergiak bultzatu eta sareari sostengu emateko.

Hori dela eta bere baitan jasotzen dituen partaideentzako aterki modura aritu eta burujabetza teknologikoaren aldeko proiektu berriei bultzada emango die.

9

“Norbaitek ebatzitako arazo bat ez luke gehiagotan arazo izan beharko.”

[6]

1.3 Proiektuaren helburu orokorra Lan honen helburu nagusia, dispositibo elektroniko txikiak kargatzeko sistema eoliko baten atal guztiak diseinatzea, kalkulatzea eta eraikitzea da. Diseinatu eta eraikiko diren atalen artean hurrengoak dira nagusienak: haize turbina,sorgailu elektrikoa, potentzia egokitze sistema eta sortutako energia bistaratzeko LCD pantaila bat.

Proiektuaren kokapenaren arabera, turbinaren dimentsioak eta haizearen abiaduraren balioak desberdinak izango dira, hauen arabera eraikitzeko aukerak desberdinak egongo dira. Produktua eramangarria izatea bilatuko da, toki baten finko ez egotea alegia. Aukera desberdinak aztertu eta eraikiko dira. Ondorioz gainontzeko sistemak ere egoera horretara moldatu beharko dira, bai sorgailu elektrikoa, bai potentzia egokitze sistema.

Aurretik esandakoa egin ondoren, diseinuan egindako kalkuluetatik abiatuta, lehen modelo fisikoa eraikiko da 1:1 eskalan. Horretarako kontuan hartu beharko dira zein material erabili eta pieza desberdinak nola eraiki. Erreplikagarritasuna bilatzen dugunez, OSE filosofiaren atal bezala, muntaketa eta materialak ahalik eta eskuragarrien egotea bilatuko da.

Sortutako produktua izaera didaktikoa izatea ere bilatuko da, horretarako erraz muntatu eta desmuntatu behar izango da, honek, diseinuak eragina izango du, sinpletasuna bilatuz ulergarria izan dadin. LCD pantailaren bitartez momentuan sortutako energia elektrikoaren balioa ikusgarri egongo da.

1.4 Nire GrAL-aren helburu zehatzak Proiektuaren helburu espezifikoak hurrengoak dira, eta nik (Iñaki Iturrate) era pertsonalean eta bakarka burutu ditudan lanak: 

      

Energia eolikoaren inguruan ikerketa lana egitea, batez ere potentzia baxuko sorgailuak aztertuz. Ardatz bertikaleko eta ardatz horizontaleko errotoreen arteko desberdintasunak ikertzea.

Open Source filosofiaren barruan proiektua egitea eta ezagutzera eramatea.

Energia sorgailu txikien azterketa, merkatuan dauden produktuak ikertzea proiektu lehiakor bat garatzeko.

Proiektuaren zehar aztertutako errotorearen eraikuntza fisikoa 1:1 eskalan. Material birziklatuak erabiliz(Hau Nerea-rekin batera egindako atal bakarra izan da).

Ordenagailu bidez geometria desberdinen izaera aztertzea geometriarik efizienteena aurkitzeko.

3D teknologia erabiliz errotore desberdinen modeloak sortzea eta haize tunel batean froga esperimentalak egitea.

Ikerketa proiektuaren aurrekontua Ondorioak 10

2_Irudia:

Eginbeharren lehen eskema

2 Gantt diagrama Proiektua aurrera eramateko aurreikusitako pausuak antolatu behar dira. Horretarako erreminta baliagarria Gantt diagrama da. Gantt diagrama proiektuak antolatzeko eta kontrolatzeko erabiltzen den teknika bat da.

Ikus daitekeen bezala, proiektuaren iraupena 21 astekoa izango da. 21 aste hauek ez dira jarraituak izango arrazoi desberdinak direla eta. Beraz, bukaerako data hasieratik zehaztea ezinezkoa izango da, baina bai hasierakoa. Hasierako data, e-Betez taldearen lehen bilerarekin bat egiten baitu, bertan zer egina aukeratu baikenuen. Proiektuaren hasiera 2014/11/28 egunean hartuko dugu.

Hona hemen jarraituko dugun proiektuaren aurre-antolakuntza era orokor batean.

11

JARDUERA

1

ASTEAK

1-State of the art

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1

2-e-Betez funtzionamendua 2.1-Taldea ezagutu

1

3-Kalkulu teorikoak 3.1-Geometriak aztertu

1

3.2-kalkuloak

1

4-Prototipo fisikoa 4.1-Materialak aukeratu 4.2-Prototipoa eraiki

1 3

5-3D prototipoak/diseinua 5.1-CAD modelatzea

2

5.2-Inprimatzea

1

6-Ordenagailuz simulatu 6.1-Simulazio metodoa

1

6.2-Simulatu

4

7-Haize tuneleko frogak 7.1-Haize tunela ezagutu 7.2-Haize tunela egokitu

1

7.3-Neurketak egitea 8-Txostena idaztea

2 2 4

3_Irudia:

Proiektuaren antolakuntza. Gantt diagrama.

3 State of the art Atal honetan merkatuan dauden potentzia baxuko haize errotak aztertuko dira, teknologiarik aurreratuenak izanda. Bi sail nagusietan banatuta, ardatz bertikaleko errotoreak eta ardatz horizontalekoak.

3.1 Ardatz bertikaleko errotoreak 

Vertical Axis Wind Turbine -R&X Helize kopurua: 5 Diametroa: 0,8 m Potentzia: 300 W Martxarako haize abiadura: 1,3 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 10 m/s Haize abiadura maximoa: 45 m/s

12

21

4_Irudia:



Vertical Axis Wind Turbine 2 -R&X Helize kopurua: 6 Potentzia: 300 W Martxarako haize abiadura: 2 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s Haize abiadura maximoa: 40 m/s

5_Irudia:



Vertical Axis Wind Turbine -R&X errotorea [18]

Vertical Axis Wind Turbine 2 -R&X errotorea [18]

Vertical Axis Wind Turbine 3 -R&X Helize kopurua: 6 Potentzia: 200 W Martxarako haize abiadura: 1,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s Haize abiadura maximoa: 40 m/s

13

6_Irudia:



Vertical Axis Wind Turbine 2 -R&X errotorea [18]

HoYi - UGE Helize kopurua: 3 Diametroa: 0,8 m Potentzia: 200 W RPM: 200 Martxarako haize abiadura: 2,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s Haize abiadura maximoa: 50 m/s

7_Irudia:



HoYi - UGE errotorearen argazkia [19]

eddy - UGE Helize kopurua: 3 Diametroa: 1,4 m Potentzia: 600 W RPM: 200 Martxarako haize abiadura: 3,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s 14

Haize abiadura maximoa: 50 m/s

8_Irudia:

eddy - UGE errotorea [19]

15



Sanya SLS streetlight - UGE

9_Irudia:



Sanya SLS streetlight - UGE proiektuaren espezifikazioak [19]

Aeolos-V 300W - Aeolo Helize kopurua: 3 Diametroa: 1,2 m Potentzia: 300 W Martxarako haize abiadura: 1,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 10 m/s Haize abiadura maximoa: 50 m/s

16

10_Irudia:



Aeolos-V 300W errotorearen argazkia [20]

Liux Zebra Diametroa: 2,36 m Potentzia: 1800 W RPM: 70 Martxarako haize abiadura: 3 m/s

11_Irudia:



Liux Zebra errotorearen irudia [24]

Helix Wind S594 Wind Turbine Diametroa: 1,21 m Potentzia: 4500 W Potentzia nominalerako haize abiadura: 5 m/s

17

12_Irudia:



Helix Wind S594 haize errotaren irudia [27]

Pramac 400W Diametroa: 0,9 m Potentzia: 400 W Martxarako haize abiadura: 4,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 15 m/s

13_Irudia:

Pramac 400W errotorearen irudia [27]

3.2 Ardatz horizontaleko errotoreak 

donQi Urban Winfmill Diametroa: 2 m Potentzia: 1750 W Martxarako haize abiadura: 2,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 14 m/s Haize abiadura maximoa: 51 m/s

18

14_Irudia:



Swift Wind Turbine Diametroa: 7 ft Potentzia: 1500 W Martxarako haize abiadura: 3,58 m/s Haize abiadura maximoa: 64,8 m/s

15_Irudia:



donQi Urban haize errotorearen irudia [25]

Swift Wind turbine errotorearen irudia

Mars - Magenn powers Diametroa: 13 ft Potentzia: 4000 W Martxarako haize abiadura: 2 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12,5 m/s Haize abiadura maximoa: 40 m/s

19

16_Irudia:



Eco Whisper 325 Diametroa: 3,25 m Potentzia: 5000 W Martxarako haize abiadura: 1,7 m/s

17_Irudia:



Mars haize turbinaren argazkia

Eco Whisper 325 haize errotaren argazkia [26]

BEE 800 - Bornay Helize kopurua: 5 Diametroa: 1,75 m Potentzia: 800 W Martxarako haize abiadura: 3,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s Haize abiadura maximoa: 60 m/s

20

18_Irudia:



BORNAY 600 - Bornay Helize kopurua: 2 Diametroa: 2 m Potentzia: 600 W RPM: 1000 Martxarako haize abiadura: 3,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 11 m/s Haize abiadura maximoa: 60 m/s

19_Irudia:



Bee 800 haize errotaren argazkia [28]

Bornay 600 errotorearen irudia [28]

WP414 - RCR Energy Helize kopurua: 3 Diametroa: 1,185 m Potentzia: 600 W Martxarako haize abiadura: 2,5 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s Haize abiadura maximoa: 60 m/s

21

20_Irudia:



FD 300 - Tanfon Helize kopurua: 5 Diametroa: 1,14 m Potentzia: 300 W Martxarako haize abiadura: 2 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s Haize abiadura maximoa: 40 m/s

21_Irudia:



WP414 haize errotaren irudia

FD 300 errotorearen irudia [29]

FD 600 - Tanfon Helize kopurua: 5 Diametroa: 1,85 m Potentzia: 600 W Martxarako haize abiadura: 3 m/s Potentzia nominalerako haize abiadura: 12 m/s Haize abiadura maximoa: 45 m/s

22

FD 600 haize errotaren irudia [29]

22_Irudia:

3.3 Dispositibo eramangarrien bateriak e-Betez eolikoa proiektuaren helburua gailu mugikorrak kargatzea denez, hainbat dispositiboren bateriak aztertuko ditugu, gehiegi sakondu gabe, hau Bilboko eskolako elektronikoen lana baita, baina hurbileko ideia bat izateko baliogarria da.

3.3.1 

Telefono mugikorra bateriak LG BL-A1ZH Ahalmena: 1900mAh Tentsioa: 3,8V Potentzia: 7,22Wh

23_Irudia:



LG telefono mugikorren bateria [30]

SONY BA600 Ahalmena: 1290mAh Tentsioa: 3,7V Potentzia: 4,77Wh

23

24_Irudia:



Samsung Bean i8530 Ahalmena: 2000mAh Tentsioa: 3,7V Potentzia: 7,4Wh

25_Irudia:

3.3.2 

Sony telefono mugikorren bateria

Samsung telefono mugikorraren bateria [32]

Tableta bateriak

SONY Xperia Tablet Z Ahalmena: 6000mAh Tentsioa: 3,7V Potentzia: 22,2Wh

26_Irudia:

Sony tabletaren bateria [31]

24



BQ Curie 2 BT-C0B2G Ahalmena: 4800mAh Tentsioa: 3,7V Potentzia: 17,76Wh

27_Irudia:



Lenovo IdeaPad A10-70 Ahalmena: 6300mAh Tentsioa: 3,7V Potentzia: 23,31Wh

28_Irudia:

3.3.3 

BQ tabletaren bateria [33]

Lenovo tabletaren bateria [34]

Argazki kamera bateriak

Canon NB-6LH Ahalmena: 1060mAh Tentsioa: 3,7V Potentzia: 3,922 Wh

25

29_Irudia:



Samsung EA-BP70A Ahalmena: 740mAh Tentsioa: 3,7V Potentzia: 2,7Wh

30_Irudia:



Canon argazki kameraren bateria [35]

Samsung argazki kameraren bateria [32]

Panasonic DMW-BLC12E Ahalmena: 1200mAh Tentsioa: 7,2V Potentzia: 8,64Wh

31_Irudia:

Panasonic argazki kameraren bateria [36]

26

3.3.4 

Ordenagailu eramangarri bateriak

HP 593553-001 Ahalmena: 4400mAh Tentsioa: 10,8V Potentzia: 47,52Wh

32_Irudia:



Samsung AA-PL9NC6W Ahalmena: 4400mAh Tentsioa: 11,1 V Potentzia: 49Wh

33_Irudia:



HP ordenagailu eramangarriaren bateria [37]

Samsung ordenagailu eramangarriaren bateria [32]

Toshiba PA3817U-1BRS Ahalmena: 4400mAh Tentsioa: 10,8V Potentzia: 47,52Wh

27

34_Irudia:

Toshiba ordenagailu eramangarriaren bateria [38]

3.4 Ondorioak eta hausnarketa Atal honetan State of the artean aurkeztu diren produktuen arteko konparaketa egingo da.

Horrela, gure ustez alde bakoitzetik produkturik honena zein den ondorioztatuko da.

3.4.1

Haize-sorgailuak

State of the art atal honetan aurkeztu diren errotoreen arteko konparaketa eginez beraien arteko desberdintasunak eta antzekotasunak aztertuko ditugu, gure iritziz errotore onena eta txarrena izendatuz. Erabakia lortzeko gure helburuetara gehien hurbiltzen den errotorea bilatuko dugu. Konparaketa errazagoa izan dadin hurrengo grafikoak prestatu dira, potentzia nominala eta funtzionamendu abiadura desberdinak banatuz.

900 800 700 600 500 400 Potentzia

300 200 100 0

35_Irudia:

State of the art-eko erroten potentzia konparaketa

Gure ustez, errotorerik onena Aeolos-V eta R&X-1 bitartean dago. Biek 300W-ko potentzia nominala dute 10 m/s haize abiadura nominalarekin. Haize abiadura hau aztertu ditugunetatik baxuena dela kontuan izanik. Gainera, bien abio abiadura oso antzekoa da 1,3 m/s R&X-1 turbinarentzat eta 1,5 Aeolos-V turbinarentzat.

28

70 60 50 40 Abio abiadura(m/s)

30

Abiadura nominala(m/s) Abiadura maximoa(m/s)

20 10 0

36_Irudia:

Errotore desberdinen funtzionamendu abiaduren arteko konparaketa

Aztertutako turbina guztien artetik, gure helburuetara gutxien hurbiltzen den errotorea Pramac enpresarena da. Abio haize abiadurarik altuena behar duena da, 4,5 m/s alegia. Hori gutxi balitz, potentzia nominala lortzeko behar duen haize abiadura ere altuena da 15 m/s izanik. Gainera, sortutako potentzia elektrikoa 400 W dira, potentzia baxua da behar dituen funtzionamendu haize abiadurak kontuan harturik eta beste turbinekin konparatuta.

3.4.2

Bateriak

Bateriei dagokienez, beraien arteko konparaketa ere egin da. 37. irudian ikus daitekeen emaitza lortuz. Kostuaren eta ahalmenaren arteko erlazioa egiten badugu, Wh-aren kosturik baxuena bilatuko dugu, horrela bateriarik egokienak aukeratuz. Telefono mugikorrentzat erlaziorik onena Samsung Bean i853-ak du, tabletatan BQ Curie 2-ak, argazki kameratan Panasonic DMW eta ordenagailu eramangarrien baterietan Samsung AA-PL9-ak.

29

€

Wh

60

60

50

50

40

40

30

30 Kostua(€)

20

Ahalmena(Wh) 20

10

10

0

0

37_Irudia:

Bateria desberdinen ahalmen eta kostuaren arteko konparaketa

38_Irudia:

Wh/€ erlazioa dispositibo mugikorren baterien artean

30

4 Oinarrizko ezagutzak: HAIZEA 4.1 Haizea Atmosferan dauden aire-masen mugimenduari haizea deritzo. Troposferan sortzen da, beste fenomeno meteorologiko guztiak sortzen diren lekuan, bertan sortzen diren presio aldaketen ondorioz. Presioa orekatzeko sortzen dira mugimendu hauek, presio altuko eremuen eta presio baxuko eremuen artean mugituko da horretarako.

Eguzkiak airea berotzean, aireak atmosferan igotzeko joera du. Hori dela eta, igotzen ari den aireak presio baxuko hutsune bat utziko du. Ondoko presioa altuagoa denez, presio desberdintasuna orekatzeko, airea presio altuko gunetik baxuko gunera mugituko da, haizea sortuz.

Planetaren gainazala irregularra denez eguzkiak ez du lurra gune guztietan berdin berotuko, beraz, tenperatura desberdina izango dute haize masa desberdinak, horrela presio desberdineko egoera osatuz etengabeko aire mugimendua eragingo duena. Planeta esfera perfektua izango balitz, inolako irregulartasunik izan gabe, ez zen haizerik sortuko.

Gune geografiko batzuetan, baldintza zehatzak gertatzen direnean sortzen da haizea, adibidez, kostaldeko brisa. Lurrak urak baino azkarrago jasotzen eta askatzen du beroa, ondorioz, ur-masa handiek eta lurrak bat egiten duten tokietan beraien arteko bero trukaketa gertatuko da. Egunean zehar, eguzkiaren eraginez ura eta lurra berotu egingo dira, lurra azkarrago berotzen denez bere gainean egongo den airea ere azkarrago berotuko da eta arratsaldean, tenperatura jaistean aire masa beroa igotzen hasiko da. Aire masa horrek utzitako hutsunea betetzeko uraren gaineko aire hotzak hartuko du. Uretatik lurrerako aire mugimendu honi itsaso brisa deritzo. Gauean, ordea, lurra hoztu egingo da ura baino azkarrago, urak egunean zehar hartutako tenperatura polikiago galtzen duelako, horrela lurretik uretarako aire mugimendua sortuz, lurreko brisa izenarekin ezagutua.

Lurraren orografiak ere airearen mugimenduan eragina izango du. Lurrazalean dauden oztopoen altuerak airearen tenperatura aldaketak eta mugimenduan eragin dezakete.

Horrela, 6.irudian ikusten den bezala, haizearen abiadura ikusi daiteke lur azalaren orografiaren eta altueraren arabera.

39_Irudia:

Lurrazalaren orografiaren eragina haizearen abiaduran [12]

31

Haize energia baliatzea sinplea da. Esan bezala eguzkiak lurra berotzean irregularki berotuko ditu aire masak hauen mugimendua sortuz. Aireak mugimendua izateagatik energia zinetikoa izango du. Haize erroten bidez energia zinetiko hau erabiliko da palen biraketazko mugimendua eragiteko.

4.1.1

Haizearen ezaugarriak

Haizearen ezaugarri nagusiak bere abiadura eta norabidea dira. Bi ezaugarri hauek ondo aztertu behar dira ez baitira konstante mantentzen. Aldatuko dira egunean zehar, urtean zehar edo egoera klimatikoaren arabera.

Haizearen norabidea, haizea datorren puntu kardinalak adierazten du. Modu honetan, hegoaldetik jotzen duen haizea hego-haizea izango da.

Haizearen abiadura, faktore askok dute eragina ezaugarri honen gain. Garrantzitsuena atmosferaren presio desberdintasuna izango da. Haizearen abiadura eskalan adierazten da, eskalarik erabiliena Beaufort eskala da.

40_Irudia: Beaufort eskala [13] Abiadura metro segundoko (m/s) , kilometro orduko (km/h) edo, zenbait jardueratan,korapilotan neurtzen da. Haizearen abiaduran eragina duen beste faktore bat erliebea da, lurraren azalarekiko marruskadurak airearen abiadura txikiagotzen du, efektu horri zizailadura deitzen zaio. Honi esker, 6.Irudian ikusi den altuerarekiko haizearen abiaduraren kurba kalkulatu daiteke. Lurrazalaren erliebeak gero eta gorabehera gehiago izan orduan eta zizailadura handiagoa izango da.

Haizearen energia erabiltzeak onura asko izan arren, desabantailak ere baditu, nagusiena haizearen abiaduraren ezegonkortasuna da. Ezin da aurreikusi zein izango den haizearen batez besteko abiadura ezta zein momentutan ere. Hori dela eta, ezin da aurreikusi zenbat sortuko duen energia eoliko instalakuntza batek.

32

Toki bateko haizearen jokaera aztertzeko haizearen arrosa erabiltzen da. Toki horretako haizearen norabide bakoitzaren maiztasuna eta batez besteko abiadura adierazten ditu.

Haizearen arrosari esker momentu bateko haizetik lor daitekeen energia aztertu daiteke.

41_Irudia:

4.1.2

Haizearen arrosaren eredu bat [14]

Haizearen ezaugarrien neurketa

Haizearen ezaugarriak neurtzeko bere abiadura eta norabidea neurtzen dira. Neurketa hauek egiteko anemometroa eta haize orratza erabiltzen dira. Haizearen aldakortasuna dela eta, neurketak ezin dira une konkretu batean egin, maiztasun batekin, aldizka, neurketak egin behar dira. Leku bateko haizearen ezaugarriak neurtuz gutxieneko denbora urte bat da haizearen jokabidea ezaguna izateko.

Leku bateko datuak kontuan hartu ahal izateko eta aurreikuspen fidagarriak egokiak egin ahal izateko 5 urtetik gorakoak izan beharko dira. Garrantzitsua da energia eolikoaren kasuan, etorkizuneko haizearen bariazioak deskribatu ahal izatea, era honetan optimizatu ahal izango ditugu aerosorgailuen diseinua.

Toki batan jasotako haizearen datuak aztertzean, kontura gaitezke haizearen ezaugarriak asko aldatzen direla denborarekin. Baita haize gabeko egun oso gutxi daudela baina haize gutxiko egunak ohikoak direla. Hau dela eta, neurtutako haizearen denboran zeharreko aldaketaren metodo estatistikoa badago. Toki bateko haizearen aldakuntza Weibull banaketaren arabera deskribatzen da.

42_Irudia:

Weibull banaketa [15]

33

Metodo estatistikoa denez, probabilitate banaketa bat behar da. Banaketa hau toki bakoitzarentzat propioa da, tokiko baldintza klimatikoak, lurrazalaren erliebea eragina baitute. Beraz, Weibull banaketa formaz eta batez besteko balioz aldatu daiteke.

4.1.3

Haizearen neurketa

Hona hemen 2015 urtean zehar hartutako haizearen neurketen batez besteko balioa. Modu honetan, lehen azaldu den bezala, urte oso bateko lagin minimoa beteko dugu. Neurketak euskalmet meteorologia agentziatik hartuak izan dira hiru estazio meteorologiko desberdinetan, Vitoria-Gasteiz, Zaldiaran eta Punta Galea.

1. Vitoria Gasteiz: Hirietako haize abiadura irudikatzeko Gasteiz hiriburua aukeratu dugu, horretarako Lakua auzoan 546 metrotara eta bere longitudea -2,68899 eta latitudea 42,8604 dagoen estazio meteorologikoa hartu dugu.

2. Zaldiaran: Gasteiz hiri inguruko mendi batean datuak hartzea garrantzitsua iruditu zaigu, hiri eta mendiaren arteko ezberdintasuna kontuan hartzeko. Esan bezala, estazio hau Arabako lurralde historikoan kokatuta dago, Gasteiz inguruan itsas mailarekiko 980 m altuerara. Bere koordenatuak longitudea -2,73642 eta latitudea 42,7966 dira. Haize abiaduraren neurketak gainazaletik 55 m-tara egiten dira. Haizearen neurketa gainazaletik 11 m-tara egiten da.

3. Punta Galea: Euskal herriko zonalde airetsuenetariko bat denez, garrantzitsua iruditu zaigu puntu hau ere kontuan hartzea. Estazio hau Punta Galeako itsasargian kokatuta dago itsas mailarekiko 61 m-ko altuerara, bere koordenatuak hurrengoak izanik, longitudea -3,03608 eta latitudea 43,3752. Neurketak lurraren gainazalarekiko 12 m-tara egiten dira. 

Vitoria-Gasteiz 2015 urtean hartutako neurketen hilabeteko eta urteko batez besteko balioak haizearen abiadurarentzat.

34

Hilabetea 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Guztira Batez bestekoa

43_Irudia:

Batez bestekoa(km/h) 7,767741935 9,703571429 8,590322581 9,65 11,03870968 8,816666667 10,32903226 9,090322581 8,26 8,051612903 6,983333333 6,987096774

m/s 2,15770609 2,69543651 2,38620072 2,68055556 3,06630824 2,44907407 2,86917563 2,52508961 2,29444444 2,23655914 1,93981481 1,94086022

8,772367512

2,43676875

Vitoria-Gasteizeko haizearen abiaduraren batez bestekoa

Batez besteko balioak ez du esan nahi hilabete osoan zehar haize abiadura horren inguruko haizea egon denik, hau ondo bereganatzeko hurrengo grafikoa erabiliko dugu, urtarrileko datuekin.

90 80 70 60 50

V media (km/h)

40

V max (km/h)

30 20 10 0 1 44_Irudia:

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Hilabeterik esanguratsuena Gasteizen haize abiadurari dagokionez.

Eguneko batez besteko haizea eta haize bolada maximoaren balioak oso desberdinak dira.

Ondorioz, posible da egun batean naiz eta egun horretako haizearen abiaduraren media errotorearen martxan jartzeko abiadura baino baxuagoa izan turbinak funtzionatu ahal izatea denbora mugatu batean zehar.

35



Zaldiaran 2015 urtean hartutako neurketen hilabeteko eta urteko batez besteko balioak haizearen abiadurarentzat.

Hilabetea 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Guztira Batez bestekoa

45_Irudia:

Batez bestekoa(km/h) 24,22258065 26,33571429 23,91935484 24,6 28,11290323 21,38666667 23,88387097 23,75483871 21,44333333 26,4483871 22,86 32,22258065

m/s 6,72849462 7,31547619 6,64426523 6,83333333 7,80913978 5,94074074 6,6344086 6,59856631 5,95648148 7,34677419 6,35 8,95071685

24,9325192

6,92569978

Zaldiaraneko haizearen abiaduraren batez bestekoa

Abendua izan zen batez besteko haize abiadura handiena izan zuen hilabetea. Hurrengo grafikoan ikus daiteke hilabete horretan zeharreko egun bakoitzeko batez besteko haizearen abiadura eta haize bolada handienaren abiadura.

120 100 80 V media (km/h)

60

V max (km/h) 40 20 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 46_Irudia:

Hilabeterik esanguratsuena Zaldiaranen haize abiadurari dagokionez

36



Punta Galea 2015 urtean hartutako neurketen hilabeteko eta urteko batez besteko balioak haizearen abiadurarentzat.

Hilabetea 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Guztira Batez bestekoa

47_Irudia:

Batez bestekoa(km/h) 24,32903226 27,57857143 18,2516129 14,27666667 16,5 13,12 14,0483871 15,78709677 16,72333333 17,20322581 20,52 23,34516129

m/s 6,75806452 7,66071429 5,06989247 3,96574074 4,58333333 3,64444444 3,90232975 4,38530466 4,64537037 4,77867384 5,7 6,48476703

18,47359063

5,13155295

Punta Galean haizearen abiaduraren batez bestekoa

Otsaila izan zen batez besteko haize abiadura handiena izan zuen hilabetea. Hurrengo grafikoan ikus daiteke hilabete horretan zeharreko egun bakoitzeko batez besteko haizearen abiadura eta haize bolada handienaren abiadura.

140 120 100 80 V media (km/h) 60

V max (km/h)

40 20 0 1 48_Irudia:

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

Hilabeterik esanguratsuena Punta Galean haize abiadurari dagokionez

37

Haizearen teorian azaldu den bezala, haizearen abiaduraren gradientea nabaritzen da, nola hirian abiadura baxuagoa den, ez bakarrik batez besteko abiadura, baizik eta abiadura maximoak ere. Beraz, energia bera sortzeko, hiri zonaldeetan behar izango dugun haize errotaren azalera handiagoa izan beharko da mendi zonalde batean.

4.1.3.1 Hausnarketa Egindako Savonius errotorearen abiatzeko behar izango duen haizearen abiadura 3 m/s delarik, Vitoria-Gasteizko hirigunean urtean zehar abiadura hori gainditzen duten egun kopurua 96 izan zen 2015 urtean. Datu hauen arabera, errotoreak 2304 ordu funtzionatzen egongo zen urte osoan.

5 Oinarrizko ezagutzak: ENERGIA EOLIKOAren erabilera Haizetik lortutako energia da energia eolikoa, hau da, aire korronteek sortutako energia zinetikoa baliatzea giza jarduerek behar duten energian bilakatzeko. "Eoliko" hitza "aeolicus" hitz latindarretik dator eta greziar mitologiako Eolo-ri, haizeen jaungoikoari, egiten dio erreferentzia.

49_Irudia:

Greziar mitologiako Eolo.

Gaur egun, energia elektrikoaren banaketa sarea handiei konektatutako aerosorgailuen bidez elektrizitatea sortzeko erabiltzen da energia eolikoa. Eraikitako parke eolikoek energia iturri merke eta lehiakorra bihurtu dira, hainbat lurraldeetan beste iturriak baino askoz merkeagoa izanik. Instalazio eoliko txiki batekin, adibidez, herrialde txikiak energia elektrikoz hornitu dezake. Hau eguzki energia fotovoltaikoaren bidez ere lortu daiteke. Energia eolikoaren indar hartzeak parke eolikoak itsasoan ere eraikitzea eta planifikatzea ekarri du. Azken hauek, kostaldearen ondoan egoten dira kokatuta, hor haizea lurrazalean baino indartsuago eta egonkorragoa baita. Gainera itsasoko parke eolikoek inpaktu bisual gutxiago dute baina euren eraikitze eta mantentze kostuak nabarmen handiagoak dira.

38

2014. urtearen amaieran mundu osoan zehar instalatutako energia eolikoaren ahalmena 370 GW-ra igo zen, elektrizitate kontsumo mundialaren %5ran inguru. Danimarkak bere energia elektrikoaren %25a baino gehiago sortzen du haizea baliatuz, eta 80 herrialde baino gehiagotan gero eta gehiago erabiltzen da banaketa sarea energia elektrikoa emateko, urteroko ahalmenaren tasak handituz %20aren gainetik. Espainian energia eolikoak penintsulako kontsumo elektrikoaren %20,3 sortu zuen 2014. urtean, bere gainetik bakarrik energia nuklearra egonda energia eskariaren %22,0arekin. [8] Energia eolikoa baliabide ugaria da, berriztagarria eta erregai fosiletan oinarritutako energia iturriak ordezkatuz negutegi efektua sortzen duten gasen emisioak txikitu egiten dira. Iturri honen ingurugiro inpaktua gainontzeko iturriekin alderatuta ez ditu hainbeste arazo sortzen.

Haizearen energia nahiko egonkorra da eta urteroko eskalan aurreikusi daiteke, hala ere, eskala txikiagora aldaketa handiak aurkezten ditu. Lurralde bateko energia eolikoaren sorkuntza handitzean beharrezkoa bihurtzen da tokiko sare elektrikoan hobekuntzak egitea.

Energia kontrolatzeko hainbat teknika hurrengo arazoak konpontzen asko lagundu dezakete, energia biltegiratzeko ahalmen handiagoa, aerosorgailuen banaketa geografiko zabalagoa, laguntza energia iturriak eskuragarri egotea, ondoko lurraldeetara esportatzeko edo inportatzeko aukera egote edo energia eskaria txikiagotzeko aukera sorkuntza eolikoa baxua denean. Gainera, meteorologiaren aurreikuspenak sare elektrikoaren gestoreei produkzio eolikoaren aldaketak noiz gertatuko diren ikusteko aukera ematean die.

5.1 Energia eolikoaren sorkuntza eta lortzeko modua Haizeren energia aire masen mugimenduekin erlazionatuta dago. Mugimendu hauek presio desberdineko aire masen eraginez sortzen dira, airea presio altuko tokitik hondoko eta presio baxuagoko zonalde batera mugituko da, abiadurak presio gradienteari proportzionalak izango dira.

Haizea eguzki erradiazioaren ondorioz gertatzen den lurrazalaren beroketa ez uniformearen eraginez sortze da. Eguzkitik datorren energiaren %1 eta %2aren artean haize bihurtzen da.

Egunean zehar, kontinenteek ur masek baino energia kantitate handiagoa transferitzen diote, modu honetan berotu eta zabaldu egiten da, ondorioz, dentsitate txikiagoa izango du eta igo egingo da. Haize hotsa eta pisutsuagoa itsasoetatik, ozeanoetatik eta laku handietatik dator eta mugimenduan jartzen da aire beroak utzitako lekua hartzeko.

Energia eolikoa aprobetxatu ahal izateko garrantzitsua da eguneko eta gaueko haizearen aldaketak ezagutzea, haizearen abiaduraren aldakuntza lurrarekiko altuerarekin, denbora tarte motzeko haize boladek ezagutzea eta historikoki balore maximoak ezagutzea gutxienez azken 20 urteetako datuak ezagututa. Haizearen energia erabili ahal izateko beharrezkoa da abiadura minimo batera heltzea, abiadura hau erabiliko den aerosorgailuaren araberakoa izango da, orokorrean 3 m/s (10 km/h), eta 4 m/s (14,4 km/h), "cut-in speed" bezala ezagutzen dena. Maximo bat ere badago "cut-out speed" izenarekin ezagutua, 25 m/s (90 km/h) gainditzen ez duena.

Makina eolikoen eta aeromotorren bidez haizearen energia baliatuz energia eolikoa biraketa energia mekaniko erabilgarrian bilakatzen da, zuzenean makinak eragiteko edo energia 39

elektrikoa sortzeko. Azken kasu honetan, gaur egun erabiliena, energiaren bilakaera posible izateko erabiltzen den bihurgailuari aerosorgailu deritzo. Hauetan energia eolikoak helize bat mugitzen du, sistema mekaniko baten bidez sorgailu baten errotorea birarazi egiten da, oro har, alternadore bat, energia elektrikoa sortuko duena. aerosorgailuen eraikuntza errentagarria izateko taldeetan antolatu egiten dira parke eolikoak sortuz.

Aerosorgailu bat ardatz komun bati lotutako palan bidez haizearen energia energia elektriko erabilgarria bihurtzen duen makina da. Ardatz birakaria hainbat motako makineriari konektatu ahal zaio aleak ehotzeko, ura ponpatzeko edo elektrizitatea sortzeko. Elektrizitatea sortzeko erabiltzen denean haize turbina sorgailu deritzo. Haizeak mugitutako makinek hasiera urruna dute, zaharrenak errota bezala erabili zirenak.

5.2 Energia eolikoaren historia Energia eolikoa ez da gaur egun aurkitu dugun gauza, energia termikoarekin batera energia modu zaharrenen artean dago. Haizea indar eragile giza antzinarotik erabili izan da. Horrela, belak erabiliz itsasontziak bultzatuz edo erroten makineria funtzionarazteko hauen palak mugituz. Haizearen aprobetxamenduaren lehen ezagutza k.a.3000. urtekoa da, Egipton lehenengo beladun itsasontziak erabiltzen hasi zirenean.Hala ere, garai batean alde batera utzi zen, baina 1980. hamarkadak bere berpiztea suposatu zuen.

Haize errota baten lehen erreferentzia I.mendekoa da. Erromatar inperioan Egiptoko Alexandrian Heron-ek organo bat funtzionarazteko erabili zuen. Erabilera praktiko bat izan zuten lehen haize errotak VII.mendean Persian eraiki ziren, gizakiak haizearen fluxua esfortzu fisikoa behar zuten eginbehar mekanikoetarako erabili zituzten, garia birrintzeko edo ura putzuetatik ponpatzeko. Errota hauek oihalez estalitako 6 eta 8 bela artean zituzten.

Lehen haize errotak Europan XII. mendea agertu ziren Frantzian eta Ingalaterran, ondoren kontinentean zehar hedatzen joan ziren. Errota dorreak egurrezko estrukturak ziren eta aspak hedatzeko eskuz birarazten ziren zutoin zentral baten inguruan. Geroago, XIV.mendean zehar Frantzian estruktura berri bat sortu zuten. Errotaren ardatza eta beraren gaineko makineria egurrezko egitura birakor bat harrizko dorre baten gainean jarrita.

XIX.mendearen bukaeran elektrizitatea sortzeko erabili ziren lehen turbinak agertu ziren.

Charles F. Brush-ek (1849-1929), estatu batuetako industria elektrikoaren sortzaileak, 144 paladun errota erraldoi bat sortu zuen.Turbina honek 20 urtez Brushen etxeko sotoak kokaturiko bateriak kargatu zituen. Paraleloki, La Cour irakasleak aerosorgailuekin lehenengo esperimentuak egin zituen.

II.Mundu Gerra ondoren Danimarkako enpresa batek korronte alternoko lehen turbinak ekoizten hasi zen.

Energia honekiko interes handia piztu zen petrolioaren lehen krisialdian (1973). 80ko hamarkadan industrialki eta teknologikoki aurrerapauso handiak eman ziren, gaur egun ezagutzen diren aerosorgailu modernoen aurrekariak izanda.

40

5.3 Energia eolikoa gaur egun Turbina eoliko modernoak XX mendeko 80 hamarkadaren hasieran garatzen hasi ziren, gaur egun beraien diseinuak eboluzionatu egiten dira une oro.

Esan bezala, turbina eoliko modernoen industria 1979. urtean indarra hartzen hasi zen, hainbat fabrikatzailek haize errotak seriean produzitzen hasi zirenean Kuriant, Vestas, Nordtank eta Bonus enpresak besteak beste. Turbina haiek gaur egungo estandarrekin konparatuz tamaina txikikoak ziren, bakoitzak 20 eta 30 KW bitarteko ahalmenarekin. Garai hartatik hona, turbinen tamaina asko handitu da eta produkzioa zabaldu egin da.

Hona hemen 2013.urtean turbina eoliko gehien fabrikatu zituzten 15 enpresak eta beraien merkatu kuota mundu mailan MAKE Consulting-ek argitaratuta . Aipatu beharra dago, fabrikante txinatarren indar hartzea merkatu globalean. [11] 14 12 10 8 6 4 2 0

50_Irudia:

Turbina eoliko fabrikatzaileen ehunekoa

5.4 Ardatz horizontaleko energia ekoizpena Global Wind Energy Council (GWEC) energia eolikoaren sektorea errepresentatzen duten kideetan oinarritutako erakundea da. GWECren partaideak 1500 enpresa baino gehiagok, 70 herrialde baino gehiagoko erakunde eta instituziok, fabrikanteak barne, atal hornitzaileek, ikerketa institutuak eta energia eolikoarekin erlazionatutako beste hainbat sektorek osatzen dute.

41

GWECak nazioarteko mailan lan egiten du energia eolikoarentzat inguru politika hobeak sortzeko. Bai erakundea, bai bere bazkideak, mundu osoan gobernu lokalen eta nazionalen heziketan aktiboki dihardute, energia eolikoaren onurak adierazten.

Hona hemen Global Wind Energy Council (GWEC)ak 2014. urtean energia eolikoaren azken urteko instalatutako potentziaren hazkundea, produzitutako potentzia mundu osoan, urteko hazkundea kontinenteka eta azken urtean energia eoliko gehien instalatu duten herrialdeen zerrenda eta grafikoak. [8]

51_Irudia:

Urtero mundu osoan urtero instalatutako potentzia eolikoa 1997 urtetik 2014ra [8]

1997 urtetik 2014ra mundu osoan urtero instalatu den potentzia eolikoa MWetan, azken urtean instalatutako potentzia 51,48 MW izanik.

52_Irudia:

Urtero mundu osoan instalatutako potentzia eoliko totala 1997 urtetik 2014ra [8]

1997 urtetik 2014ra munduan instalatutako potentzia eoliko totala MWetan. Gaur egun instalatutako potentzia totalaren balioa 369,60 MWtik gorakoa da.

42

53_Irudia:

Instalatutako potentzia eolikoa kontinenteka 2006urtetik 2014ra [8]

2006 urtetik 2014ra urtero instalatutako potentzia kontinenteka. Aipatzekoa da Asiar kontinenteak izan duen igoera azken urteetan, gainontzeko kontinenteekin konparatuz ia bikoitza izanik. Baita ere, aipatu Hego-Amerikar eolikoaren gorakada aurreko urteekin konparatuz.

43

54_Irudia:

2014.urtean instalatutako potentzia eolikoa herrialdeka [8]

Aurretik esan bezala, Txina mundu osoan instalatutako potentzia eolikoaren proportzio handi bat dauka, ia totalaren herena, %31 alegia eta azken urtean instalatutako potentziaren ia erdia %45arekin. Espainiak instalatutako potentzia globalaren %6,2arekin laugarren postua hartzen du eta azken urtean instalaturiko potentziaren hamar herrialdeen artean ez da sartzen, Espainiak energia eolikoaren arloan izandako beherakada nabarituz.

6 Ezagutza orokorrak: Errotore motak Azken urteetako errota eolikoen garapena oso handia izan da. Erabilera eta helburuaren arabera mota desberdinak agertu dira, horrela aerosorgailuak eraikitzeko modu eta diseinu ezberdinak agertu dira. Diseinu bakoitzak bere alde onak eta txarrak ditu erabileraren arabera. Hala ere, guztiek haizeari ahalik eta etekin handiena lortzea dute helburu.

Guk ardatzaren posizioaren arabera aztertuko ditugu. Badaude beste sailkapen batzuk, sortutako potentziaren araberakoa besteak beste.

44

6.1.1

Ardatz horizontaleko errotoreak (HAWT)

Azken urteetan gehien garatu diren aerosorgailuak mota honetakoak izan dira, historian zehar industrian ezarpen handiena izan dutenak. Mundu mailan energia elektrikoa sortzeko gehien instalatzen diren aerosorgailuak dira, batez ere ekoizpen handiko sistemetan.

Eraginkortasun handiena dute makina hauek, haizearen energiaren eraldaketari dagokionez.

55_Irudia:

HAWT haize errotak [17]

Turbinaren palen kopuruaren arabera turbina ezberdinak daude: pala bakarrekoak, bi paletakoak, hiru paletakoa eta pala anitzekoak.

Gehien erabiltzen direnak gaur egun hiru beso dituztenak dira, funtzionamenduan ezaugarri onenak erakusten dutelako. Funtzionamenduan egonkorra da, ez du dardara askorik egiten, ondorioz leunago mugitzen da. Hiru edo pala gehiagoko turbinek abiadura txikiagoan funtzionatzen dute pala bakarra edo bi dituztenekin konparatuta. Hauen zarata maila ere txikiagoa izanik.

Ardatz horizontaleko sorgailu gehienek antzeko egitura dute, baina haizeak kokaleku bakoitzaren arabera eragiten du, beraz, tokian tokiko ezaugarrietara moldatzen diren haize errotak garatu behar dira.

45

56_Irudia:

HAWT errotore baten osagai eta atal nagusiak [17]

Hauek dira ardatz horizontaleko haize erroten zati garrantzitsuenak: 







Errotorea: Haizearen energia mekaniko bihurtzen dute. Bertikalki edo horizontalki kokatu daitezke. Gaur egun ardatz horizontaleko aerosorgailuak erabiltzen dira, besoek edo palek jasan behar dituzten karga mekanikoak gutxitzen direlako eta eraginkorragoak direlako.

Dorrea: Gondolari eusten dion elementua. Altzairuz fabrikatutako elementu tubularrak dira.

Bere altuera gero eta handiagoa da, diametro handiagoko eutsi ahal izateko, horrela energia gehiago sortzeko.

Palak:Haizearen energia zinetikoa jaso eta energia mekanikoa bihurtzen dute. Beira-zuntzez edo poliesterrez osatuta daude, gaur egun, normalean haize errota bakoitzak honelako hiru ditu, turbinari eginkortasun handiagoa ematen baitiote. Hauen diseinuan erresistentzia aerodinamikoa eta euste-galera kontuan hartzen dira, luzera handiko palen ertzetan gertatzen den abiadura handiak materialen erresistentzia mugan jartzen dute.

Gondola: Aerosorgailuaren elementu mekaniko nagusiak bere barruan kokatzen dira: biderkagailua, sorgailu elektrikoa, anemometroa. o Biderkagailua: Errotorea sorgailu elektrikora konektatzen duen engranaje transmisio mekanikoa da. Honen zeregina errotorearen biraketa-abiadura txikia handitzea da, sorgailu elektrikoak behar duen abiadurara zehatz meats.

46

o

o

6.1.2

Sorgailua: Errotoretik datorren energia mekanikoa erabiliz energia elektrikoa sortzen du tresna honek. Sortzen duen energia hau era isolatuan erabili daiteke edo sare elektriko orokorrera banatu.

Anemometroa eta haize-orratza: Gondolaren goiko aldean haize-orratza kokatzen da, haizearen arabera hau bideratzen duena. Anemometroa, ordea, haizearen abiadura neurtzen du, aerosorgailuaren funtzionamendurako sistema guztiak honetara egokituz.

Ardatz bertikaleko errotoreak (VAWT)

Aerosorgailu mota hauek ez dira horrenbeste erabiltzen gaur egun, eta ez dira hainbeste garatu. Azken urteetan energia eolikoak jasan duen bilakaerari esker gero eta ikerketa gehiago egiten ari dira aerosorgailu hauen inguruan. Normalean sistema isolatuak izaten dira eta autokontsumorako erabiltzen dena, kontsumo ertain edo baxuko instalazioetan erabilia.

Bere forma simetrikoa eta ardatzaren kokapenari esker ez dute orientazio sistemarik behar, hau da sorgailu hauen abantailarik nagusienetakoa. Honen ondorioz eraikuntza prozesua sinplea da normalean eta beraz fabrikazio eta mantenu kosteak murriztu egiten dira.

Daukaten itxura eta egiturari esker lurretik distantzia txikiago batera kokatzen dira, ardatz horizontalekoekin konparatuta, dorre altuen konplexutasuna alde batera utziz.

Nagusiki bi diseinu erabiltzen dira: Darrieus eta Savonius, bi mota hauen diseinu optimizatuak. Azken urteetan beste diseinu batzuen inguruko garapena ere egon da.

6.1.2.1 Savonious Haizearen bultzada indarra erabiltzen dute honen energia bereganatzeko. Turbina hauek fabrikazio prozesu sinplea eta kostu baxua dute, aldiz, diseinu klasikoak ez dira oso eraginkorrak. Oinarrizko diseinuen kasuan errendimendua %15 ingurukoa da. Normalean potentzia txikia behar den kasuetarako erabiltzen da, martxan jartzeko indar pare handia behar du. Turbulentziekin ere izaera ona erakusten du eta berez balaztatzen da, beraz, ez du abiadura handiegirik hartzen.

57_Irudia:

Savonius errotorearen geometria originala [16]

47

Bere geometriagatik duen arazo nagusia besoetako batean jasotzen duen haizearen kontrako indarra da. Besoen kokapenaren ondorioz, biraketa mugimenduan oszilazioa agertzen zaio, eta honek bere errendimendua asko mugatzen du eta ez dio uzten abiadura muga tarte handiagoetan lan egiten. Errotorea martxan dagoenean beti dago beso bat haizearen norabide eta noranzkoren kontra kokatzen dena, beste besoa alde. Honek indar bat sortzen du beso bakoitzaren kontrako norabidean.

Savonius klasikoak duen errendimendua hobetzeko asmoz, diseinu garapen ezberdinak egin dira. Modu honetan, ardatz berean desfasatutako savonius errotore sistema ezberdinak batzen direnean errendimendua hobetzen da, biradura indar-parea egonkorrago mantentzen delako.

Savonius normalaren diseinuan oinarrituta, Savonius helikoidala garatu da, honek, biratze indar-pare egonkorragoa ahalbidetzen du. Modu honetan, diseinu klasikoaren errendimenduaren arazoa hobetzen da. Hasiera indar-pare ona du eta abiadura txikian funtzionatzeko gai da, edozein norabidetan.

6.1.2.2 Darrieus Lurrarekiko perpendikularra den ardatz baten inguruan biratzen duen D formako palek osatutako sistema da. Hegalen forma aerodinamikoa erabiltzen dute haizearen energia bereganatzeko. Forma bereko bi edo hiru besoz osatuta daude normalean, tamaina handikoak izaten dira normalean.

Bihurtze eta kontrol sistemak behealdean kokatzen dira, honek bere fabrikazioa era mantenu prozesua errazten du. Ardatz bertikaleko beste errotoreak bezala, ez du orientazio sistemarik behar. Turbina hauek errendimendu baxua daukate eta par handia behar martxan jartzeko.

Eraginkortasun handiena abiadura egonkorretan lortzen dute, normalean %40 inguruan egoten da. Abiadura handietan zaratatsuak dira.

58_Irudia:

Darrieus errotorearen mota desberdinak [16]

48

7 DISEINUAK Orain arte ikusitako modelo eta forma guztietatik Savonius errotorea da hiri-inguruan eta haize-abiadura baxuetan erabiltzeko aproposena dituen ezaugarrietatik. Hori dela eta, modelo horren azterketa zehatza egingo da horren arabera diseinu ezberdinak garatzeko eta ondoren haize tunelean frogatuak izateko.

7.1 Savonius errotorearen parametro optimoak Atal honetan Savonius errotorearen parametrorik garrantzitsuenak aztertuko ditugu honen errendimendua handiena izateko. Horretarako, ezagutzen diren parametro optimoak aurkeztuko dira. Palen antolamendua, etapa kopurua, palen geometria, aspektu erlazioa, gainjartze edo solapamendu balioa aztertuko ditugu besteak beste 7.1.1

Palen diseinua eta eraikuntza

Savonius errotorea kontzeptu erraza da zilindro erdiz (D diametro izendatuarekin eta H altuerarekin) egina non errotorea osotasunean ardatz bertikal baten inguruan biratzen duen.

Badaude hainbat parametro geometriko zeintzuk Savoniusaren efizientzian eragina dutenak.

(Alexander and Holownia, 1978; Mojola, 1985; Ushiyama and Nagai, 1988; Modi and Fernando, 1989; Islam et al., 1993; Coton et al., 1996). Parametro ezaugarritsu hauen artean, aspektu erlazioak (aspect ratio, Ar=H/D) rol garrantzitsua jokatzen du honen izaera aerodinamikoan. Orokorrean Ar balioa altuek savoniusaren efizientzia nabari hobetzen dute.

Errotore konbentzional batentzat 4 inguruko Ar balioek potentzia koefiziente honena eman ohi dute. Baita ezaguna da bukaera plakek errendimendu aerodinamikoa hobetzeko joera dutela. Amaierako plaka hauen diametroaren Df eragina errotorearen diametroarekin D esperimentalki aztertu da eta potentzia faktorerik altuena edozein haize abiadurarentzat Df, D baino %10 handiagoa denean lortzen da (Menet, 2004). Solapamendu erlazioa (overlap ratio, b=e/d) ere aztertua izan da (Ushiyama and Nagai, 1988; Fujisawa, 1992).

Efizientziarik honenak b-ren %20 eta %30 balioen artean lortu dira. Palen arteko bereizmen hau bakarrik errespetatuko da, ez da beharrezko beste bereizmenik, e0, sortzea. Hau eginez gero, e0 zero baino handiagoa denean, potentzia faktorea eta tortsio faktorea txikitu egingo dira (Sheldahl et al., 1978; Ushiyama and Nagai, 1988).

49

59_Irudia:

Savonius errotorearen oinarrizko diseinuaren parametroak

60_Irudia:

Savonius tripala errotorearen eredua

50

7.1.2

Amaierak plateraren diseinua eta eraikuntza

Ezaguna da kanpoko plakek errendimendu aerodinamikoa hobetzen dutela. Bukaerako plaka hauen Df diametroaren eragina errotorearen diametroarekiko D esperimentalki aztertua izan da (Fujisawa, 1992). Potentzia faktorearen baliorik altuena Df, D baino %10 handiagoa denean lortuko dugu haizearen balioa edozein izanda. Gaur egungo ikerkuntzatan, hiru amaierako plakan erabilera aztertzen ari dira bi etapatako savonius errotoreetan, bat goiko aldean, bestea bi etapen artean eta azkena beheko aldean.

7.1.3

Etapa kopuru optimoa

Savonius errotorearen potentzia faktorea etapa edo solairuen araberakoa ere bada. Etapa kopurua batetik bira handitzean potentzia faktorearen balioak ere nabari egiten du gora.

Baina, etapa kopurua bitik hirura handitzean errendimendua jaitsi egiten da errotorearen inertziaren handitzearen eraginez. Emaitza hauek pala helikoidalekin ere aztertua izan da eta emaitza berdinak lortu izan dira, bi etapako errotoreek hiru etapakoek baino eraginkortasun handiagoa ematen dute, arrazoi berdinarengatik, inertziaren handitzeagatik. Horregatik etapa kopurua eta palen geometria independenteak dira elkarrekiko. Hau dela eta, savonius errotorearentzako etapa kopuru optimoa bikoa da.

61_Irudia:

7.1.4

Etapa bakarreko eta bi etapako Savonius errotoreak

Pala kopuru optimoa

Savonius errotorearen pala kopuruak ere bere errendimendu eolikoan eragina du. Frogatua izan da errotorearen potentzia faktorea txikiagotu dela honen pala kopurua bitik hirura handitu denean. Pala kopurua hirura handitzean palan jotzen duen haizea hurrengo palan berriro islatu egiten da, modu honetan pala hori hurrengo palarekin konparatuz zentzu negatiboan biratu egiten da. Ondorioz, palen kopurua handitzeak errotorearen errendimenduaren jaitsiera ekarriko du. Errendimendu optimoa bi palekin lortuko dugu.

Berriro ere, bi pala dituen errotorean, errendimendu hobea lortuko da pala helikoidalekin pala erdizirkularrekin baino.

51

7.1.5

Palaren geometria optimoa

Savonius errotoreari eragiten dion gauza garrantzitsuenetarikoa palen geometria da. Lehen aipatu bezala geometria helikoidaleko errotoreek geometria erdizirkularrekoak baino potentzia koefiziente hobea lortu dute bai pala kopurua aztertzean bai etapa kopurua aztertzean. Pala erdizirkularretan haizearen indar maximoa zentroan eragiten da, pala helikoidaletan, ordea, indar maximoa palaren puntarantz mugitzen da bere biraketa mugimenduaren eraginez. Aldaketa hauek direla eta, pala helikoidaletan momentu handiagoa lortzen da, beraz, potentzia koefiziente altuagoa.

62_Irudia:

7.1.6

Palaren biraketa angelu optimoa

Laburbilduz

Hurrengo taulan atal honetan azaldu diren parametro optimoen laburpena egiten da. Erlazio eta nomenklatura guztia 58. irudian erabiltzen direnekin bat datoz.

Ezaugarria Aspektu erlazioa Bukaera platerak Solapamendu erlazioa Solapamendu transbersala Etapa kopurua Pala kopurua Palaren geometria

Erlazioa Ar=H/D Df b=e/d e0 Îą

Balio Optimoa Ar=4 Df/D=1,1 b=%20-%30 0 2 2 Îą=12,5Âş

52

7.2 CAD bidezko modelatzea Savonius errotorearen ezaugarri guztiak ezagututa eta parametro optimoen azterketa egin ondoren, eraiki beharreko bost modeloen diseinua egin beharko da. . Gure errotoreak diseinatzerako orduan neurri eta parametro optimoak izaten ahaleginduko gara. Ez ditugu guztiak izango arrazoi ezberdinengatik.Sortutako geometriak beraien artean konparatu ahal izateko amankomuneko parametro batzuk ezarri beharko dira. Horretarako palen azalera berdindu da.

Diseinuak CAD programa baten bitartez egin dira, “NX 9.0”. Programa honen lizentzia UPV/EHUk baimendua.

R1

R2

R3

R4

R5

63_Irudia:

7.2.1

  

Savonius errotorearen forma originala Pala zuzenak eta gainjarriak Euskarri aldakorra

  

Savonius errotorea bi etapatan Etapa bakoitza bestearekin 90o desfasatuta Euskarri aldakorra

  

Savonius errotore helikoidala Palak 12,5o biraketa dute Euskarri aldakorra

  

Savonius errotorea sakonerarekin Palak zentroarekiko kanpoalderanzko kurba Euskarri propioa

  

Savonius errotore helikoidala Palak 12,5o biraketa dute ardatzarekiko Euskarri propio

Egindako geometrien aurreikusmen taula

Amankomuneko balioak

53

Esan bezala sortuko diren bost modeloak beraien artean konparatu ahal izateko beraien palen azalera berdina izango da, horrela lortutako potentzia teorikoa berdina da. Modu honetan geometria guztientzat jarritako azalerak balio hauek beteko ditu, altuera H=700 mm eta diametro totala D=320 mm. Bi dimentsio hauetatik hasita gure turbinaren gainontzeko dimentsioak antolatuko ditugu.

Lortutako azalera A=224.000 mm2 edo A=0,224 m2 izanda. Ikusten den bezala lortuko dugun aspektu erlazioa Ar, errotorearen altueraren eta diametroaren arteko erlazio, Ar=2,18 da, aspektu erlazio optimoa Aropt= 4,0 delarik. Egia esan, hasieratik ezarri genituen D diametroa eta H altuera aspektu erlazioa kontuan izan gabe, estetikoki altuera diametroaren bikoitza izanda laukoitza baino hobea iruditu zitzaigun Gasteizko taldekideoi.

Aspektu erlazioa kontuan hartu ez bagenuen ere, solapamendua parametro b idealen artean egokitzea adostu genuen. Solapamendua palen arteko hutsunea eta palaren diametroaren arteko erlazioa da, potentzia faktorerik altuena % 20 eta % 30 artean dagoenean lortzen da.

Horregatik, savoniusaren barneko aldetik palen artean utzitako e distantzia, e=54 mm da, pala bakoitzaren barne diametroa, d=187mm, lortutako solapamendu faktorea % 28,8 lortuz.

Amaierako platerarekin jarraituz, modelo guztietan bi jarri dira gutxienez bat goiko aldean eta bestea beheko aldean, bigarren geometrian izan ezik. Bigarren geometrian hiru erabili dira geroago azalduko den bezala. Parametro optimoetara egokitzeko plateraren diametroa Df errotorearen diametroa baino %10 handiago da, Df=352mm eta D=320mm izanik.

54

64_Irudia:

Egindako modeloen amankomuneko balioak NX Siemens programan

Parametro optimoak erabiltzeaz aparte, beste hainbat neurri eta osagai desberdinek amankomunean dituzte bost errotoreek, ardatzaren hertz bat bestea baino luzeagoa izatea adibidez. Honen arrazoia haize tunelean potentziaren neurketa egitea posible izatea da.

Hertz luzean 6mm-ko erradioa duen hexagono formako zulo bat egin genuen. Zulo honi esker errotorearen ardatza eta korronte zuzeneko motor elektriko bat elkartuko ditugu, hexagono formako PVC ardatz batekin, horrela haize tunelean egindako frogetan turbinak sortutako potentzia kalkulatu daiteke. Dena den, hexagonoei buruz eta tunelean lortutako potentziari buruz geroago hitz egingo dugu, haize tuneleko neurketak aztertzen ditugunean.

55

65_Irudia:

Ardatz hexagonala txertatzeko egindako zuloa

Haize tunelarekin erlazionatuta zenbait atalen garrantzia dela eta eskala berezia erabili da zenbait kurbetan. Gogora dezagun hasieratik altuera eta diametroa zehaztuta zeudela, horregatik gainontzeko formak hauen arabera egin dira. Haize tunelaren bolumena ahalik eta gehien erabili nahi genuenez, nahiz eta limite geruzatik gertu egon, 8/35-eko eskala erabili da. Modu honetan altuera 160mm-koa izatea lortu dugun. Ardatzean diametroa haize tunelean 20mm-koak izatea nahi genuenez, CAD diseinuan eskala 20mm handiagotzeko erabili genuen, hau da, 20mm-ak eskalagatik zatitu, horrela 3D inpresorara diseinuak esportatzean eta eskala berriz aplikatzean, handitze hori desegingo zen, 20mm-ak lortuz.

Berdina gertatu zen hexagonoa egiterako orduan, errotoreentzako euskarriak egiterako orduan eta euskarrian egindako zulo batean ere.

7.2.2

R1 geometria

Savonius geometria originala erabili da errotore honen diseinurako. Bi pala erdizirkularrez osatua dago barneko ardatzik gabe, aurreko atalean azaldutako parametroak mantenduz. ??.argazkian ikusten geometria bi euskarritan enkajatu egiten da. Geometria hau erreferentziatzat hartuko da beste lau geometrien ikerkuntzarako. Hurrengo errotoreek R1 turbinaren errendimendua hobetzea dute helburu. Euskarri aldakorra izateko diseinatutako ardatz lauak ditu hertzetan, modu honetan euskarri bera erabili daiteke R1, R2 eta R3 geometrientzat.

56

66_Irudia:

7.2.3

R1 errotorea

R2 geometria

Bi etapatako Savonius errotorea, bi etapen neurriak berdinak dira desorekarik ez sortzeko. Bi etapen azaleraren batura gainontzeko errotoreen azalera berdina izango da, A=0,224m2 alegia. Hiru amaierako platerekin, hirurak diametro berekoak Df=352mm dutela, modu honetan plateren balio optimoa mantenduz. Euskarri aldakorra izateko diseinatutako ardatz lauak ditu hertzetan, modu honetan euskarri bera erabili daiteke R1, R2 eta R3 geometrientzat.

67_Irudia:

7.2.4

R2 errotorea

R3 geometria

Savonius originala baina pala helikoidalekin, kasu honetan ez da parametro optimoa mantendu arrazoi estetikoengatik. Biraketa gradu optimoa, 12,5 erabilita, biraketa ez zela nabaritzen iruditu zitzaigun, hori dela eta 12,5 graduei beste biraketa handiago bat ezartzea 57

pentsatu zen. Euskarri aldakorra izateko diseinatutako ardatz lauak ditu hertzetan, modu honetan euskarri bera erabili daiteke R1, R2 eta R3 geometrientzat.

68_Irudia:

7.2.5

R3 errotorea

R4 geometria

Horrelako Savonius geometriarik ez denez ikusi, froga bezala egitea erabaki genuen.Nahiz eta Darrieus turbinaren antza izan dezakeen ez da helburu berarekin diseinatu. Gogora dezagun Darrieus errotorek beraien palen perfil aerodinamikoa erabiltzen dutela mugiarazteko, R4 modeloak Savoniusak bezala haizearen bultzada indarraz baliatuko da.

58

69_Irudia:

R4 errotorea

Aurreko beste hiru modeloekin beste desberdintasun bat ere badu, soportea. Soporte integratua eta berezia, aurreko hiru modeloak ez bezala R4 geometriak bere ardatz propio du, ez da aldagarria. Ardatzek barruranzko forma dute eta bere euskarria barneko aldetik ez da laua, puntan bukatua baizik.

59

70_Irudia:

Hexagonoa kokatzeko zuloaren xehetasun bista

Modu honetan euskarriaren eta ardatzaren arteko kontaktua puntu bakar batean gertatuko da ez, gainazal batean, horregatik marruskadura gutxituko da, funtzionamenduan positiboki eraginez. Marruskadura hau txikiagoa izan dadin ardatzen diametroa ere txikitu egin da, baina hertzeko hexagonoaren tamaina berdina mantenduz, honek ahulezia sortuko du ertz horretan.

7.2.6

R5 geometria

Savonius errotore originala baina pala helikoidalekin. Palen biraketa angelua optimoa izanik, 12,5 gradu hain zuzen ere. R4a bezala euskarriaren forma aldatu egin da beste modeloekiko.

Soportean desberdintasuna, R4 geometriaren berdina izango da. Soporte integratua eta berezia, kontaktu puntu bakarra duelarik, marruskadura gutxituz. Hexagonoaren ardatza txikiago duelarik hauskorragoa da.

60

71_Irudia:

7.2.7

R5 errotorea

Euskarriak

Esan bezala bi euskarri desberdin izango ditugu, bata R1, R2 eta R3 errotoreentzat eta bestea R4 eta R5 errotoreentzat. Itxura aldetik antzekoak direla pentsa daiteke, baina funtsean oso desberdinak dira. Bata aldagarritasuna eta praktikotasuna bilatzen du eta besteak funtzionamenduan efizientzia handitzea du helburu.

7.2.7.1 R1, R2 eta R3 euskarria Euskarri honen helburua praktikotasuna eta aldagarritasuna da. Hori dela eta, hiru geometrien artean aldakorra izango da, euskarri hau R1, R2 eta R3 errotoreen artean elkartrukatu daiteke. Hau posible izateko, euskarria bi piezatan banatu da. Bi pieza hauek beraien artean enkajatu egiten dute beraien formagatik bietan egindako eta lerrokatutako zulo batengatik. Zuloak badu beste zeregin bat ere, bi piezak beraien artean elkartzeaz gain, euskarria finkatzea du helburu, bai bi piezak beraien artean bai euskarri estruktura haize tuenelean edo dagokion tokian. Zuloa 6mm-ko diametroa du eta M5-eko torlojuentzat 61

pentsatuta dago. Hala ere, metrika txikiagoko torlojuak ere erabili daitezke, ez dago horretarako restrikziorik.

Hasiera batean euskarriaren diametroak handiegia zen gure ardatzarentzat 25mm, honek bibrazio gehiegi sortzen zituen olgura zela eta. Kasu honetan ardatzaren kokalekua laua da.

Ondorioz beste euskarri bat diseinatu genuen, estruktura berdina mantenduz baina ardatzaren kokalekuaren diametroa 21mm-ra txikituz, honi inprimatutako eskala aplikatuta 7 mm izango dena, olgura maximoa 1mm izateko eta ardatzaren kokalekua laua izaten jarraitu du. Modu honetan bibrazioak nabari jaitsi ziren eta utzitako tartea errotoreen trukaketa egiteko nahikoa izan ziren.

7.2.7.2 R4 eta R5 euskarria Euskarri integratua eta ez aldagarria, hortaz, R4k eta R5ek bakoitzak berea du. Aurreko euskarriarekin konparatuz hainbat desberdintasun ditu. Desberdintasun nagusiak hiru dira.

Batekin hasteko, aurreko euskarria bi pieza desberdin ziren, kasu honetan pieza bakarra izango du, modu honetan bi piezen arteko elkarketa desegoiak sortu ditzakeen bibrazioak ekiditen dire.

Beste bat, ardatza eta euskarriaren barnean egongo da beti eta kontaktu puntua ez da gainazal lau bat izango. R4 eta R5 errotoreen diseinu atalean azaldu den bezala ardatzaren forma diabolo itxura hartuko du, hertzetan erdian baino diametro handiagoa izango du.

Euskarriak kontrako forma izango du baina angelu zorrotzago batekin, horrela, ardatzaren eta euskarriaren arteko kontaktua puntu bakar batean gertatuko da, marruskadura gutxituz.

Azken desberdintasun bezala euskarriaren altuera aipatu behar da. Euskarri hau bestea baino altuagoa da, R4k eraginda. Beste euskarriaren altuerara eginda R4 errotorearen palak lur sorutik oso gertu geratzen ziren, hori dela eta, altuera gehiago ematea erabaki zen.

Altuera aldaketa honek haize tunelean geometriaren kokapen modua aldatu egin zuen beste hirurekin konparatuz. Honi buruz, sakonago arituko gara haize tuneleko neurketei buruz hitz egiten dugunean.

72_Irudia:

R4 errotorea eta bere euskarria

62

7.3 Lehen prototipoa 3D inprimagailuan ezer inprimatu baino lehen, Savonius turbinaren prototipo fisiko bat egitea erabaki zen lehen bileratan. Azpi-proiektu hau bi ataletan banatu zen, alde batetik, turbinaren estruktura eta errotorea egitea, beste aldetik, energia bihurgailua, turbinaren ardatzaren biraketa abiadura energia elektrikoan bihurtzeko.

Lehen atal hau, Gasteizko Ingeniaritza Eskolan aurrera eraman zen, Nerea, Ortzi eta eskolako mekanika tailerreko arduradunarekin, Joseba Ortiz de Villalba-ren laguntzarekin.

Bigarren atala, energia bihurgailua, Bilboko eskolan burutu zen.

73_Irudia:

7.3.1

PVC tutuekin eta egurrarekin egindako Savonius errotorea

Errotorea

PVC tutu batekin, egurrezko bi xafla, ardatz hariztatua eta azkoinak erabiliko ditugu errotorea egiteko. Tutua erditik moztu behar da, bi zati berdin lortuz, hauek turbinaren alabeak izango dira. Mozketa hau zerra batekin egitea posible da, kontuan izan behar da zenbat eta zehaztasun handiagoa izan, orduan eta orekatuagoa egongo da errotorea.

63

74_Irudia:

Errotorearen taparen eskuzko diseinua

Alabeak finkatzeko eta elkarrekin posizioa mantentzeko egur xaflak erabiliko dira. Egurra biraketa lagunduko duen formarekin moztuko da. Hau egurra PVC alabearekiko 4 cm-ko distantzia beti mantenduz lortuko da. PVC tutuak kokatuko diren tokietan fresadorarekin hoska egingo zaio.

75_Irudia:

Fresadorarekin alabeentzako hozka egiten

Ardatz hariztatuarekin egurrezko piezak elkartuko ditugu, PVC tutua presiopean fresadorarekin egindako hozketan finkatuta dagoelarik. Hau azkoinekin estutuko dugu.

64

7.3.2

Euskarri estruktura

Euskarri estruktura egiteko apalategiak egiteko metalezko L formako estrukturak erabiliko ditugu. Nahiz eta perfil meheak izan, zurruntasun nahikoa dute errotorearen pisua beraiengan mantentzeko. Perfilak mozteko tailerreko metalerako zerra erabiliko da. Perfilak berez zulatuta daude, beraz, elkarrekin lotzeko torlojuak eta azkoinak erabiltzearekin nahiko da.

Sortuko dugun estruktura, bi zutabe luze elkarrekiko paraleloak direnak, eta hauek elkartzeko, beraiekiko perpendikularrak diren beste bi perfil, motzagoak, lotuko dira.

76_Irudia:

Apalategi perfilekin egindako estrukturaren forma sinplifikatua

77_Irudia:

Estrukturaren oinarriaren eskema sinplifikatua

Estruktura zutik mantendu zedin soberan zegoen apalategi perfilekin hiruki isoszeleak eraiki genituen. Estrukturaren behako zuloetan elkartu genuen. 44.Irudiko forma hartuz. Erabilitako apalategi perfilak zulatuta daudenez posible izango da lurrera finkatzea torlojuen bidez edo beste mota bateko lotura batekin.

Errotorea eta estruktura elkartzeko, errotorea beraren ardatza erabiliko dugu, estrukturaren zuloetan zehar pasaraziko dugu. Egurrezko tako bi erabiliko dira bertan errodamendu bana sartzeko, horrela, turbinaren ardatzak duen biraketa mugimendua ez zaio estrukturari transmitituko. Egurrezko takoetan errodamenduen diametroko zulo bana egin zitzaien, hauek finkatzeko. Zulo hauen erdian, ardatzaren diametroa baino pare bat milimetro handiagoko zulo iragankorra egin zen ardatza bertatik pasatu ahal izateko.

65

7.3.3

Kostua

Materialak erosterako orduan funtsezkoa izan da erreplikagarritasunean pentsatzea, horretarako, edonork eskura ditzakeen materialak erabiltzea erabaki zen. Prototipo hau egiteko erabilitako materialen kostua hurrengoa izan da:

MATERIALA PVC hodia Egur xaflak Ardatz hariztatuak Metalezko estruktura Metalezko eskuadrak Torlojuak eta azkoinak Marketeriako zerra ileak GUZTIRA

78_Irudia:

KOSTUA (â‚Ź) 2,15 5,9 3,68 17,3 3,25 5,48 5 42,76

Lehen prototipoa eraikitzearen kostu totalak

Material arruntak erabiltzea, eta fabrikazio prozesu sinpleak erabiltzeak lortutako geometria mugatzen du. Erabilitako metodo eta materialekin errotorearen forma konplexuak lortzea oso zaila da, horregatik Savonius originalaren forma egitea erabaki zen. Haize tunelean frogatuko diren geometriak konplexuagoak direnez 3D inpresorarekin eraikiko dira. Gainera, e-Betez taldearentzat garrantzitsua zen 1:1 eskalako prototipo bat sortzea, horrela, Bilboko taldeak sorgailu elektrikoarekin frogak egin ahal zituen.

66

79_Irudia:

e-Betez taldeak egindako Savonius errotorea

7.4 Renderrak Renderren bitartez gure geometriak errealitatean izango duen inpaktu bisuala aurreikusteko baliogarria izan daiteke. Kasu honetan, errealitatean izan ditzakeen euskarri batzuk inprobisatu dira. Hona hemen lortutako emaitzak:

80_Irudia:

1.Renderra. Elur inguruan.

67

81_Irudia:

2.Renderra. Hiri bateko plazan.

7.5 3D inpresoran inprimatzea 3D inpresora bat hiru dimentsiotan egindako diseinuak inprimatzeko gaitasuna duen makina da, ordenagailuz egindako diseinu batetik abiatuz piezak edo maketa bolumetrikoak sortuz.

3D inprimagailuak 2D fitxategiak 3D benetako prototipoak bihurtzeko helburuarekin sortu ziren. Arkitekturan eta diseinu industrialean matrizeak egiteko edo pieza eta osagarrien aurre fabrikazioa egiteko erabiliak izan dira orokorrean. Gaur egun bere erabilpena oso hedatuta dago protesi medikoak egiteko.

Gure kasuan diseinatutako bost modeloak inprimatzeko erabilia izango da. Prozesua azalduko da CAD programatik hasita, soporte materialaren garbiketa arte bitarteko urratsak dagokion moduan azalduz. Eraiki diren modeloak egiteko erabili den inpresora UPV/EHUk Gasteizko Ingeniaritza Eskolan duen inpresora erabili da.

7.5.1

CAD programatik inprimatzea

3D inpresora batean CAD bidez sortutako geometria guztiak inprimatu daitezke. Kontuan izan behar da inpresoren ezaugarriak mugatu egiten dituztela inprimatu daitezkeen produktuen tamainak. Horregatik esango dugu ezin dela dimentsio handietan inprimatu, modeloak egiteko erabiliko da, diseinatutako geometriari eskala bat aplikatuz, gure kasuan 8/35-eko 68

eskala erabiliko dugu diseinu atalean azaldu den bezala. Modelo hauek diseinuaren kontzeptuak adierazten dituzte, ondoren fabrikatzaileek dagokien kalkuluak egin behar dituzte.

Beste modu batera esanda, edozein 3D inpresora batean sortzeko lehenik STL formatua sortzea beharrezkoa da.STL fitxategia hainbat CAD programatik lortu daiteke. Gure kasuan egin behar dena da eredu digitalaren esportazio bat egitea eta fitxategia STL formatuan gordetzea.

Interfaze estandar bat CAD programa eta makinen artean STL fitxategia da. STL fitxategia hirukien bidez pieza baten forma lortzen du.Zenbat eta hiruki horiek txikiagoak izan, orduan eta eta hobea izango da gainazal horren kalitatea, fitxategiaren tamaina handiagoa izango da eta fabrikazio denbora gehiago beharko du.

CAD programatik lortutako STL artxibotik ezin da zuzenean inprimatu. STL-tik G-kodera eraldaketa egin beharko da.Merkatuan dauden inpresora gehienak badakarte G-kodea sortzeko behar duten programa, eta hau erabiltzaileak bere ordenagailuan instalatu beharko du. 3D inpresora merkeen kasuan, ez dute beti ekartzen eta software aske bat erabili dezakezu eraldaketa egin dezan, CURA softwarea erabilienetarikoa da.

G-kodea CNC motako makinak kontrolatzeko erabiltzen den programazio lengoaia da. Ondoz ondoko aginduez betetako gida bat besteri ez da. Agindu bakoitza makinak, geruzaz geruza burutu behar dituen mugimenduak adierazten ditu, eta agindu guztiek osatzen dute makinak jarraitu behar dituen pausuak piezaren adizio bidezko mekanizatua burutzeko.

Laburbilduz, G-kodearen bitartez gizakiak makinari esaten dio egin behar duena. Lengoaia honen bitartez kontrolatzen diren makinak dira fresatzaileak, tornuak, ebakitzaileak eta 3D inpresorak. Gure kasuan, unibertsitatean dagoen 3D inpresorak badauka software dagoeneko, beraz, berak bakarrik egingo du STL artxiboaren aldaketa G-kodera arazorik gabe.

82_Irudia:

7.5.2

CAD, .STL eta G-Code arteko konparaketa

Inprimaketa motak

Inpresorek inprimatzeko material bezala polimero desberdinak erabiltzen dituzte, gainera badaude beste material batzuk erabiltzen dituztenak janaria eta zementua inprimatzeko

69

erabiltzen direnak besteak beste. Merkatuan inprimatzeko moduaren arabera bi motako inpresoak aurkitu daitezke.

- Trinkotasun metodoa erabiltzen dutenak, estratotan trinkotzen den hauts masa bat erabiltzen dute.Hautsa trinkatzeko erabilitako metodoaren arabera bi motako inpresora aurkitu daitezke tinta erabiltzen dituztenak eta laser bidez inprimatzen dituztenak.

Tintazko 3D inpresorek tinta aglomeratzaile bat erabiltzen dute hautsa trinkotzeko.

Tintaren erabilpenak kolore ezberdinetan inprimatzeko aukera ematen du.

Laser 3D inpresorek laser baten bidez hautsari polimerizatzeko behar duen energia transferitzen zaio. Ondoren, polimeroa solido bihurtzeko likido batean murgildu egiten da.

- Gehikuntza metodoa erabiltzen dutenak, polimero injektatuz lan egiten dute.

Materiala geruzaka gehitzen dute. Eskolako 3D inpresora mota honetakoa da, horregatik orain gehiago sakonduko dugu.

7.5.2.1 3D gehikuntza inpresorak Gehikuntza teknologia, plastikoz, metalezko edo zeramikazko osagaiak fabrikatzeko prozesua da. Eraikuntza prozesu honek materiala geruzaka gainjartzen funtzionatzen du. Teknologia honi esker, pieza baten aurre-diseinurako edo ekoizpenerako aurretik egin beharreko moldeak erabiltzea saihesten da.

Hasieran, bakarrik prototipoak egiteko erabiltzen zen, gaur egun, aldiz, fabrikazio prozesu bilakatu da. Gehikuntza teknologia fabrikazio munduan osagaiak eraikitzeko pentsaera modu berri eta desberdina ere bada.

Hauek dira gehikuntza teknologiaren erabilpen batzuk produktuen aurre-diseinu atalean.

Prototipoen izaera estetikoa eta ergonomikoa aztertzeko baliogarria da. Diseinatutako forma eta muntaia aztertzeko. Prototipo edo modeloen funtzionaltasuna ebaluatzeko, hau da, produktuaren ezaugarriak eta jokaerak aztertzeko. Baita piezen funtzionaltasuna ezagutzeko.

7.5.3

Inprimaketa metodoak

Badaude hainbat teknologia ezberdin 3D inprimaketa burutzeko, hauen ezberdintasun nabariena da piezak sortzeko geruza ezberdinak erabiltzen diren modua. Mota bakoitza metodo ezberdina erabiltzen du baita material ezberdinak ere. Jarraian aipatuko ditugu: extrusioa, harilketa, ijezketa, fotokimikoa...

Guk erabiliko duguna extrusioa da. Modelaketa, urtutako metaketaren bidez egiten da eta erabili daitezkeen materialak termo-plastikoak, ABS eta PLA, HDPE, material eutektikoak eta jan ahal diren materialak dira. Guk erabiliko dugun materiala ABS da hain zuzen.

70

7.5.4

Vitoria-Gasteizko Ingeniaritza eskolako inpresora

83_Irudia:

Gasteizko Ingeniaritza eskolako 3D inpresora [9]

Modelo zenbakia: CQ655A Eraikuntza materiala: ABS plastikoa 8 kolore desberdinetan (urdina, grisa, hori fluoreszentea, beltza, gorria, marfil eta oliba berdea) Soporte materiala: Material disolbagarria, HP Designjet 3D ezabaketa sistemarekin automatikoki ezabatua.

Karretearen tamaina: 655 cm3 Eraikuntza tamaina: 203x152x152mm Hornidura iturria: 1200W Ezaugarrietan adierazten den bezala, gure inpresorak material euskarria ere desberdinak diseinatzea ahalbidetzen gaituena. Gero, euskarri materiala Designjet 3D ezabaketa sistemarekin kendu daiteke. Eskolan kolore eraikuntza material ditugunez hauek erabiliko ditugu, gorria, berdea eta alegia. [9] 7.5.5

badauka, forma eskuz edo HP desberdinetako marfil koloreak

Inprimaketa materiala

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) 3D inpresioan gehien erabiltzen diren materialetako bat da, material erabilienen artean merkeena delako. Ez da biodegradagarria baina birziklatzeko erraza, gogorra eta zurruna, abrasiori eta erreakzio kimikoei erresistentea, baina UV izpiei sentikorra. Bere fusio tenperatura 215 ÎżC eta 250 ÎżC artean dago, eta plataforman behar den tenperatura 90 ÎżC eta 103 ÎżC artean materiala botatzean okertzerik ez gertatzeko.

ABSarekin inprimatzean gasak sortzen dira, orokorrean gizakiarentzat jasangarriak direnak, hala ere, kaltegarriak izan daitezke pertsona edo etxe-abere oso sentikorrentzat. ABSa erabilera anitz ditu, lixatu daiteke, baita erraz itsatsi ere. [39] 71

7.5.6

Inprimaketa prozesua

Lehenik eta behin inpresora piztu beharko dugu. Ondoren, inpresoara abiatu denean eraikuntza materiala eta soporte materiala sartuko ditugu, materialak berotu behar dira tenperatura optimora heldu arte.

84_Irudia:

3D inpresoran lortutako piezak material soportearekin

Prototipoak inprimatzeko orduan, 3D inpresoraren oinarri plaka kokatu behar dugu. Gure helburua, oinarri plaka bakoitzean ahal ditugun pieza gehienak kokatzea eta inprimatzea. Ez dugu ahaztu behar, piezak inprimatzeko behar duen denbora ere garrantzitsua dela.

Batzuetan, piezen banaketa edo antolamendua aldatuz hauek inprimatzeko denbora eta soporte material kantitatea txikiagotu daitezkeela. Hau dela eta, ezer inprimatu baino lehen posizio desberdinak bilatuko ditugu, onena zein den aztertzeko.

Inprimaketaren eskala ere kontuan hartzekoa da, CAD bidez diseinatutako modeloa inpresoraren inpresio bolumenera egokitu behar da. Gure kasuan, haize-tunelaren neurrietara ere egokitu behar izan genuenez erabilitako eskala 8:35 izan zen, haize-tunelaren bolumena ahalik eta gehien aprobetxatzeko.

7.5.7

Soporte materiala kentzea

Prototipoak inprimatu eta gero, soporte material kendu egin behar da. Lehenik eta behin, eskuz edo espatula eta alikate baten laguntzaz inprimatutakoa eta oinarri plaka bereizi behar ditugu. Erreminta berdinak erabiliz gure ahal dugun errotoreen gainazalean dagoen soporte material gehiena kenduko dugu, beti ere kontu handiz geometria ez kaltetzeko. Geroago, HP Designjet 3D ezabaketa sistemarekin eskuz kendu ezin izan diogun materiala kenduko diogu, alabeen artean geratutako soportea besteak beste.

72

85_Irudia:

Gasteizko Ingeniaritza eskolako 3D inpresoraren garbigailua

Soporte materialaren garbigailuaren funtzionamendua sinplea da. Bi elementu kimiko bota behar dizkiogu urarekin batera. Bi material hauek beraien artean erreakzionatzerakoan material soportea disolbatu egingo dute, eraikuntza materiala soilik utziz. Garbitzeko erabilitako ura eta disolbatutako substantziak isurbidetik joango dira. Garbiketa prozesua nahiko kutsakorra da.

86_Irudia:

R1, R2 eta R3 piezak garbigailutik atera ondoren

73

7.5.8

3D inpresorak sortutako kutsadura

Illinois Institute of Technology-ko ikerketa talde batek honako baieztapena atera du: 3D inpresorak dimentsio oso txikiko substantziak igortzen dituzte, leku itxietan egon ezkero arnasten direnak eta pertsonentzako kaltegarriak direnak.

Termo-plastikoa urtzerakoan substantzia kaltegarri horiek airera igortzen dira. Ikertzaile horietako batek, bulego baten barruan 3D inpresora lan egiten ari zen bitartean, partikula txiki (UFPs) horien kontzentrazioa neurtu zuen. Partikulak 100 nanometro baino txikiagoko diametroa dute. PLA materiala erabiltzen bada, igorpena 20 bilioi partikula minutuko da.

ABSarena, aldiz, 200 bilioi partikula minutuko.

Osasunaren aldetik, partikula hauek arnastea nahiko kaltegarria da. Arnasterakoan, partikula hauek birikietan eta buruko aire-bideetan itsatsita gelditzen dira. Kontzentrazio hauek handiak izanez gero, osasun arazo larriak sor ditzakete, adibidez, arnasketa arazoak izatea edota asma seinaleak izatea.

ABS eta PLA arteko beste desberdintasun bat ere badago, kontzentrazioaz aparte. ABSaren konposizioa dela eta igortzen dituen partikulak toxikoagoak dira, PLA, ordea, ez da hain kaltegarria biodegradagarria da azken batean.

Arazorik larriena, 3D inpresorak aireztapen osagarririk gabe saldu egiten direla, jakinda normalean leku itxietan erabiliko direla. Beraz, oso gomendagarria da aurreko guztia ikusita, 3D inprimagailua erabiltzen den lekua ondo aireztatuta egotea.

7.5.9

Soporte garbigailuak sortutako kutsadura

Azaldu bezala, soporte materiala kentzeko bi produktu kimiko eta ura erabiltzen dira. Hauek poltsa itxietan datoz. Biak garbigailuan batera sartu behar dira bata bestearekin erreakzionatzen baitute.

Bi produktu hauek ingurugiroarentzat kaltegarriak dira. Poltsaren atzeko partean irakurri daitekeen bezala begi eta azalarentzat narritagarriak dira, substantzia kaltegarri bezala azaldu egiten da. Bi produktu hauek A eta B bezala agertzen dira.

A produktua percarbonato sodikoa da.

B produktua tetrasodio N, n-bis (metilo karboxilato)-l-glutomato eta azido zitriko da.

Perkarbonato sodikoak duen abantaila, garbiketa prozesuan bi ezaugarri positibo batzen dituela. Urarekin disolbatzean oxigeno eraginkorra eta karbonatoa askatzen ditu, uraren beste molekulekin batera.

Oxigeno eraginkorrak zikinkeriaren efektu oxidatzaile-zuritzaileari mesede egiten dio.

Karbonatoak uraren pH-a handitu egiten du, uraren kaltzio eta magnesio ioien neutralizazioaren alde eginez. Hau da, material euskarriak jasaten duen biguntze efektua

74

hain zuzen ere. Honen bitartez, soporte materiala urarekin disolbatzea eta botatzea lortzen du.

N tetrasodioak azidoekin erreakzionatu egiten du. Kasu honetan, perkarbonato sodikoarekin.

Poltsan agertzen diren osagaia hauek ez dira oso arriskutsuak ingurumenarentzat, baina seguruenik poltsan agertzen ez diren eta kutsakorrak diren beste substantzia batzuk ere izango ditu beregan. Dena den, ahal den neurrian material soporte garbigailua erabiltzea saihestu behar da. Esan bezala, piezak garbitzeko erabiltzen den ura isurbidetik zuzenean botatzen da eta ur garbia kutsatu dezake.

8 NEURKETA TEORIKOA 8.1 Mugimenduan dagoen aire masa baten potentzia Ď [kg/mÂł] dentsitatea daukan aire masa batek eta v [m/s] abiadura batean mugitzen ari dena, fluxuaren norabidearekiko azalera perpendikularra duen unitateko potentzia (potentzia espezifikoa) definitzeko, hurrengo formula erabiltzen da:

A (m²) azalera batean berriz, potentzia hurrengoa da:

Behin jakinda potentzia nola kalkulatzen den, galdera bat sortzen da: haizearen potentzia naturalaren, P0, zein portzentaje berreskuratu daiteke aerosorgailu baten bitartez?

Galdera honi erantzun diezaiokeen hasierako erantzun bat izango litzateke, haizearen energia zinetikoa da, hau da, mugimenduan dagoen masa baten energia da, adibidez ibai batena.

Energia mota honen aprobetxamendua emaria balaztatuko luke. Adibide bezala jarri daiteke, zentral hidrauliko bat erreka baten energia zinetikoa erabiltzen du uraren abiadura balaztatuz.

Arrazonamendu honen bitartez, erraz ulertu daiteke ezinezkoa izango dela haizeari energia zinetiko guztia kentzea, geldirik geldituko litzakeelako. Bestetik, energia kentzean haizearen abiadura errotoretik pasatzen denean murriztuko da. Bi mutur hauen artean abiadura maximo bat egon behar da energia aprobetxatu ahal izateko.

8.2 Errotore eoliko ideala: Betz-en limitea 1926. urteko idazlanean, Albert Betz errotore eolikoen teoria argitaratu zuen, modu honetan aurkeztu zituen energia eolikoaren oinarri teorikoak bere publiko nahiko zabalari.

75

Atal honetan Betz-en teoriaren oinarria azalduko da aerosorgailu baten funtzionamendua hobeto ulertzeko. Suposa dezagun errotore eoliko ideal bat (galerarik gabe), bultzada aerodinamikoaren printzipioaren arabera funtzionatzen duela, abiadura konstantez, v [m/s], propultsatutakoa. Errotoreko palen ekortutako azalera F [m²] da. Jakinda errotorea sorgailu elektriko edo ur-ponpa batera akoplatuta dagoela, haizeari energia erauzten dio, honen abiadura errotoretik pasa eta gero haizearen hasierako abiadura baino txikiagoa izango da.

Hurrengo irudian argiago ikusten da zer gertatzen den haizearen abiadurekin errotoretik pasa aurretik eta gero.

87_Irudia:

Betz-en limitea azaltzeko diagrama. [10]

Haizearen abiaduraren portaera errotorean baldintza idealekin: o o o o

v, haizearen abiadura errotorearen aurretik. v', haizearen abiadura errotorean. v2, haizearen abiadura errotorearen atzetik. v2 < vâ&#x20AC;&#x2122; < v, izanda.

Oharra: aurretik eta atzetik esaten denean, ulertu nahi da distantzia hori errotoretik diametro gutxietara egongo dela, hau da, haizearen korrontea aldatu gabea edo berriz orekatu denean.

Betz-en arabera, emandako emaitzak bakarrik izango dira baliagarriak baldintza idealen menpe: -

Diseinatutako errotorea ez dauka galera mekanikoak, ez aerodinamikoak eta pala infinituak izango ditu.

Haizea konprimaezina eta marruskadurarik gabekoa da.

Errotorearen korrontea aurretik eta atzetik laminarra da, hau da, fluxuaren lerroak paraleloak dira haien artean eta errotorearen planoarekiko perpendikularrak. Honek esan nahi du erabiltzen den errotorea haizearen energia erauzten duela korronte ideala perturbatu gabe, airearen presio estatikoa errotorearen aurretik eta atzetik inguruaren airearen berdina izanda.

Baldintza hauen menpe hurrengo erlazioa baliagarria da [Betz]:

76

Hau da, haizearen abiadura errotorean aurretik eta atzetik dauden abiaduren bataz besteko aritmetikoa da.

Betz-ek erlazioa honela izendatzen du:

Kontuan izan behar den beste faktore bat airearen moteltze faktorea errotorean da. Aireak emandako potentzia errotoreari hurrengo eran kalkulatzen da [Betz]:

Aurretik azaldutako ekuazioak kontuan hartuta ondorengo espresioa lortzen da:

Hau da, errotorearen potentzia, errotorean aurretik eta atzetik daukan airearen korrontearen potentzia eta moteltze faktorearen menpe egongo da.

Hurrengo irudian ikusi daiteke Pw/P0 erlazioa moteltze erlazioaren menpe.

Lortu daitekeen potentzia maximoa, Pwmax, determinatu daiteke analitikoki edo grafikoki moteltze ezin hoberako.

88_Irudia:

Pw/P0 erlazioa moteltze erlazioaren menpe. [10]

77

Hau da,

Aerosorgailuen teorian erlazioa:

Erlazio honi potentzia koefizientea deritzo, bere balio maximoa hurrengoa izanda,

Hau da, errotore eoliko ideala bakarrik aprobetxa dezake haizearen energiaren 16/27.

Hurrengo ekuazioaren arabera, errotorearen potentzia maximoa,

Edo ekuazioa kontuan izanik,

Kondizio normalekin (tenperatura 10ºC, presioa 1bar), airearen ρ dentsitatea 1,25kg/m³.

Datu hauek ekuazioan sartuta, errotorearen potentzia maximorako erlazio soil hau lortzen da:

Garrantzizko ekuazio hau Betz-en formula edo limitea deitzen da.

8.3 Biraketa abiadura Biraketa abiadura bira/min-tan [rpm] hurrengo ekuazioarekin kalkulatu daiteke:

λ: palaren hertzeko abiaduraren eta haizearen abiaduraren arteko erlazioa izanik. v: haizearen abiadura (m/s).

D: errotorearen diametroa (m).

78

8.4 Ardatzaren par-a Mekanikaren legeak direla eta, Pw [W] potentzia sortzen duen errotorea n [bira/min] biraketa abiaduran ondorengo Mw biraketa parea lortzen du:

8.5 Potentzia koefizientea Dimentsiorik gabeko zenbakia da, haizeak duen energiaren zein zati hartuko duen turbinak adierazten du. Turbina eoliko baten errendimenduaren adierazlea da.

8.6 Abiadura espezifikoa (TSR) Haizearen abiadura eta besoetako puntetan dagoen abiaduraren arteko erlazioa da, dimentsiorik gabekoa.

Îť: abiadura espezifikoa Ď&#x2030;: turbinaren biraketa abiadura (rad/s) R: turbinaren ardatzetik palaren puntarako distantzia (m) vw: haizearen abiadura (m/s)

8.7 Bateria baten kargatze denbora Bateria bat guztiz kargatzeko behar duen denbora kalkulatzeko hurrengo formula erabiliko dugu, posible da bateria eta kargadorearen korrontearekin edo potentziarekin kalkulatzea:

Bateriaren ahalmena (mAh) ezaguna da normalean. Bateria bakoitzarena desberdina da bestearekiko State of the art atalean ikusi daitekeen bezala, argazki kamera baten bateriaren ahalmena 1000mAh ingurukoa da, ordenagailu eramangarri batena 4400mAh ingurukoa ordea.

79

8.8 Emaitzak Adierazitako ekuazio eta legeak zuzenean aplikatuz honako emaitzak lortuko dira.

Kalkuluak egiterako orduan airearen dentsitatea 1,29 kg/m3 hartu da, eta errotorearen puntako abiaduraren eta haize abiaduraren arteko erlazioa, Îť=0,8 hartu da, Savonius errotorearen balio estandarra.

V haizea

P haizea

P rotor

n

T

m/s

W

W

rpm

Nm

1

0,14448

0,085617778

47,74648293

0,001793175

2

1,15584

0,684942222

95,49296586

0,007172698

3

3,90096

2,31168

143,2394488

0,016138571

4

9,24672

5,479537778

190,9859317

0,028690793

5

18,06

10,70222222

238,7324146

0,044829364

6

31,20768

18,49344

286,4788976

0,064554284

7

49,55664

29,36689778

334,2253805

0,087865553

8

73,97376

43,83630222

381,9718634

0,114763171

9

105,32592

62,41536

429,7183463

0,145247138

10

144,48

85,61777778

477,4648293

0,179317454

89_Irudia:

Savonius errotorearentzat teorikoki egindako kalkuluak

Ondorengo grafikoan ikus daiteke nola zenbat eta haizearen abiadura handiagoa izan orduan eta desberdintasun handiagoa egongo den haizearen potentzia osoaren eta errotoreak bereganatu dezakeen potentziaren artean.

Potentzia banaketa

P (W) 160 140 120 100 80

P haizea

60

P rotor

40 20 0 0 90_Irudia:

2

4

6

8

10

12

V haizea (m/s)

Teorikoki haizearen potentziaren eta errotoreak eman dezakeen potentzia maximoaren arteko konparaketa.

80

Haizearen abiadura handiagotzean errotoreak bere ardatzari transmititutako par-a ere handiagotuko da, era esponentzialean.

Par Teorikoa

M (Nm) 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

Par Teorikoa

0

2

4

91_Irudia:

6

8

10

12 V (m/s)

Haizeak sortuko duen par teorikoa errotorearen ardatzean.

Beraz, orain arte kalkulatutakoarekin zenbait gailu eramangarri kargatzeko behar duen denbora kalkulatuko dugu. Lehenik gailuen ahalmena Wh-tan kalkulatuko dugu. Ondoren, haize abiadura desberdinekin kargatzeko behar duten denbora kalkulatuko da.

Nabarmenduta dauden balioak hiri zonaldean funtzionatzean lortuko diren bateriaren karga denbora da.

Gailua Tentsioa (V) Ahalmena (mAh)

Telefono mugikorra

Tableta

Argazki kamera

Ordenagailua

3,7 2000

3,7 4800

3,7 1200

10,8 4400

Ahalmena (Wh)

7,4

17,76 4,44 Karga denbora (h)

47,52

Haizearen abiadura (m/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

92_Irudia:

Telefono mugikorra

Tableta

Argazki kamera

Ordenagailua

86,43064784 10,80383098 3,201135105 1,350478873 0,691445183 0,400141888 0,251984396 0,168809859 0,118560559 0,086430648

207,4335548 25,92919435 7,682724252 3,241149294 1,659468439 0,960340532 0,60476255 0,405143662 0,284545343 0,207433555

51,8583887 6,482298588 1,920681063 0,810287324 0,41486711 0,240085133 0,151190638 0,101285915 0,071136336 0,051858389

555,0249169 69,37811462 20,55647841 8,672264327 4,440199336 2,569559801 1,618148446 1,084033041 0,761351052 0,555024917

Gailu mugikor desberdinak kargatzeko behar den debora haize abiadura dsberdinetan.

81

9 ORDENAGAILU BIDEZKO SIMULAZIOA Neurketa teorikoak egin ondoren, lortutako balioak baieztatu beharko dira. Horretarako Star-CCM+ fluido dinamika simulazio softwarea erabiliko dugu. Programa honen lizentzia UPV/EHU-k du, beraz, ikasleok erabili dezakegu. Programaren erabilera Unai Fernandez irakaslea eta Pablo Martinez ikasleari esker errazagoa izan da.

Arazo desberdinak izan direla eta, bakarrik simulazio bakarra egin da, R2 geometria alegia.

R1 geometria Savonius errotorearen forma klasikoa du, hortaz, azterketa ugari daude horri buruz, gainontzeko geometriei buruz ez dago hainbeste.

9.1 Geometria eta malla Simulazioa aurrera eramateko geometria CAD programatik esportatuko dugu .stl formatuan.

Beraz, diseinu atalean ikusitako geometria bera erabiliko da.

93_Irudia:

R2 geometria Star-CCM+ programara esportatuta

Geometria programan txertatuta dagoela lanerako prestatuko dugu. Fluido-dinamika software honetan fluidoarekin lan egiten da, beraz, geometriaren negatiboa egingo dugu, hau da, haizeak okupatu ezin dezakeen bolumena definituko dugu. Hori zilindro batekin eta kenketa funtzio batekin lortuko da.

Haize tunelaren forma irudikatzeko, kutxa laukizuzen bat sortuko dugu. Geometria ez dugu kutxaren zentroan kokatuko, turbinak sortutako lorratza ondo aztertzeko turbinaren atzetik espazio nahikoa utzi behar da. Turbinaren altuera baino 5 aldiz handiagoko distantzia utzi da.

82

Haize tunelaren kutsa eta errotorearen geometria elkartzeko eta bata bestearekiko trantsizioa oso bortitza ez izateko, kontrol bolumen bat ezarriko da.

94_Irudia:

Ordenagailu bidezko geometriaren malla hurrunetik ikusita.

Geometria guztiak sortuak izan direnean, bakoitzari bere malla propio sortuko zaio.

Turbinaren geometriari negatiboa eginzaion zilindroan mallado ahalik eta honena egiten zaiatu behar da. Zelden tamaina ahalik eta txikiena lortuz, horrela, zelda gehio sartuko dira eremu berean, zehastasun handiagoa lortuz. Gainera, geometriaren hormen ondoan zelda lauangeluarrak sortuko ditugu zehastasun handiagoa izateko fluidoaren eta turbinaren arteko kontaktu puntuetan. Zelda hexagonalak erabiliko dira errotorearen inguruan, guztira 280 760 zelda lorturik.

83

95_Irudia:

Sumulazio programan eginiko malla geometriatik gertu.

Tunelaren malla ez du hainbesteko zehastasunik behar, beraz, zelden tamaina errotorearen ondoan daudenak baino handiagoa izango da. Guztira 160 493 zelda lorturik.

Zelden tamaina oso desberdina denez tunelaren kutxaren eta turbinaren zilindroaren artean kontrol bolumenean egindako zilindroaren malla bien arteko tartekoa izango da, horrela trantzisioa ez da hain bortiza izango.

9.2 Biraketa abiadura Aztertuko dugun aspekturik garrantzitsuena turbinak hartuko duen biraketa abiadura izango da. Gogora dezagun guri interesatzen zaigun haizearen abiadura 4 m/s-koa dela, horregatik, simulazioan erabilitako aire fluxuaren abiadura hori izango da.

Teoriatik kalkulatuta badakigu zein biraketa abiadurara heldu behar den errotorea 4 m/s-ko haize abiadurarekin, teorikoki 190 rpm-tara helduko da. R2 geometria R1-ren hobekuntza denez biraketa abiadura hori gainditzea espero da, hala ere, abiadura horretatik 10 rpm beherago haziko gara aztertzen, bere abiadura egonkortu arte. Hori dela eta, guk hasierako biraketa abiadura bat ezarriko diogu, 180 rpm hain zuzen.

Biratutako angeluaren eta biraketa abiaduraren balioak grafikatuko ditugu, euren bilakaera aztertzeko.

84

96_Irudia:

Turbinak biratutako angelua (graduetan) denborarekiko

Goiko irudian ikusi daitekeen bezala, biraketa beti norabide berdinean egingo da eta era uniformean. Nahiz eta turbina azeleratzen egon, irudi honetan ez da nabaritzen nora biratutako angelua denbora unitate batean gero eta handiagoa den. Abiaduraren eboluzioa hurrengo grafikoan ikusi daiteke

97_Irudia:

Turbinaren biraketa abiadura denborarekiko

Aurreko irudian ikusi daitekeen bezala, bilakaera era esponentzialean gertatuko da justu egonkortu baion lehen. Turbinaren biraketa abiadura 200 rpm baino pixka bat gorago egonkortuko da, ikusten den bezala.

Hortaz, 4 m/s-ko haize abiadurarekin 200 rpm-ko biraketa abiadurarekin lortutako abiadura espezifikoa 0,83 da. Lortutako emaitza teorian erabilitakoaren oso antzekoa da, gogora dezagun teorian 0,8 izan dela abiadura espezifikoaren balio.

85

98_Irudia:

Haizearen abiadura errotorearen zehar era bektorialean ikusia

Une batean R2 turbinaren zehar haizeak izango duen abiadura ikus daiteke. Goiko irudian ikus daiteke Betz-en legea, aire fluxuaren abiadura turbinaren ondoren ez da zero izango, ezta turbinaren aurretik sartzen zaionaren balio bera, txikiagoa izango da.

9.3 Par-a CAD programatik geometria esportatu dugunez, CAD programan lortutako Inertzia Momentua jarriko diogu gure simulazio modeloari. Beheko irudian dauden balioak erabiliko ditugu.

99_Irudia:

Erabilitako inertzia momentua CAD programatik esportatuak

Turbinaren ardatzaren momentua era teorikoan lortutakoaren antzekoa izan da, 0 Nm-tik oso gertu, beraz, lortutako emaitzak onargarriak izango dira. Lortutako emaitzak beheko irudian ikusi daitezke.

86

100_Irudia: R2 turbinaren parra simulatutako ereduan

Lortutako emaitzak izateko programa etengabe 2 asteetan zehar egon zela iteratzen, beraz, beste geometria guztiak eta haize abiadura desberdinetan neurriak izateko ordu gehiegi behar ziren.

10 NEURKETAK HAIZE TUNELEAN 3D inpresoran eraikitako bost modeloak haize tunelean abiaraziko dira euren funtzionamendua aztertzeko. Froga hauek egiteko UPV/EHUk erraztutako haize tunela erabiliko da. Hau guztia egin baino lehen haize tunela egokitu behar izango dugu, bestela ezin izango ditugu gure neurketak egin. Modeloekin lortutako potentzia kalkulatzeko motor elektrikoak erabiliko dira, hauek errotorearekin batzeko tunelaren tapa egokitu beharko dugu, orain azalduko den bezala. Aldaketa hauek egiteko Gasteizko Ingeniaritza Eskolako tailer eta mantentze gelan lan egingo dugu UPV/EHU-k Gasteizko eskolan duen fresadora eta hainbat erreminta erabiliz. Moldaketa hauek egiteko Joseba Ortiz de Villalba-ren, mekanika tailerreko arduraduna, laguntza jasoko dugu.

10.1 Prony balazta Haize errotaren par-a neurtzeko pentsatutako lehen metodoa izan zen. Metodo hau garatzeko, ardatz bat eta baskula bat behar dira.

87

101_Irudia: Ardatz baten parra neurtzeko Prony balazta

Par-a neurtzeko erabiliko dugun ardatzaren mutur bat eta turbinaren ardatza elkarrekin perpendikularki elkartuko ditugu. Neurtzeko erabiliko dugun ardatzaren beste muturraren azpian zehaztasun handiko baskula bat jarriko dugu, perpendikularki neurketa zehatzagoa izan dadin. Horrela, turbinari haizea eragitean ardatza mugituko da, beste neurketa ardatzari mugimendua eragitea ahaleginduz, baina baskulak ez dio mugitzen utziko, horrela, turbinak eragindako indarra ezagutu daiteke baskulan neurtutako balioekin. Horrela, neurketarako erabili den ardatzaren luzera eta baskulako balioa ezagututa turbinaren ardatzaren par-a lortzen da.

102_Irudia: Prony balaztarekin egindako ahalegina

Prony-aren ideia oso ona zen baina ez zuen funtzionatu hainbat arrazoi desberdinengatik.

Alde batetik, baskula kokatzea oso zaila zen, gainera, neurketa ardatzek ez zuen baskularen 88

gainean kontaktua ondo egiten. Kontaktu ertz batean egiten zuen, beraz, neurketa ez da hain fidagarria. Beste aldetik, neurketa ardatzek ez zuen kontaktu perpendikularrik egiten, hortaz, indarren kalkuluak egiterakoan zehaztasuna galtzen zen.

Hala ere, ez funtzionatzeko arrazoirik nagusiena motorra eusteko modua zen. Neurketa barraren pisuak eta funtzionatzean sortutako bibrazioen eraginez motorra bere tokitik ateratzen zen. Motorra gehiago finkatzerakoan, zurruntasuna emanez, zurruntasun honek ez zuen biraketa baimentzen.

10.2 Motor elektriko bidezko Par kalkulua Prony balaztak funtzionatu ez duenez, beste metodo bat bilatzea erabaki zen. Horregatik metodo hau erabaki zen. Errotorearen ardatza korronte zuzeneko motor elektriko batekin elkartuko dugu. Horrela motor elektrikoak potentzial diferentzia bat sortuko, beraz, pila bezala erabiliz erresistentzia batekin elkartuz Ohm legea erabili ahal izango da erresistentzia horretan galdutako potentzia kalkulatzeko, hau da, errotoreak sortu duena. Gainera takometro batekin errotorearen biraketa abiadura ezagutu ahal izango da.

103_Irudia: Motor elektriko bidezko par neurgailuaren eskema

10.2.1 Eraikitze prozesua: 10.2.1.1 Metakrilato karkasaren eraikuntza Haize tunela erabiltzeko eta neurtu nahi genituen gauza guztiak neurtu ahal izateko haize tunelean hainbat aldaketa egin behar ziren. Haize tuneleko tapan zulo bat egin behar genuen bertatik ardatz bat ateratzeko. Haize tunel originalaren karkasan zulorik ez egiteko, gure karkasa propio eraiki genuen.

Lehenik haize tunelaren taparen neurriak hartu genituen metro batekin. Tapak U forma du, beheko zatia laua da eta 210x350mm neurtzen du. Bi aldeak tamaina berekoak dira, biak 170x350mm. Dena xafla lau bat izango balitz 550x350mm-ko metakrilato plantxa litzateke, tolesdurak kontuan hartu ez genituenez pixka bat gehiago izango zen, baina tolesduren gehikuntza zerotzat joko dugu. Hortaz, beharreko xafla 550x350mm izango da, 5mm-ko lodierarekin.

89

Erositako xaflari haize tuneleko estalkiaren itxura emateko tolestu egin beharko dugu.

Metakrilatoa tolestu ahal izateko 160oC eta 180oC artean eron behar da. Gehiegi berotzen bada metakrilatoa urtu daiteke eta tenperatura hauetara ez bada heltzen arraildu daiteke, beraz, tenperatura tartea errespetatuko dugu. Tolesdurak angelu zuzena izan behar dute, horregatik tailerreko mahairen hertza erabiliko forma hau hartzeko.

Esandakoarekin hasteko metakrilato xafla tailerreko mahaira finkatu genuen bi sarjentu erabiliz. Plastiko xafla ez kaltetzeko, sarjentu eta metakrilatoaren artean egur xafla mehe batzuk jarriko dira. Beroa aplikatu baino lehen, metakrilatoa tolestuko den marrak markatuko ditugu, 350mm-ko hertzetatik 17mm egingo dira markak. Nondik tolestu jakinik, bero pistola batekin markatutako marretara bideratuko dugu haize beroa 180oC-tara.

Behin nahi izandako forma lortuta, gure karkasarekin haize tunela erabiltzean haizea taparen aldeetatik ez galtzeko isolatu egingo dugu. Horretarako, material isolatzaile tira batzuk jarriko zaizkio gure metakrilatoari U-aren barneko hertz guztian zehar. Isolatzaile bezala erabilitako materiala, leihoetan erabiltzen den burlete da.

Azkenik, turbinaren ardatza haize tuneletik kanpo atera ahal izateko zulo bat egin beharko da. Zuloa egiteko lehenik taladro elektriko batekin zulo txiki bat egingo da. Ondoren, esmeril erremintarekin eta desgaste erremintarekin zulo hau handitu egingo dugu. Handitzea zehaztu gabeko neurria da erabileran bibrazioen eraginez ardatza mugitu egiten delako eta mugimendu honi moldatzeko behin baino gehiagotan handitu delako obalo forma emanez.

Zuloa egin ondoren motor elektrikoak eusteko euskarri bat jarriko dugu karkasaren kanpoko aldean.

Hau horrela izanda badaukagu haize tunelarentzako karkasa berria erabiltzen hasteko prest.

Neurketak posible izateko falta zaizkigun elementuekin jarraituko dugu.

10.2.1.2 Motorren finkatzea ardatzera Haize tunelean turbina modeloen potentzia kalkulatzeko motor elektriko baten ardatza eta errotorearen ardatza elkartu behar dira. Diseinu atalean errotorearen ardatzaren hertz batean egindako hexagono formako zuloa erabiliko dugu. Bertan sartzen den ardatz hexagonal bat sortuko dugu tailerrean. Hexagono ardatzaren alde batean motor elektrikoen ardatzaren tamainako zulo bat egingo dugu, biraketen transmisioa posible izateko.

Egindako geometrietan egindako hexagono itxurako zuloaren erradioa 6mm-koa denez, sortu beharreko ardatz hexagonalak ere 6mm-ko erradioa izango du eta 32mm-ko luzera, fresadoraren erremintaren sakonera maximoa. Ardatza PVC plastikoan egingo dugu, tailerrean bertan eskuragarri dagoelako.PVC blokean hexagono itxurako zutabe bat gelditu da fresadora erabili ondoren, beraz, ardatz hexagonala bloketik kendu behar da, zerra batekin moztuko da.

Gero, hexagonoaren hertzak lixa paperarekin lixatuko ditugu erraztasun handiagoz errotoreen zuloak sartu ahal izateko. Kontuz egin beharreko lana da ez baitugu hexagonoaren aurpegien hertzak biribildu nahi. Gehiegi lixatuz gero olgurak sortuko dira eta honek gure neurketak kaltetuko ditu, errotorearen bira bakoitzeko motorearen bira bat ere 90

nahi dugulako izan. Olgura egotean labainketa gertatuko da zuloa eta ardatzaren artean, bi elementuetan biraketa abiadura desberdinak lortuz.

Lixatu ez dugun aldeko hexagono formako aurpegiaren erdian motorraren ardatzaren tamainako zulo bat egingo dugu, 3mm eta 2mm kasuaren arabera. Zuloaren eta ardatzaren artean estuera izan behar dugu labainketarik ez gertatzeko. Fresadoran, ardatz hexagonala egiterakoan, hexagonoaren zentroaren koordenatuak dakizkigunez, fresadoraren erreminta martxan jarri gabe, marka txiki bat egin zaio. Marka honetaz baliatuko gara zuloa hexagonoaren aurpegian zentratuta egiteko. Taladro elektrikoa erabiliko dugu horretarako, bakarrik mugimendu bertikala baimentzen dion euskarri batekin.

Dena horrela izanda, hexagonoak erabiltzeko prest daude eta errotore eolikoaren ardatzaren biraketa abiadura eta motor elektrikoaren ardatzarena berdina izatean bermatuko du.

104_Irudia: Karkasa diseinu definitiboarekin egindako neurketa

10.2.1.3 Errotoreak lixatu eta olioztatu Errotoreak hutsean, hau da, bakarrik haizeak eragina duenean beraiengan, konturatu ginen marruskadura handia zegoela. Eskua errotoreren ardatzetik edo euskarritik pasatzerakoan nabaritu egiten da porotasun handia.

Gehiegizko marruskadura hau zuzentzeko bi irtenbide azkar ikusi genituen, errodamenduak erabiltzea edo kontaktu gainazala olioztatzea. Errodamenduen erabilera konponbiderik egokiena izango litzateke, baino horrek modelo guztiak berriz diseinatzea errodamenduak akoplatu ahal izateko eta berriz inprimatzea. Hau guztia egiteak diru eta denbora handia suposatzen zuenez, kontaktu gainazala olioztatzea erabaki genuen.

91

R1, R2 eta R3 olioztatu baino lehen errotorearen ardatza eta euskarriaren barneko aldea lixatuko ditugu lixa paperarekin. Gainazal hauek leundu ondoren, orduan bai olioztatuko dira.

Paper bat olioarekin busti eta olioztatu beharreko gainazaletatik pasatuko da. R4 eta R5 zuzenean olioztatuko dira lehen bezala paper bat erabiliz, aurretik ez zaie ezer egingo.

Errotoreak olioztatu berri daudenean ez ditugu haize tunelean sartuko, eskuarekin birak emango zaizkio olioa isuriko dutelako hasieran batez ere eta ez dugu haize tunela zikintzerik nahi. Eskuarekin bueltak ematean oliorik ez dela erortzen ikusten dugunean haize tunelean erabili ahal izango ditugu.

10.2.1.4 Errotoreak kokatzea Diseinu atalean azaldu den bezala bi euskarri mota desberdin ditugu. Bata R1, R2 eta R3 geometrientzat eta bestea R4 eta R5 geometrientzat. Bigarrena bestea baino altuera handiagoa duenez ezin izango dira modu berean haize tunelean finkatu. Horregatik euskarriak finkatzeko erabili ditugun bi moduak azalduko dira atal honetan.

R1, R2 eta R3-k erabiltzen duten euskarriarekin hasiko gara. Euskarri hau kokatzeko haize tunelaren kokapen plaka karratua erabiliko dugu. Egia ezan plakaren barila roskatua erabiliko dugu, beste plaka hirukiar batekin. Plaka hirukiarra mantenimendu gelako metalezko hiruki bat da, zulo batzuekin, guretzat oso baliogarria izango dena. Bere azalera plaka karratuarena baino handiagoa da eta bi barila roskatu jartzeko aukera ematen digu. Honi esker, hirukia karratua baino askoz hobeto finkatu egiten da haize tunelean, bibrazio asko galarazten.

Triangeluaren izkina bakoitzean egurrezko tope bat jarriko da oraindik ere hirukiaren mugimendua txikiagoa izan dadin.

R4 eta R5 errotoreak eta euskarria haize tunelean finkatzeko moduarekin jarraituko dugu.

Errotore bi hauen euskarria beste euskarria baino altuagoa denez aurretik azaldu dugun moduan finkatzen badugu errotoreak tunelaren goiko aldea joko du. Horregatik, euskarri hau haize tunelaren zoruan zuzenean jartzetik gertu geratuko gara. Orain egurrezko tako bi erabiliko ditugu euskarria lurretik bereizteko, zorutik 20mm mantenduz. Euskarria egur takoetan ezarrita dagoela barila roskatu bat erabiliko dugu haize tunelaren zoruarekin lotzeko. Horretarako errotoreen euskarriak erdian duen zuloa erabiliko dugu, bertatik barila roskatua pasarazteko.

92

10.2.2 Neurketa prozesua

105_Irudia: Lehen aurre diseinuekin egindako neurketa froga

Haize tunelaren prestaketa bukatuta neurketak egiten hazi gaitezke. Neurtuko ditugun parametroak haizearen abiadura, errotoreen biraketa abiadura eta errotoreek sortutako potentzia elektrikoa motor elektriko baten bidez. Neurketak egiteko erabili dugun material guztia UPV/EHUk erraztua izan da.

Biraketa abiadura neurtzeko takometro laser bat erabiliko dugu. Takometroen artetik bertsio berrienetarikoa, zehatza eta erabiltzeko erraza dena. Gainera ez du elementuen arteko kontaktu fisikorik behar, haize tunelaren kanpo aldetik neurtzea ahalbidetzen du. Biratzen ari den elementuan laserra islatzen duen edozer egon behar da takometroak islatzen den argiaren erritmoa neurtzen baitu. Horretarako, errotorearen alde batean pegatina islatzaile bat itsatsiko dugu. Neurketak zehatzago egiteko takometroa gainazal lau batean finkatu dugu neurketak egiteko, beti posizio berdinean mantenduz.

Tunelaren barruko haizearen abiadura neurtzeko eskuzko anemometro bat erabiliko dugu.

Haize tunelak badu haizearen abiadura erregulatzeko potentziometro bat, baina frogak eginda potentziometroaren neurketa berdinetan anemometroaren abiadura desberdinak lortu ditugunez ez dugu erreferentziatzat hartuko. Horregatik, eskuzko anemometroa haize tunelaren barruan kokatuko dugu, errotorea finkatu den lekuaren azpian kokatua izango da.

93

10.2.3 Potentzia neurtuz Esan bezala errotoreen potentzia eolikoa kalkulatu beharrean, hauek sortzen duten potentzia elektrikoa kalkulatuko dugu. Motor elektrikoak sorgailu bezala erabiliko ditugu, hau da, hauek biraketa abiadura izan dezaten korronte elektrikora konektatu beharrean, beraien ardatzari biraketa abiadura emanez motorraren barneko funtzionamendu alderantzikatua lortuz korronte elektrikoa sortuko dute. Motor elektrikoaren ardatza mugiarazteko errotoreekin ardatz hexagonal baten bidez lotuko da, aurretik azaldu den moduan.

106_Irudia: R1 geometriaren neurketa

Potentzia kalkulatzeko korronte zuzeneko hiru motor elektriko erabiliko ditugu 3V, 12V eta 24V-ko motor elektrikoak erabiliak izango dira. Errotoreek eraginda biraketa abiadura lortuko dute, hortaz, korronte elektrikoa ere sortuko dute. Bi borneen artean tentsio desberdintasun bat egongo da, baina sortutako potentzia elektrikoa kalkulatzeko intentsitate bat eta erresistentzia bat beharko dira. Horregatik, kable eta erresistentzia bat erabiliko dira.

Erresistentzia desberdinekin egingo dira frogak 50, 165, 330 eta 660 ohm-eko erresistentziekin, alegia.

Zirkuituko kablea eroale ideal bezala hartuko dugu, ez du erresistentziarik izango, beraz, kablean zehar galdutako potentziarik ez da egongo. Erresistentziak ere guztiz erresistiboak eta konstanteak direla ere suposatuko dugu. Motor elektrikoak ere ideal bezala hartuko 94

ditugu. Korronte zuzeneko motor elektrikoen efizientzia %90-95 artean dabil orokorrean, horregatik ideal bezala hartuko dira.

Motor elektrikoa sorgailu moduan korronte zuzena sortzen zuela ziurtatzeko osziloskopio bat erabili da. Osziloskopioaren bi sundak erresistentziaren bi aldeetan paraleloan konektatu dira.

Hona hemen lortutako emaitza haizearen abiadura batentzat.

107_Irudia: Osziloskopioaren neurketa kasu partikular baterako

Lortzen den neurketa aztertuz, tentsioak osagai alterno oso txikia duela ikus daiteke, ia korronte zuzena izanez. Tentsio erorketaren batez besteko balioa, vavg, eta balio efikaza, vrms, ia berdinak dira irudian ikusten den bezala. Hori dela eta, motor elektrikoak sortutako tentsioa korronte zuzen bezala hartuko dugu bere osotasunean. Modu honetan kalkuluak eta potentzia neurtzeko modua erraztuko dira. Ondorioz, erresistentzian eroritako tentsioa neurtuko dugu multimetro baten bidez. Tentsio erorketa neurtzeko multimetroa paraleloan konektatuko dugu zirkuituarekin, osziloskopioarekin egin den bezala.

Erresistentzia bakoitzaren balioa ezagututa eta bertan eroritako tentsioa neurtuz potentzia elektrikoa kalkulatzeko adina badaukagu.

P: potentzia elektrikoa, W U: voltaia, V I: intentsitatea, A

Ohm-en legeak dioenez,

R: erresistentzia, Ί

95

Beraz,

Potentziaren ekuazioan ordezkatuz,

Ekuazio hauek eta neurketa erremintak erabiliz haizearen abiadura, errotorearen eta motorraren biraketa abiadura eta sortutako potentzia elektrikoa ezagutuko ditugu. Hauek taula batean antolatuko ditugu kalkuluekin jarraitu baino lehen. Taula hau, geroago emaitza atalean aztertuko da.

10.3 Antzekotasuna teoriko eta modelo eta prototipoaren artean Modeloen azterketan datza eta prototipoan lortu beharko diren emaitzen estimazioa modeloan lortutako emaitzen funtziopean. Hau egiteko, kontuan hartu behar da erabilitako modeloa prototipoarekin antzekotasuna duela, hemendik antzekotasun izena.

Modelo bat prototipoarekin antzekoa izateko antzekotasun geometrikoa, zinematiko eta dinamikoa izan behar dute.

10.3.1 Antzekotasun geometrikoa Modeloak prototipoarekin antzekotasun geometrikoa izateko forma bera baina tamaina desberdinarekin izan behar du. Tamainia desberdintasun hori eskala faktoreare batekin adieraziko da, Îť.

Lp: prototipoaren luzeera karakteristikoa Lm: modeloaren luzeera karakteristikoa Luzera karakteristiko bezala errotorearen altuera, H, hartuko dugu. Prototipoan 700mm-ko luzera izango duena eta modeloan 160mm-koa. Hortaz, lortuko den eskala faktorea 35/8 da.

Parametro hau ezaguna genuen diseinuaren inprimatze fasetik.

10.3.2 Antzekotasun zinematikoa Modelo eta prototipoaren artea antzekotasun zinematikoa egoteko experimentuan parte hartzen duten abiadura magnitudeek eta noranzkoak elkarren antzekoak izan behar dute.

96

10.3.3 Antzekotasun dinamikoa Fluxuek indarren distribuzioa dutenean zeintzuk fluxu bakoitzean dagokien puntuan indar motak paraleloak direnean eta hauek Îť eskala faktore magnitudearekin erlazionatu daitezkeenean. Modelo bat prototipo batekin konparatzeko parametro adimentsionalak erabiliko dira, aztertu nahi den fenomenoaren arabera gauza desberdinak aztertu daitezke.

Aztertu nahi den fenomenoan biskositatea eragile nagusia denean Reynolds zenbakia erabiliko da. Bai prototipoan, bai modeloan, Reynolds zenbakia berdina izan behar du.

10.3.3.1 Reynolds zenbakia Tutu batean fluxu laminar eta turbulentuaren igarotzea adierazten duen azterketa.

Ď : dentsitatea V: jariakinaren abiadura D: tutueriaren diametroa Âľ: biskositatea Ď&#x2026;: biskositate zinematikoa Tutueria bat ez denean aztertzen D diametroa kontuan hartu beharrean, eskala faktorerako hartu daitekeen edozein luzera karakteristiko hartu daiteke. Baliogarria biskositateak eragin handia duenean, adibidez gure kasua den bezala, barneko fluxuak garrantzia handia dutenean edo kapa limite fluxuetan.

10.4 Potentzia prototipoan Prototipoaren potentzia kalkulatzeko beraren eta modeloaren arteko antzekotasunaz baliatuko gara. Modu honetan modelotik abiatuz prototipoaren haizearen abiadura eta biraketa abiaduraren baliokideak lortuko dira. Ondoren kalkulu teorikoetan egin den bezala, haize erroten potentzia eolikoaren ekuazioa erabiliko dugu.

Horretarako bi kasuetan, bai haizearen abiadura kalkulatzean, bai errotorearen biraketa abiadura kalkulatzean modeloaren eta prototipoaren Reynolds zenbakiak berdinduko ditugu.

Kontuan hartuko den luzera karakteristikoa errotorearen altuera izanik. Berdinketaren alde batean modeloaren datuak jarriko dira eta beste aldean prototipoarenak.

Modeloaren datuak hutsean egin den neurketa batetik lortutakoak dira. Hutseko neurketa egin dela esaten dugunean, kargarik gabe eta motor elektrikoak konektatu gabe egindako

97

neurketez arituko gara. Modeloaren gain eragingo duen indar bakarra haizearena izango da.

Prototipoaren datuak dira ezagutu nahi direnak.

10.4.1 Haizearen abiadura prototipoan Haize tuneleko neurriekin prototipoari dagokion haize abiadura kalkulatuko da lehenik. Beraz, bi Reynolds zenbakiak berdinduko dira.

Airearen dentsitatea modeloan eta prototipoan berdina izango da, airea azken batean. Gauza bera gertatuko da airearen biskositatearekin. Hortaz, airearen dentsitatea eta biskositatea biak sinplifikatu daitezke. Hurrengo ekuazioa lortuz:

Ezezagun bakarra prototipoaren haizearen abiadura denez,

Prototipoko haize abiaduraren emaitza haizearen abiadura datuaren unitate berdinetan egongo da. Haizearen abiadura prototipoan modeloan baino txikiagoa izango da,eskala faktorearen alderantzizkoa, 1/Îť alegia.

10.4.2 Errotorearen biraketa abiadura prototipoan Prototipoko haizearen abiaduran kalkulatzeko egin den bezala Reynolds zenbakiak berdindu egingo dira. Kasu honetan neurri karakteristiko bezala errotorearen erradioa hartuko da.

Gainera, abiadura bezala haizearena beharrean, errotorearen abiadura tangentziala hartuko da.

Haizearen kalkulu baliokidean gertatu den bezala, airearen dentsitatea modeloan eta prototipoan berdina izango da, airea azken batean. Gauza bera gertatuko da airearen biskositatearekin. Hortaz, airearen dentsitatea eta biskositatea biak sinplifikatu daitezke.

Hurrengo ekuazioa lortuz:

98

Lortu nahi dugun emaitza errotorearen biraketa abiadura denez, eta errotorearen abiadura tangentziala, honen biraketa abiadura eta erradioaren proportzionala dela badakigunez,

w: biraketa abiadura R: erradioa

Prototipoaren biraketa abiadura bakanduz,

Prototipoko biraketa abiaduraren emaitza modeloaren abiadura datuaren unitate berdinetan egongo da. Biraketa abiadura prototipoan modeloan baino txikiagoa izango da,eskala faktorearen alderantzizkoaren karratua, 1/Îť2 alegia.

10.4.3 Potentzia eoliko prototipoan Behin prototipoaren biraketa abiadura eta biraketa abiadura horri dagokion haize abiadura ezagututa, prototipoen potentzia eolikoa kalkulatu ezin dezakegu modu teoriko batean, hau da, haize erroten potentzia eolikoaren ekuazioarekin ezin da.

Ezin da, kasu honetarako errotorearen potentzia faktorea maximoa suposatzen delako ekuazio honetan eta egindako saiakeratan potentzia faktorea maximoa ez dela ikusi dugu.

Hortaz, balioa estrapolatuak erabiliko ditugu haizearen potentziaren ekuazioan, hauek lortutako potentzia faktorearekin biderkatuz. Beraz, ekuazio egokia hurrengoa da:

10.5 Emaitzak Haize tunelean egindako neurketak atal honetan erakutsiko dira motor desberdinekin eta erresistentzia desberdinekin egindako neurketak ere.

99

10.5.1 Hutsean Hona hemen errotoreak kargarik gabe egin zireneko neurketen emaitzak. Balio hauen estrapolazioa ere egin da tamaina errealeko modelora hurbilketa eginez.

Anemometro m/s 5,9 6,7 7 7,5 9,6 9,9 10,3 10,7

Anemometro m/s 5,8 6,1 7,6 8,1 8,8 9,3 10 10,3

Anemometro m/s 6,8 7,3 8,4 9,4 10 10,3 10,7 10,9

R1 Neurgailua Batez(rpm) bestekoa Abiadura erreala Haizea erreala UP dn rpm rpm m/s 759,1 735 747,05 41,0366821 1,3828125 1287 1126 1206,5 66,2750244 1,5703125 1438 1421 1429,5 78,5247803 1,640625 1974 1732 1853 101,78833 1,7578125 3016 2981 2998,5 164,712524 2,25 3093 3043 3068 168,530273 2,3203125 3145 3113 3129 171,881104 2,4140625 3259 3192 3225,5 177,182007 2,5078125 108_Irudia: R1 errotorearekin egindako frogaren emaitza.

R2 Neurgailua Batez(rpm) bestekoa Abiadura erreala Haizea erreala UP dn rpm rpm m/s 469 439 454 24,9389648 1,359375 1093 1052 1072,5 58,9141846 1,4296875 2903 2765 2834 155,67627 1,78125 3037 2998 3017,5 165,756226 1,8984375 3336 3321 3328,5 182,839966 2,0625 3447 3314 3380,5 185,696411 2,1796875 3690 3658 3674 201,818848 2,34375 3746 3731 3738,5 205,361938 2,4140625 109_Irudia: R2 errotorearekin egindako frogaren emaitza R3 Neurgailua Batez(rpm) bestekoa Abiadura erreala Haizea erreala UP dn rpm rpm m/s 849,9 781,5 815,7 44,8077393 1,59375 1095 1027 1061 58,2824707 1,7109375 2420 2349 2384,5 130,984497 1,96875 2661 2601 2631 144,525146 2,203125 2950 2916 2933 161,114502 2,34375 3218 3279 3248,5 178,445435 2,4140625 3418 3367 3392,5 186,355591 2,5078125 3509 3466 3487,5 191,574097 2,5546875 110_Irudia: R3 errotorearekin egindako frogaren emaitza.

100

Anemometro Neurgailua (rpm) m/s UP dn 11,3 1963 1932 10,9 1876 1847 10,6 1813 1786 10,3 1730 1688 9,7 1624 1609 9,2 1469 1453 8,4 1296 1274 7,1 1104 1075 6,6 1008 966,1 6,3 945,2 903,3 5,7 837,9 801,2 5,1 749,6 679 4,4 631,6 616 4,1 545,9 538 3,7 477,7 467,7 3,2 341,3 331,9 2,1 90,7 71,5

R4 Batezbestekoa rpm 1947,5 1861,5 1799,5 1709 1616,5 1461 1285 1089,5 987,05 924,25 819,55 714,3 623,8 541,95 472,7 336,6 81,1

Abiadura erreala rpm 106,97937 102,255249 98,8494873 93,8781738 88,7969971 80,255127 70,5871582 59,8480225 54,2202759 50,7705688 45,0192261 39,2376709 34,2663574 29,7702026 25,9661865 18,4899902 4,45495605

Haizea erreala m/s 2,6484375 2,5546875 2,484375 2,4140625 2,2734375 2,15625 1,96875 1,6640625 1,546875 1,4765625 1,3359375 1,1953125 1,03125 0,9609375 0,8671875 0,75 0,4921875

111_Irudia: R4 errotorearekin egindako frogaren emaitza

Anemometro m/s 10,3 9,9 9,1 8,8 7,2 6,4 5,6

Neurgailua (rpm) UP dn 4049 4018 3821 3751 3441 3414 3306 3278 2611 2586 2233 2075 905 794,6

R5 Batezbestekoa rpm 4033,5 3786 3427,5 3292 2598,5 2154 849,8

Abiadura erreala rpm 221,566772 207,971191 188,278198 180,834961 142,739868 118,322754 46,6809082

Haizea erreala m/s 2,4140625 2,3203125 2,1328125 2,0625 1,6875 1,5 1,3125

112_Irudia: R5 errotorearekin egindako frogaren emaitza

10.5.2 Motor desberdinak Sorgailu bezala korronte zuzeneko motor desberdinak erabili ditugu, aurretik azaldu den bezala, hauen errendimendua %98-%100 inguruan egoten da, beraz, galerarik ez dugu 101

suposatuko. Horregatik, sorgailu modura erabiltzea erabaki dugu. Hona hemen motor desberdinekin eta 330 Ί erresistentzia batekin lortutako emaitzak.

10.5.2.1 3V-ko motorra

R1 Haizea m/s 11,4 10,6 10,5 8,4 7,9 7,7 7,6

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 2827 2764 2795,5 0,73 0,00159886 2740 2719 2729,5 0,7 0,00147015 2429 2403 2416 0,68 0,00138734 1977 1949 1963 0,58 0,0010093 1717 1702 1709,5 0,51 0,00078038 898,6 753,1 825,85 0,24 0,00017282 682 641,5 661,75 0,2 0,00012001 113_Irudia: R1 errotorearekin egindako frogaren emaitza 3V-ko motorrarekin R2

Haizea m/s 10,5 10,3 9,3 8,6 8,5 8,3

RPM V Potentzia Up dn Media W 2417 2403 2410 0,69 0,00142844 2230 2210 2220 0,65 0,00126763 1958 1934 1946 0,56 0,00094089 1677 1660 1668,5 0,47 0,00066277 465,8 442,5 454,15 0,11 3,6304E-05 362,8 346,8 354,8 0,09 2,4302E-05 114_Irudia: R2 errotorearekin egindako frogaren emaitza 3V-ko motorrarekin R3

Haizea m/s 10,8 10,5 8,8 7,8 7,5 6,5 6,2

RPM V Potentzia Up dn Media W 3710 3663 3686,5 1,02 0,00312151 3363 3307 3335 0,85 0,00216772 2754 2668 2711 0,79 0,00187249 2338 2304 2321 0,67 0,00134683 1761 1629 1695 0,5 0,00075008 705,2 639,3 672,25 0,2 0,00012001 660,3 639 649,65 0,18 9,721E-05 115_Irudia: R3 errotorearekin egindako frogaren emaitza 3V-ko motorrarekin

102

R4 Haizea m/s 11,4 10,6 9,7 9 8,1 6,8 6 4,8

RPM V Potentzia Up dn Media W 1617 1605 1611 0,46 0,00063486 1526 1504 1515 0,43 0,00055476 1410 1385 1397,5 0,39 0,00045635 1269 1233 1251 0,37 0,00041074 1097 1089 1093 0,31 0,00028833 916,2 893 904,6 0,26 0,00020282 761,8 748,4 755,1 0,22 0,00014521 494,1 477,9 486 0,14 5,8806E-05 116_Irudia: R4 errotorearekin egindako frogaren emaitza 3V-ko motorrarekin R5

Haizea m/s

RPM V Potentzia Up dn Media W 7 1668 1617 1642,5 0,43 0,00055476 7,5 1771 1699 1735 0,51 0,00078038 7,9 2550 2475 2512,5 0,75 0,00168767 8,7 2948 2933 2940,5 0,87 0,00227093 9,5 3349 3341 3345 0,98 0,00288149 10,1 3683 3600 3641,5 1,06 0,00337114 10,4 3700 3626 3663 1,1 0,00363036 117_Irudia: R5 errotorearekin egindako frogaren emaitza 3V-ko motorrarekin

Era azkarrean lortutako emaitza ikusteko, hona hemen 3V-ko motorrarekin egindako froga guztien emaitza. Horrela, haize abiadura berdinean zein errotorek sortzen duen energia gehien aztertu daiteke bakarrik begirada bat botaz.

P rotor (W) 0,004 0,0035 0,003 R1 0,0025

R2 R3

0,002

R4 0,0015

R5

0,001 0,0005

Haizea (m/s)

0 4

6

8

10

12

103

Grafikoan ikus daitekeen bezala, R5 errotorea beste guztien gainetik nabarmentzen da, R3 errotorea R5 errotoreari gehien hurbiltzen zaiona da. Baita ere ikus daiteke nola R4 errotoreak haize gutxiagorekin funtzionatzeko gai dela.

10.5.2.2 12V-ko motorra

R1 Haizea m/s 11 10,1 9,5 8,9 8,6 8,3

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 2707 2688 2697,5 5,4 0,08748875 2181 2162 2171,5 4,75 0,06769427 1757 1698 1727,5 4 0,0480048 1468 1368 1418 3,4 0,03468347 1218 1197 1207,5 2,9 0,02523252 807,2 690,6 748,9 2 0,0120012 118_Irudia: R1 errotorearekin egindako frogaren emaitza 12V-ko motorrarekin R2

Haizea m/s 11 10,8 9,7 9,2 8,4 8,2

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 2650 2594 2622 5,8 0,10193939 2424 2400 2412 5,34 0,08641091 1880 1826 1853 4,2 0,05345455 1221 1193 1207 3 0,02727273 620,1 607,3 613,7 1,7 0,00875758 386,2 300,1 343,15 1,2 0,00436364 119_Irudia: R2 errotorearekin egindako frogaren emaitza 12V-ko motorrarekin R3

Haizea m/s 10,7 10,6 10,1 9,7 9 8,4

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 2711 2682 2696,5 5,9 0,10444044 2696 2581 2638,5 5,8 0,10093009 2216 2109 2162,5 4,9 0,0720372 2010 1904 1957 4,3 0,05547555 1545 1521 1533 3,6 0,03888389 324,9 306,4 315,65 1,1 0,00363036 120_Irudia: R3 errotorearekin egindako frogaren emaitza 12V-ko motorrarekin

104

R4 RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 1577 1553 1565 3,2 0,03072307 1526 1507 1516,5 3,1 0,02883288 1419 1397 1408 2,86 0,02454125 1158 1141 1149,5 2,23 0,01492019 906,3 881,7 894 1,84 0,01015782 773,9 735,6 754,75 1,53 0,0070234 121_Irudia: R4 errotorearekin egindako frogaren emaitza 12V-ko motorrarekin

Haizea m/s 10,9 10,6 10,2 9,2 8,45 8,2

R5 RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 3656 3648 3652 7,32 0,16076328 3291 3275 3283 6,58 0,12990219 2868 2850 2859 5,7 0,09747975 2384 2325 2354,5 4,73 0,06712541 1393 1354 1373,5 2,8 0,02352235 1172 1159 1165,5 2,24 0,01505431 776,3 572,4 674,35 1,5 0,00675068 122_Irudia: R5 errotorearekin egindako frogaren emaitza 12V-ko motorrarekin

Haizea m/s 10,6 10 9,3 8,2 7,5 6,6 6,1

Era azkarrean lortutako emaitza ikusteko, hona hemen 12V-ko motorrarekin egindako froga guztien emaitza. Horrela, haize abiadura berdinean zein errotorek sortzen duen energia gehien aztertu daiteke bakarrik begirada bat botaz.

105

P rotor (W)

0,18 0,16 0,14 0,12

R1

0,1

R2 R3

0,08

R4

0,06

R5

0,04 0,02 0 5

6

7

8

9

10

11

12

Haizea (m/s)

Kasu honetan, R5 errotorea beste guztien gainetik nabarmentzen da. Gainontzeko errotoreak elkarrengandik oso gertu daude errendimenduari eta sortutako potentziari dagokionez.

10.5.2.3 24V-ko motorra

R1 Haizea m/s 11,6 11,4 11,2 10,9 10,8 10,7 10,3 9,4

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 761,1 738,8 749,95 4,17 0,05217192 705,4 642,6 674 3,86 0,04470327 599,6 550,6 575,1 3,26 0,03188599 504 484,6 494,3 2,8 0,02352235 454,9 436,9 445,9 2,4 0,01728173 341,4 328,2 334,8 1,89 0,01071737 282,1 271,4 276,75 1,52 0,00693189 195,7 189 192,35 1,1 0,00363036 123_Irudia: R1 errotarekin egindako frogaren emaitza 24V-ko motorrarekin

106

R2 RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 1000 914 957 5,27 0,08332703 847,4 829,8 838,6 4,65 0,06487399 779,6 762,3 770,95 4,23 0,05368407 525,1 456,3 490,7 2,81 0,02369067 367,4 360,6 364 2,06 0,01273207 302,4 290,7 296,55 1,68 0,00846805 182,6 165,2 173,9 0,9 0,00243024 124_Irudia: R2 errotarekin egindako frogaren emaitza 24V-ko motorrarekin

Haizea m/s 11,8 11,6 11,4 10,9 10,7 10,6 9,9

R3 Haizea m/s 11,5 11,2 11 10,8 10,6 10,4

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 584 542,8 563,4 3,17 0,03014971 458,1 421,9 440 2,44 0,01786259 355 332 343,5 1,95 0,01140864 304,2 227,2 265,7 1,66 0,00826763 247,3 235,9 241,6 1,38 0,00571377 173,7 142 157,85 0,85 0,00216772 125_Irudia: R3 errotarekin egindako frogaren emaitza 24V-ko motorrarekin R4

Haizea m/s 10,8 10,7 10,5 10,1 9,7

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 728,2 699,1 713,65 4,3 0,05547555 628,3 609,5 618,9 3,5 0,03675368 559,2 542,2 550,7 3,12 0,02920612 506,7 480,6 493,65 2,8 0,02352235 352,8 361,7 357,25 2,1 0,01323132 126_Irudia: R4 errotorearekin egindako frogaren emaitza 24V-ko motorrarekin R5

Haizea m/s 10,8 10,7 10,4 10,3 9,7 9,5 9,3

RPM Tentsioa Potentzia Up dn Media V W 2113 2011 2062 11,9 0,42487249 1995 1942 1968,5 11 0,3630363 1749 1723 1736 9,7 0,28229823 1525 1393 1459 8,3 0,20669067 1254 1166 1210 6,9 0,14284428 689,3 532,6 610,95 3,7 0,04107411 293,3 255,4 274,35 1,4 0,00588059 127_Irudia: R5 errotorearekin egindako frogaren emaitza 24V-ko motorrarekin 107

Era azkarrean lortutako emaitza ikusteko, hona hemen 24V-ko motorrarekin egindako froga guztien emaitza. Horrela, haize abiadura berdinean zein errotorek sortzen duen energia gehien aztertu daiteke bakarrik begirada bat botaz.

P rotor (W) 0,45 0,4 0,35

R1

0,3

R2

0,25

R3

0,2

R4 R5

0,15 0,1 0,05

Haizea (m/s)

0 8

8,5

9

9,5

10

10,5

11

11,5

12

Berriz ere, R5 errotorea beste guztien gainetik nabarmentzen da. Kasu honetan aurreko kasuetan baino nabariagoa da.

10.5.3 Erresistentzia desberdinak Hona hemen hiru erresistentzia desberdinekin eta 12V-ko motor elektrikoarekin egindako neurketa. Erresistentziak 165 立, 330 立 eta 660 立 izan dira. Hauekin motor elektrikoak sortutako potentzia ez ezik potentzia faktorea eta abiadura espezifikoa ere kalkulatuak izan dira.

10.5.3.1 165 立 erresistentzia

R1 Haizea m/s

RPM Media

Tentsioa

Potentzia

V

W

Up

dn

11,2

2494

2452

2473

4,83

10,4

1976

1923

1949,5

9,8

1688

1646

9,3

1395

8,6 8,5

cp

TSR

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

0,1414

10,87414

0,0130022

258,97195

9,711448

0,8671

3,82

0,0884

8,706447

0,0101579

204,15116

7,655669

0,7361

1667

3,3

0,066

7,284826

0,0090599

174,56783

6,546294

0,668

1319

1357

2,67

0,0432

6,225723

0,0069398

142,10471

5,328927

0,573

709,6

690,1

699,85

1,39

0,0117

4,923073

0,0023785

73,288121

2,748305

0,3196

515,1

483,2

499,15

0,95

0,0055

4,753328

0,0011507

52,270866

1,960157

0,2306

128_Irudia: R1 errotorearekin egindako frogaren emaitza 165 ohm erresistentziarekin

108

R2 Haizea m/s

RPM

Tentsioa Media

V

Potentzia W

cp p haizea

TSR

Up

dn

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

11,1

2355

2293

2324

4,6

0,1282

10,58546

0,012115

243,36871

9,126327

0,8222

10,8

2163

2150

2156,5

4,24

0,109

9,750171

0,0111747

225,82815

8,468556

0,7841

10,6

1624

1528

1576

3,13

0,0594

9,218464

0,0064409

165,03833

6,188938

0,5839

10,3

1524

1513

1518,5

2,98

0,0538

8,457707

0,0063635

159,01695

5,963136

0,5789

8,7

520,6

513,3

516,95

1,04

0,0066

5,096813

0,0012861

54,134877

2,030058

0,2333

8,6

317,3

291,2

304,25

0,61

0,0023

4,923073

0,0004581

31,860985

1,194787

0,1389

129_Irudia: R2 errotorearekin egindako frogaren emaitza 165 ohm erresistentziarekin R3 Haizea m/s

RPM

Tentsio

Up

dn

Media

V

10,9

2217

2148

2182,5

4,3

10,4

2032

1982

2007

10

1783

1761

9,8

1693

1625

9,3

1470

9,2

1307

8,6 8,5

Potentzia W

cp

TSR

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

0,1121

10,02352

0,0111798

228,55087

8,570657

0,7863

3,94

0,0941

8,706447

0,0108061

210,17255

7,881471

0,7578

1772

3,46

0,0726

7,74

0,0093741

185,56341

6,958628

0,6959

1659

3,29

0,0656

7,284826

0,0090051

173,73007

6,514878

0,6648

1440

1455

2,86

0,0496

6,225723

0,0079627

152,36724

5,713772

0,6144

1284

1295,5

2,57

0,04

6,027045

0,0066417

135,66444

5,087417

0,553

415,3

394

404,65

0,84

0,0043

4,923073

0,0008686

42,374849

1,589057

0,1848

269,2

261,6

265,4

0,51

0,0016

4,753328

0,0003316

27,792623

1,042223

0,1226

130_Irudia: R3 errotorearekin egindako frogaren emaitza 165 ohm erresistentziarekin R4 Haizea m/s

RPM

Tentsio

Up

dn

Media

V

10,9

1575

1554

1564,5

3,08

10,7

1539

1508

1523,5

10,3

1437

1416

9,6

1274

1239

9,4

1199

6,8 6,4

Potentzia W

cp

TSR

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

0,0575

10,02352

0,0057358

163,83406

6,143777

0,5636

3,02

0,0553

9,481833

0,0058296

159,54055

5,982771

0,5591

1426,5

2,86

0,0496

8,457707

0,0058613

149,38273

5,601852

0,5439

1256,5

2,49

0,0376

6,847857

0,0054873

131,58037

4,934264

0,514

1139

1169

2,3

0,0321

6,42872

0,0049871

122,41739

4,590652

0,4884

506,3

468,5

487,4

1,03

0,0064

2,433704

0,0026419

51,040409

1,914015

0,2815

167,9

126,3

147,1

0,33

0,0007

2,028995

0,0003253

15,404276

0,57766

0,0903

131_Irudia: R4 errotorearekin egindako frogaren emaitza 165 ohm erresistentziarekin R5 Haizea m/s

RPM

Tentsio Media

V

Potentzia

Up

dn

W

10,4

3679

3661

3670

7,2

0,3142

cp

TSR

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

8,706447

0,0360861

384,3215

14,41206

tsr 1,3858

10

3490

3426

3458

6,71

0,2729

7,74

0,035255

362,12091

13,57953

1,358

9,2

3071

3047

3059

6,01

0,2189

6,027045

0,0363212

320,33773

12,01266

1,3057

8,3

2675

2657

2666

5,23

0,1658

4,425631

0,037458

279,18287

10,46936

1,2614

7,3

1747

1687

1717

3,3

0,066

3,010992

0,0219197

179,80382

6,742643

0,9236

6,8

1400

1355

1377,5

2,73

0,0452

2,433704

0,0185598

144,25146

5,40943

0,7955

5,7

722,3

707,3

714,8

1,4

0,0119

1,433394

0,0082872

74,853681

2,807013

0,4925

109

132_Irudia: R5 errotorearekin egindako frogaren emaitza 165 ohm erresistentziarekin

Kasu honetan errotorearen abiadura espezifikoa aztertuko dugu. Horrela, haizearen abiaduraren eta errotorearen biraketa abiaduraren arteko erlazioa kalkulatuko dugu. Hona hemen lortutako emaitzak kasu honetarako. Errotore guztien emaitzak grafiko batean bistaratuko dira, horrela elkarrekiko abantailak eta desabantailak errazago ikusiko dira.

TSR

1,6 1,4 1,2

R1

1

R2

0,8

R3 R4

0,6

R5

0,4 0,2 0 5

6

7

8

9

10

11

12

Haizea (m/s)

R5 errotorea beste guztien gainetik nabarmentzen da. Aipatzekoa de ere, R4 errotoreak beste hiru errotoreekin konparatuz, R1, R2 eta R3, haizearen aprobetxamendu hona duela abiadura baxuetan.

10.5.3.2 330 Ί erresistentzia

R1 Haizea m/s 11,2 10,6 10,1 9,8

RPM

Tentsioa

Potentzia

V

W

Up

dn

Media

2707

2688

2697,5

5,4

2162

2171,5

1698

1727,5

1368

1418

2181 1757 1468

9,5

1218

1197

1207,5

8,8

807,2

690,6

748,9

cp

TSR

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

0,0884

10,87414

0,00813

282,4815

10,5931

0,945809

4,75

0,0684

9,218464

0,00742

227,3989

8,52746

0,804477

4

0,0485

7,97453

0,00608

180,9034

6,78388

0,671671

3,4

0,035

7,284826

0,00481

148,4926

5,56847

0,568212

2,9

0,0255

6,636083

0,00384

126,4491

4,74184

0,499141

2

0,0121

5,274593

0,0023

78,42462

2,94092

0,334196

133_Irudia: R1 errotorearekin egindako frogaren emaitza 330 ohm erresistentziarekin

110

R2 Haizea m/s

RPM

Tentsioa Media

Potentzia

V

cp

W

TSR

Up

dn

p haizea

cp

rad/s

11

2650

2594

2622

5,8

0,1019

10,30194

0,0099

274,5752

v tan rotor 10,2966

0,936052

tsr

10,8

2424

2400

2412

5,34

0,0864

9,750171

0,00886

252,584

9,4719

0,877028

9,7

1880

1826

1853

4,2

0,0535

7,064089

0,00757

194,0457

7,27671

0,750177

9,2

1221

1193

1207

3

0,0273

6,027045

0,00453

126,3967

4,73988

0,515204

8,4

620,1

607,3

613,7

1,7

0,0088

4,587529

0,00191

64,26651

2,40999

0,286904

8,2

386,2

300,1

343,15

1,2

0,0044

4,267588

0,00102

35,93458

1,34755

0,164335

134_Irudia: R2 errotorearekin egindako frogaren emaitza 330 ohm erresistentziarekin R3 Haizea m/s

RPM

Tentsioa

Potentzia

V

cp

W

TSR

Up

dn

Media

p haizea

cp

rad/s

10,7

2711

2682

2696,5

5,9

0,1055

9,481833

0,01112

282,3768

v tan rotor 10,5891

0,989638

tsr

10,6

2696

2581

2638,5

5,8

0,1019

9,218464

0,01106

276,3031

10,3614

0,977487

10,1

2216

2109

2162,5

4,9

0,0728

7,97453

0,00912

226,4565

8,49212

0,840804

9,7

2010

1904

1957

4,3

0,056

7,064089

0,00793

204,9366

7,68512

0,792281

9

1545

1521

1533

3,6

0,0393

5,64246

0,00696

160,5354

6,02008

0,668897

8,6

324,9

306,4

315,65

1,1

0,0037

4,923073

0,00074

33,05479

1,23955

0,144134

135_Irudia: R3 errotorearekin egindako frogaren emaitza 330 ohm erresistentziarekin R4 Haizea m/s

RPM Media

Tentsioa

Potentzia

V

W

Up

dn

10,9

1577

1553

1565

3,2

10,6

1526

1507

1516,5

10,2

1419

1397

9,2

1158

8,45 8,2

cp

TSR

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

0,0307

10,02352

0,00307

163,8864

6,14574

0,563829

3,1

0,0288

9,218464

0,00313

158,8075

5,95528

0,561819

1408

2,86

0,0245

8,21375

0,00299

147,4454

5,5292

0,542079

1141

1149,5

2,23

0,0149

6,027045

0,00248

120,3754

4,51408

0,49066

906,3

881,7

894

1,84

0,0102

4,669938

0,00218

93,61946

3,51073

0,415471

773,9

735,6

754,75

1,53

0,007

4,267588

0,00165

79,03724

2,9639

0,361451

136_Irudia: R4 errotorearekin egindako frogaren emaitza 330 ohm erresistentziarekin R5 Haizea m/s

RPM Media

Tentsioa

Potentzia

V

W

Up

dn

10,6

3656

3648

3652

7,32

10

3291

3275

3283

9,3

2868

2850

8,2

2384

7,5

cp

TSR

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

0,1608

9,218464

0,01744

382,4365

14,3414

1,352959

6,58

0,1299

7,74

0,01678

343,795

12,8923

1,289231

2859

5,7

0,0975

6,225723

0,01566

299,3938

11,2273

1,207233

2325

2354,5

4,73

0,0671

4,267588

0,01573

246,5627

9,2461

1,127573

1393

1354

1373,5

2,8

0,0235

3,265313

0,0072

143,8326

5,39372

0,719163

6,6

1172

1159

1165,5

2,24

0,0151

2,225219

0,00677

122,0509

4,57691

0,693471

6,1

776,3

572,4

674,35

1,5

0,0068

1,756833

0,00384

70,61777

2,64817

0,434126

137_Irudia: R5 errotorearekin egindako frogaren emaitza 330 ohm erresistentziarekin

111

Hona hemen lortutako emaitzak kasu honetarako. Errotore guztien emaitzak grafiko batean bistaratuko dira, horrela elkarrekiko abantailak eta desabantailak errazago ikusiko dira.

TSR 1,6 1,4 1,2 R1 1

R2 R3

0,8

R4

0,6

R5 0,4 0,2

Haizea (m/s)

0 5

6

7

8

9

10

11

12

Berriro ere R5 errotorea beste guztien gainetik nabarmentzen da. Beste lau geometriak elkarrekin berdinagoak dira.

10.5.3.3 660 Ί erresistentzia

R1 Haizea m/s 11,2 10,3 10,1 9,2

RPM

Tentsioa Media

Up

dn

2788

2749

2768,5

2494

2505

2075

2129,5

1428

1455

2516 2184 1482

8,8

1092

969,9

1030,95

8,6

783,8

755,7

769,75

V

Potentzia

cp

TSR

W

p haizea

cp

rad/s

vtan rotor

tsr

5,68

0,0488824

10,87414

0,004495

289,9166

10,871874

0,9707

5,12

0,0397188

8,457707

0,004696

262,323

9,837112

0,95506

4,4

0,0293333

7,97453

0,003678

223,0007

8,3625269

0,82797

3,02

0,0138188

6,027045

0,002293

152,3672

5,7137716

0,62106

2,24

0,0076024

5,274593

0,001441

107,9608

4,0485312

0,46006

1,16

0,0020388

4,923073

0,000414

80,60803

3,0228012

0,35149

138_Irudia: R1 errotorearen frogaren emaitza 660 ohm erresistentziarekin

112

R2 Haizea m/s

RPM

Tentsioa Media

V

Potentzia W

cp

TSR

Up

dn

p haizea

cp

rad/s

11

3248

3192

3220

6,6

0,066

10,30194

0,006407

337,1976

v tan rotor 12,64491

1,14954

tsr

10,9

3010

2993

3001,5

6,15

0,0573068

10,02352

0,005717

314,3163

11,786863

1,08136

10,6

2840

2816

2828

5,78

0,0506188

9,218464

0,005491

296,1475

11,10553

1,04769

9,7

2316

2254

2285

4,7

0,0334697

7,064089

0,004738

239,2846

8,973174

0,92507

9,6

2060

1956

2008

4,15

0,0260947

6,847857

0,003811

210,2773

7,8853976

0,8214

9,2

1890

1871

1880,5

3,9

0,0230455

6,027045

0,003824

196,9255

7,3847062

0,80269

8,9

1495

1468

1481,5

3,05

0,0140947

5,45646

0,002583

155,1423

5,8178369

0,65369

8,4

278,2

255

266,6

0,56

0,0004752

4,587529

0,000104

27,91829

1,0469358

0,12464

139_Irudia: R2 errotorearekin egindako frogaren emaitza 660 ohm erresistentziarekin R3 Haizea m/s

RPM

Tentsioa

Up

dn

Media

10,4

2652

2591

2621,5

10,3

2506

2440

10,1

2198

10

V

Potentzia

cp

TSR

W

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

5,4

0,0441818

8,706447

0,005075

274,5228

10,294606

0,98987

2473

5,02

0,0381824

8,457707

0,004515

258,972

9,7114483

0,94286

2185

2191,5

4,47

0,0302741

7,97453

0,003796

229,4933

8,6060004

0,85208

2055

2039

2047

4,19

0,0266002

7,74

0,003437

214,3613

8,0385502

0,80386

9,6

1916

1901

1908,5

3,9

0,0230455

6,847857

0,003365

199,8577

7,494662

0,78069

9,2

1706

1674

1690

3,45

0,0180341

6,027045

0,002992

176,9764

6,6366145

0,72137

8,7

1466

1436

1451

2,96

0,0132752

5,096813

0,002605

151,9484

5,6980637

0,65495

8,6

1360

1233

1296,5

2,6

0,0102424

4,923073

0,00208

135,7692

5,0913436

0,59202

8,4

717,3

705,4

711,35

1,45

0,0031856

4,587529

0,000694

74,4924

2,7934649

0,33256

8,3

302

247,5

274,75

0,6

0,0005455

4,425631

0,000123

28,77175

1,0789407

0,12999

140_Irudia: R3 errotorearekin egindako frogaren emaitza 660 ohm erresistentziarekin R4 Haizea m/s

RPM

Tentsioa

Up

dn

Media

11,2

1566

1543

1554,5

V

Potentzia

cp

TSR

W

p haizea

cp

rad/s

v tan rotor

tsr

3,2

0,0155152

10,87414

0,001427

162,7869

6,1045072

0,54505

11

1508

1491

1499,5

3,1

0,0145606

10,30194

0,001413

157,0273

5,8885227

0,53532

10,3

1386

1369

1377,5

2,83

0,0121347

8,457707

0,001435

144,2515

5,4094299

0,52519

9,4

1189

1170

1179,5

2,42

0,0088733

6,42872

0,00138

123,517

4,6318857

0,49275

8,4

892,2

878,5

885,35

1,83

0,0050741

4,587529

0,001106

92,71364

3,4767613

0,4139

8

723,6

696

709,8

1,48

0,0033188

3,96288

0,000837

74,33008

2,7873781

0,34842

7,3

551,6

521,7

536,65

1,1

0,0018333

3,010992

0,000609

56,19786

2,1074196

0,28869

6,7

162,8

137,3

150,05

0,33

0,000165

2,327906

7,09E-05

15,7132

0,589245

0,08795

141_Irudia: R4 errotorearekin egindako frogaren emaitza 660 ohm erresistentziarekin

113

R5 Haizea m/s

RPM

Tentsioa

Potentzia

V

cp

TSR

Up

dn

Media

W

p haizea

10,5

3636

3625

3630,5

7,4

0,0829697

8,960018

0,00926

cp

380,1851

rad/s

v tan rotor 14,25694

1,3578

tsr

10,3

3490

3460

3475

7,04

0,0750933

8,457707

0,008879

363,9011

13,646293

1,32488

9,7

3236

3215

3225,5

6,55

0,0650038

7,064089

0,009202

337,7736

12,666509

1,30583

8,9

2723

2677

2700

5,5

0,0458333

5,45646

0,0084

282,7433

10,602875

1,19133

8,2

2227

2192

2209,5

4,53

0,0310923

4,267588

0,007286

231,3783

8,6766862

1,05813

7,4

1774

1739

1756,5

3,6

0,0196364

3,136434

0,006261

183,9402

6,8977594

0,93213

6,3

989,9

949,3

969,6

2,03

0,0062438

1,935364

0,003226

101,5363

3,8076103

0,60438

6,2

923

903

913

1,8

0,0049091

1,844659

0,002661

95,60914

3,5853426

0,57828

142_Irudia: R5 errotorearekin egindako frogaren emaitza 660 ohm erresistentziarekin

Hona hemen lortutako emaitzak kasu honetarako. Errotore guztien emaitzak grafiko batean bistaratuko dira, horrela elkarrekiko abantailak eta desabantailak errazago ikusiko dira.

TSR 1,6 1,4 1,2 R1 1

R2

0,8

R3 R4

0,6

R5

0,4 0,2

Haizea (m/s)

0 5

6

7

8

9

10

11

12

R5 errotorea beste guztien gainetik nabarmentzen da. Kasu honetan, R4 errotoreak haize abiadura baxuetan nabaritu egiten da R1, R2 eta R3 errotoreekin konparatuz.

10.5.4 Bateriak kargatzeko denbora Haize tunelean egindako saiakerekin ikus daiteke R5 errotorea beste guztien gainetik dagoela. Gainera, egindako motor desberdineko frogetan 24V-ko motor elektrikoarekin emaitzarik honenak lortzen ditugu.

114

Beraz, gure errotoreek bateria bat kargatzeko behar duten denbora kalkulatzeko R5 geometria eta 24V-ko motor elektrikoa erabiliko ditugu. Haize tuneleko neurketetatik lortutako emaitzetatik abiatuta gure maketaren tamainan sortuko duen potentzia erreala kalkulatuko dugu estrapolazioen bidez, Reynolds zenbakia berdinduz alegia.

Haizea m/s 10,8 10,7 10,4 10,3 9,7 9,5 9,3

R5 Abiadura Haizea Potentzia P haizea cp erreala erreala P haizea W W rpm m/s W 0,349955 9,75017088 0,0435759 113,269043 2,53125 2,34321886 0,34350435 9,48183282 0,03828757 108,132935 2,5078125 2,27873027 0,32451245 8,70644736 0,03242404 95,3613281 2,4375 2,09238504 0,31830183 8,45770698 0,02443814 80,1452637 2,4140625 2,03260628 0,28229823 7,06408902 0,02022119 66,4672852 2,2734375 1,69768375 0,27077708 6,6360825 0,00618951 33,5604858 2,2265625 1,59482268 0,25949595 6,22572318 0,00094456 15,0704956 2,1796875 1,4962027 143_Irudia: Errendimendurik onena eskaintzen duen errotorearen taula

P rotor W 0,10210787 0,08724704 0,06784358 0,04967313 0,03432919 0,00987117 0,00141326

Antzekotasun dinamikoa erabili dugunez haize tuneleko modelotik prototipo errealera igarotzeko, haize tuneleko haize abiadura eta erreboluzio altuak errealitateko haize abiadura baxua eta erreboluzio baxuak bihurtu dira. Hau, diametroen desberdintasunagatik izan da.

Hau horrela delarik, hiri-inguruan estimatutako haize abiadura haizearen abiadura 4 m/s delarik, egindako neurketekin ez gara hainbesteko haize fluxura heltzen. Hau konpontzeko hurrengoko hurbilketa proposatzen da: Haize abiadura errealarekin eta errotorearen potentzia errealarekin grafiko bat egitea, bertako datuen ibilbidea edo tendentzia aztertzea eta horren arabera, izaera horretako funtzio matematiko bat bilatzea.

Horrelako emaitza lortuz:

P real 0,12 0,1 0,08 P real

0,06

PolinĂłmica (P real)

0,04

y = 0,2722x2 - 1,0168x + 0,9277 R² = 0,9688

0,02 0 2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

144_Irudia: Potentzia errealera egindako hurbilketaren adierzpena

115

Kalkulatutako tendentzia lerroa ditugun datuen %96,88-arekin bat dator. Beraz, balioko funtzio matematikoa dela onartuko dugu. Hortaz, R5 geometriarekin 4 m/s-ko haize abiadurarekin lortuko den potentzia erreal estimatua 1,2157 W izango da.

Gailu mugikorren baterien ahalmena orokorrean gogora dezagun hurrengo balioak hartzen dituztela: Gailua Tentsioa (V) Ahalmena (mAh) Ahalmena (Wh)

Telefono mugikorra

Tableta

Argazki kamera

Ordenagailua

3,7 2000

3,7 4800

3,7 1200

10,8 4400

7,4

17,76

4,44

47,52

145_Irudia: Gailu mugikorren orokorreko bateria ahalmena

Beraz, kargatzeko behar duen denbora hurrengoa da: ď&#x201A;ˇ ď&#x201A;ˇ ď&#x201A;ˇ ď&#x201A;ˇ

Telefono mugikorra kargatzeko 6 ordu eta 5 minutu Tableta kargatzeko 14 ordu eta 36 minutu Argazki kamera kargatzeko 3 ordu eta 39 minutu Ordenagailu eramangarria kargatzeko 39 ordu eta 5 minutu

11 Emaitzen konparaketa Forma arruntak lortzea posible da metodo ohikoen bidez eta tamaina berdinera. Hau horrela izan balitz egindako ereduak zuzenean konparatu ahal izango ziren errealitateko balioak ezagutuz. Baina gure kasua ez da hau, forma bereziak behar ditugu, forma hauek egiteko Gasteizko Ingeniaritza Eskolako 3D inpresora erabili da eta bertako haize tunelean frogatuko da. Erreminta hauen erabilerak egindako modeloaren tamaina mugatuko du. 3D inpresorak mugatuta du bere inprimatze gainazala eta sortutako geometria haize tunelean sartzeko tamaina izan behar du.

11.1 Teoriko vs simulazioa vs prototipoak Kalkulu desberdinak egin dira era teorikoan, ordenagailu bidez eta haize tunelean eskalan egindako modeloekin. Neurketa hauek elkarrekin konparatzeko ordua da, bakoitzaren abantailak, desabantailak eta errealitatearekiko hurbiltasuna aztertuz.

Modelo teorikoaren arabera 4 m/s-ko haize abiadurarekin 5,48 W lortuko dira.

Prototipo errealaren arabera 4 m/s-ko haize abiadurarekin 1,22 W lortuko dira.

Prototipoak sortutako potentzia eta modelo teorikoak sortutakoaren arteko erlazioa egiten badugu, ikusiko dugu praktikan potentziaren % 22,26-a soilik lortzen dela. Ondorioz, energiaren % 87,74-a marruskaduran eta energia elektrikoaren bihurketan galdu egiten da.

Lehenik ordenagailu bidez lortutako emaitzak aztertu dira. Ordenagailu bidez bakarrik geometria bat aztertu da eta haize abiadura bakarrean, 4 m/s-ko abiaduran. Gainontzeko 116

geometriak aztertzeko eta haize abiadura desberdinak neurtzeko programatze eta iterazio ordu asko behar dira. Lortutako emaitzak izateko programa etengabe 2 asteetan zehar egon zela iteratzen, beraz, beste geometria guztiak eta haize abiadura desberdinetan neurriak izateko ordu gehiegi behar ziren.

Gainera, lortutako emaitzak kalkulu teorikoetan lortutakoekin bat datoz, beraz, kalkulu teoriko bezala kontuan hartuko dugu.

Kalkulu teorikoak kasu idealak dira, beraz, beti lortu daitezkeen balio maximoak lortuko dira, potentzia koefiziente bezala Betz-en limitea erabiltzen delako eta ez delako aparteko galerarik kontuan hartzen. Horrela, beti bateriaren denbora karga minimoak kalkulatuko dira, denbora horretatik jaistea ezinezkoa izango da. Gainera, errotorearen geometria ez du kontuan hartzen, bakarrik erabilitako azalera. Gure kasuan, azalera berdina erabili dugunez errotore guztientzat emaitza berdina izango da nahiz eta geometria guztiak desberdinak izan.

Haize tuneleko frogei dagokionez, saiakera honetan 3D inpresorarekin sortutako bost geometriak konparatu ditzakegu. Kalkulatu daiteke zeinek duen haize abiadura espezifikorik honena eta motor elektrikoa sorgailu bezala erabiliz zeinek sortuko duen energia elektriko handiena. Egia da, motor elektriko bat sorgailu bezala erabiltzea ez duela sorgailu elektriko bat erabiltzea bezain errendimendu ona, baina ideia bat izateko eta geometriak elkarrekin konparatzeko baliogarria da. Gainera, sorgailutik ateratako energia egokitu beharko zen, baina hau Bilboko eskolako elektronikoen lana da.

Bateria karga denbora gailu mugikor desberdinentzat

Denbora (h) 45

39,09

40 35 30

Teorikoa

25

Erreala

20 14,61

15

8,67

10 5

6,09 3,65

3,24

1,35

0,81

0 Telefono mugikorra

Tableta

Argazki kamera

Ordenagailua

146_Irudia: Bateria karga denbora gailu mugikor desberdinentzat

Gogora dezagun prototipo onenaren potentziaren kalkulua hurbilketa baten bidez egin dela, nahiz eta %96,8-ko hurbiltasuna izan ez dela balio ziur bat. Lehen esan bezala, benetako sorgailu elektriko bat erabiliz potentzia handiagoa lortuko zen.

117

12 Aurrekontua Ikerketa proiektu hau aurrera eramateko erabilitako baliabideen aurrekontua egingo da ondoren. Horretarako proiektua enpresa baten barnean egindako ikerketa proiektu bat bezala suposatuko dugu. Ikerketa proiektu honen iraupena 4 hilabetekoa dela suposatuko dugu, eta hilabeteko 22 lan-egun kontuan hartuko dira.

12.1 Eskulan zuzena [21]

Kodea

Maila

I

Kargua

Lizentziatua

Formula / Jatorria

Eguneko Oinarrizko Soldata

EoS

Urteroko Oinarrizko Soldata

UoS

Ekaina, Oporrak, Abendua (Hileko)

E

Oporrak eta Ordainsari osagarriak (Guztira)

Op

Hirurtekoa

h

Enuntziatua (9 urte)

Hirurtekoaren Ordainsaria

ho

Ing. Hitzar. XVII_2013_28 Art

Antzinatasuna

a

Orduko asistentzia_laneratze/kalitate+kantitate plus-a

kP

Eginiko Lanorduak

eL

Guztira asistentzia_laneratze/kalitate+kantitate plus-a

kPG

KOTIZAGARRIA GUZTIRA

KG

Aparteko orduen balioa (ordu extrak)

Apb

Ing. Hitzar. XVII_2013

Aparteko orduak (ordu extrak)

Ap

Enuntziatua

Guztira Aparteko Orduak (ordu extrak)

ApG

Orduko Soldataz Kanpoko plus-a (extrasalariala)

skp

Eginiko Lanorduak

eL

Guztira Soldataz Kanpoko plus-a (extrasalariala)

SkpG

Asegurua

as

EZ KOTIZAGARRIA GUZTIRA

EKG

a) Gertakizun arruten oinarria (Erretiroa, Contin. Com.)

gao

Gertakizun arrunta (%)

gam

Gertakizun Arrunten KOTIZAZIOA

GAK

b) Lan Istripuak eta Gaixotasun Profesionalak (AT y EP) AT eta EP (%) AT eta EP KOTIZAZIOA c) Langabezia, FOGASA eta lanbide heziketa (FP) oinarria

lio lim LIK Lgo

Ing. Hitzar. XVII_2013_33 Art

UoS*h*ho

Ing. Hitzar. XVII_2013_28 Art UoS+ a + kPG

23.618,28

3 0,05 3.542,74

2.109,69 29.270,71 0 20 0

oob *oo

0

Eraikuntza Hitzarmenerako

1729 Eraikuntza Hitzarmenerako Ing. Hitzar. XVII_2013_30 Art.1 Mapfre dm + as KG+(ApG) Giz. Segu. Eskulib. 2014 (GUIA COTIZA) gao*gam KG + AoG Giz. Segu. Eskulib. 2014 (GUIA COTIZA) lio*lim KG + AoG Giz. Segu. Eskulib. 2014 (GUIA COTIZA)

0 300 300 29.270,71 0,236 6.907,89 29.270,71 0,0165 482,97 29.270,71

Langabezia,FOGASA, FP (%)

Lgm

Langabezia, FOGASA, FP KOTIZAZIOA

LGK

lgo*lgm

1.844,05

KOG

GAK+LIK+LGK

9.234,91

KOTIZAZIOA GUZTIRA

0,063

118

KOSTUA GUZTIRA

KOSG

38.805,62

Hitzarmeneko Lanorduak

hl

Ing. Hitzar. XVII_2013_22 Art

Baja egunak eta baimenak

be

Enuntziatua

Ordu galduak

lg

Aparteko Orduak (extrak)

Ap

Enuntziatua

20

Aparteko Orduen (extren) Konpentsazioa Denboran (%)

ApK

Ing. Hitzar. XVII_2013_36 Art.4

35

EGINIKO LANORDUAK

eL

hl - lg + oo - ook

1729

ORDUKO KOSTUA (€/h) (Empresarentzat)

OK

KOSG/eL

22,44

KG+ApG+EKG+KOG

1800 7 56

be * 8

Hortaz, proiektuaren iraupenean, 22 eguneko 4 hilabete, eguneko 8 lanordu izanik, guztirako lanorduak 704 ordu izango dira. Orduaren balioa 22,44 € da, beraz, eskulan zuzenaren gastua 15.797,76 € dira.

12.2 Amortizazioa [23] Proiektuan erabiliko diren material eta tresnak 1777/2004 Errege Dekretuaren arabera amortizatuko dira. Enpresak makineria modernoa eta gaurkoratua nahi duenez salmenta periodo minimoan salduko dira erasitakoak. Horrela, denbora ahalik eta gutxienean makineria berrituko da, beti makineria berria izanik. Honek suposatuko du, amortizazioa urte gutxiagotan egin beharko dela, hortaz, garestiagoa izango da epe luzera amortizatu izan balitz baino.

Erosketa TRESNA Balioa Ordenagailua Dell Precision Tower 3000

Salmenta Periodo Minimoa

BEZ gabe

Balioa BEZ gabe

Balio Gordina

Salmenta Periodo Maximoa

Urteak

%Max

Balioa BEZ gabe

Balio Gordina

Urteak

656

200

456

4

25

100

556

8

20000

16529

7500

9028,9

4

25

3000

13529

8

28888

23874

8000

15874

10

10

2000

21874

20

36000

29752

15000

14752

4

25

5000

24752

8

25000

20661

10000

10661

4

25

3000

17661

8

%Max

Haize tunela AD 03.1 3D inpresora

Lizentzia Siemens NX 9.0 Lizentzia STAR-CCM+ 9.0

Amortizazioa egiteko koefiziente linealen metodoa erabili da.

119

TRESNA

Salmenta periodoa (urte)

Balio Gordina (€)

Balioa urteko (€)

Balioa 4 hilabeteko

4

456

114

38

4

9.028,9

2.257,225

752,41

10

15.874

1.587,4

529,13

4

14.752

3.688

1229,33

4

10.661

2.665,25

888,42

Ordenagailua Dell Precision Tower 3000 Haize tunela AD 03.1 3D inpresora

Lizentzia Siemens NX 9.0 Lizentzia STAR-CCM+ 9.0

3.437,29 €

GUZTIRA

12.3 Desplazamenduak eta autoaren amortizazioa Autoaren amortizazioa kilometroko burutuko da, horrela Gasteiz-Bilbo desplazamenduan eginiko gastuak kalkulatu ahal izango dira, bidaia hau eginiko lau bileretara joateko egin behar izan baita. [21]

Kontzeptua Urteko kilometroak

-30.000 km

IAT (ITV) Gastuak

-49

Asegurua

-600

Zirkulazio zerga

-90

Matxurak

-600

Mantentzea

-400

Erregaiaren Gastuak

-2340

Gastu Totala Gastu Totala + Erosketa Amortizazioa Kilometroko Urteroko Gastua

4.079 €

Gasteiz-Bilbo

63,8km

Bidai bakoitza (joan-etorria)

25,52 €

GUZTIRA

102,08 €

6110,07 0,20 €/ km

120

12.4 Material suntsikorra Ikerketa egiteko erabili ditugun materialak.

Materialak

Kostua unitateko (€)

Metakrilato

Unitateak

Kostua

27,83 €

1

27,83 €

9,9 €

1

9,9 €

Burlete

2,95 €

1

2,95 €

3D inpresoraren tinta

400 €

1

400 €

Anemometro

19,89 €

1

19,89 €

Takometro

13,34 €

1

13,34 €

Multimetro

56,63 €

1

56,63 €

12V Motorra

GUZTIRA

530,54 €

12.5 Zuzeneko gastuak guztira

Balioa Eskulan zuzena

15.797,76 €

Materialen amortizazioa

3.437,29 €

Material suntsikorra

530,54 €

Desplazamenduak

102,08 €

GUZTIRA

19.867,67 €

12.6 Zeharkako gastuak

Kontzeptua

Kostua

Bulegaria

Kostua urteko 11.678,38 €

Telefonoa

17,40€/hilabete

208,8 €

Internet

21,31€/hilabete

255,72 €

Altzariak Bulegoaren alokairua

500 € 300€/hilabete

3.600 €

Bulegoko materiala

100 €

GUZTIRA (URTEKO)

16.342,9 €

Enpresaren urte bateko fakturazioa 100.000 € direla suposatuz eta proiektu honen zuzeneko gastuak ezagututa, zeharkako gastuen zein portzentaia dagokion proiektuaren 4 hilabeteko iraupenari.

121

Beraz, proiektu honi urte osoko zeharkako gastuen % 19,87 dagokio, hau da, proiektuaren 4 hilabetetarako zeharkako gastuak 3.246,95 € dira.

12.7 Iraganeko gastuak Aurrekontua egiteko bi lan egun erabili dira, hau da, 16 ordu, beraz, lan-orduko kostea 22,44 € direnez, hurrengoko gastua suposatuko du: 359,04 €

12.8 Proiektuaren Balio Osoa

Zuzeneko gastuak

19.867,67 €

Zeharkako gastuak

3.246,95 €

Iraganeko gastuak

359,04 €

Gastuak Guztira

23.473,66 €

Gastu Orokorrak (%6)

1.408,42 €

Industria mozkina (%13)

3.051,58 €

Guztira BEZ gabe

27.933,65 €

BEZ (%21)

5.866,07 €

GUZTIRA

33.799,73 €

Ikerketa proiektu honen kostea 33.799,73 € direla aurreikusi da.

13 Ondorioak State of the art atalean zehar ikusi ahal izan denez ardatz bertikaleko errotoreak potentzia baxuagoa bereganatzen dute haizetik ardatz horizontalekoekin konparatuz. Esan beharra dago ardatz bertikaleko errotoreek haize abiadura baxuago behar dutela martxan jartzeko ardatz horizontalekoak baino, ondorioz, haize gutxiagorekin energia sortzeko gai badira hiri eta herri inguruetan erabiltzeko aukera oso ona dira.

Egia da, potentzia nominal bera sortzeko errotorearen azalera ardatz horizontalekoetan txikiagoa dela ardatz bertikalekoetan baino, beraz, ardatz bertikaleko haize erroten errendimendua handiagoa dela ondorioztatu daiteke.

122

13.1 Errotore onenaren aukeraketa Turbina desberdinen arteko desberdintasunak ikusi ahal izateko haize tuneleko neurketak erabili behar dira. Gogora ditzagun haize tuneleko neurketetatik lortutako emaitzen grafiko desberdinak.

P rotor (W)

P rotor (W)

P rotor (W)

0,004

0,18

0,45

0,0035

0,16

0,4

0,14

0,35

0,12

0,3

0,1

0,25

0,08

0,2

0,0015

0,06

0,15

0,001

0,04

0,1

0,0005

0,02

0,05

0

0

0,003 0,0025 0,002

0

5

10

R1 R2 R3 R4 R5

0 0

15

5

10

15

0

5

10

15

147_Irudia: 3V, 12V eta 24V-ko motorrekin sortutako potentzia haizearen arabera

TSR

TSR

TSR

1,6

1,6

R1

1,4

1,4

R2

1,2

1,2

1

1

0,8

0,8

0,6

0,6

0,4

0,4

0,4

0,2

0,2

0,2

0

0

1,6 1,4 1,2

R3

1

R4

0,8

R5

0,6

0

5

10

15

0 0

5

10

15

0

5

10

15

148_Irudia: 165Ί, 330Ί eta 660Ί erresistentzia desberdinekin lortutako abiadura espezifikoa

Begi bistakoa da R5 errotorea beste guztien gainetik nabarmentzen dela zalantzarik gabe.

Bai sortutako potentzian eta abiadura espezifikoan beste lau turbinak ez dira R5 turbinak lortutako zenbakietara heltzen.

R5 geometriaren ezaugarriak palen biraketa angelua optimoa dela eta marruskadura ahalik eta txikiena duen euskarria dira. Palen biraketa angeluari dagokionez R3 eta R5 turbinek angelu antzekoa dute, R3-ak biraketa angelu optimoa baino handiagoa du, horrek galerak sor ditzake, baina angeluen arteko desberdintasuna ez da hainbestekoa. Honek esan nahi du, errendimendu hobekuntza hau marruskaduraren txikitzearen ondorioa izan dela. Izan ere, 3D inpresorarekin egindako ABS plastikozko sorkuntzak nahiko porotsuak dira. Nahiz eta 123

gainazalak lixatuak eta ondoren olioztatuak izan diren eragin handia izan du gainazalaren egoera.

13.2 Eginiko errotorearen elkarbanatzea Thingiverse-n Egindako lan guztia OSE filosofiaren barne egin dugunez, lortutako emaitzak komunitatearekin elkarbanatzea ezin bestekoa da, horrela edonori egindako entseguak erabilgarriak iruditzen bazaizkio eskuragarri izateko.

Thingiverse web orrialdea batez ere CAD modeloak elkarbanatzeko bideratuta dago. Bertan erregistratzearekin soilik posible da Thingiverse komunitateak sortutako edozein produktu bereganatzea eta nahi izanez gero inprimatzea ere. Horregatik, web orrira igotako produktuaren formatua estandarizatua izan behar da .STL .PDF .TXT .OBJ .SCAD besteak beste.

Thingiverse web orriaren helbidea: https://www.thingiverse.com/ Gure produktuaren helbidea: http://www.thingiverse.com/thing:989647

149_Irudia: Thingiverse web orrialdean R4 errotorea

2016/07/19 egunean begiratuta 369 bisita eta 88 deskarga izan ditu. Thingiverse komunitatean izandako arrera espero zena baino hobea izan da.

124

13.3 Eginiko lanaren bideoa eta issua (elkarbanatzea) Proiektu honekin erlazionatuta egindako lanaren difusioa dago. Horregatik lanaren bideo bi egingo dira eta txosten hau berau eskuragarri egongo da edonorentzat. Bideoak Youtube bidez eskuragarri egongo dira eta txostena issu web orrian egongo da.

150_Irudia: e-Betez taldearen lanaren bideoa

Lehenengo bideoa e-Betez taldeak egindako lana erakusten du, Gasteizen egindako atal mekanikoa eta Bilbon egindako bihurgailua, baita taldea elkarrekin lan egiten. Hurrengo helbidearekin bideora sar gaitezke: https://www.youtube.com/watch?v=p5r2y0lOLcg Bigarren bideoa txosten honetan azaldutako lanaren bideoa da. Hurrengo helbidearekin bideora sar gaitezke: https://www.youtube.com/watch?v=IQMLyhsQ3VA&feature=youtu.be Hona hemen issu orrialdean txosten hau eskuragarri izateko helbidea: Irakurtzen ari zaren helbidean bertan.

125

14 Erreferentziak

[1] e-Betez. Euskal Herriko mugarik gabeko ingeniaritza. https://euskadi.isf.es/blog/?p=1518 (kontsulta data: 2015/10/24) [2] Disytel: "Lideres en soluciones Open Source para el mercado cooperativo" www.disytel.com/home/filosofia-open-source [3] FreeCAD. Ordenagailu bidezko diseinu mekanikoa. http://www.freecadweb.org/?lang=es_ES (kontsulta data: 2015/10/19) [4] Sketchup. Ordenagailu bidezko diseinu mekanikoa. http://www.sketchup.com/es (kontsulta data: 2015/10/19) [5] OpenFOAM. Jariakinen Mekanikako metodo konputazionala. http://www.openfoam.com/ (kontsulta data: 2015/10/19) [6] Burutek. Open Source Ecology Euskadin. http://burutek.org/elkartea/ (kontsulta data: 2015/10/19) [7] Bélis, Annie: "Les fabricants d'auloi en Grèce: l'exemple de Délos" en Topoi. Orient - Occident (8 fasc.) pp.777-790, 1998.

[8] Global Wind Energy Council(GWEC): "Global Wind Report Annual Market Update 2014" gwec.net (kontsulta data: 2015/09/12) [9] HP. www.hp.com (kontsulta data: 2015/10/05) [10] Traducción del libro “Kleine Windräder : Berechnung u. Konstruktion” - Wiesbaden ; Berlin : Bauverlag, 1989.

[11] Energia Eolikoa gaur egun. http://www.consultmake.com/ (kontsulta data: 2015/09/12) [12] Haizea. Haizearen abiaduraren gradientea. "Wind Turbine Technology Open Source R&D". http://www.windmission.dk/index.html (kontsulta data: 2015/11/04) [13] Haizearen ezaugarriak. Haizearen abiadura eskala. Beaufort eskala. http://www.aemet.es/ (kontsulta da: 2015/11/04) [14] Haizearen arrosa. Galiziako eolika elkartearen web orria. http://www.ega-asociacioneolicagalicia.es/ (kontsulta data 2015/12/02) [15] Weibull banaketa,"Curso interctivo de fisica en Internet. Recurso eólico" UPV/EHU, Angel Franco Gracía, 2015.

[16] Savonius errotorea" Systèmes Eoliens de Productiond’ Energie", ww.solar-energies.fr(kontsulta data: 2016/02/1) [17] Errotore motak eta funtzionatzeko modua, http://www.smartenergy4me.com/wind , "Wind Power" (kontsulta data: 2016/02/01) [18] R&X ardatz bertikaleko aerosorgailua. http://www.rxtech-power.com (kontsulta data: 2015/03/05) [19] UGE enpresaren ardatz bertikaleko turbinak. http://www.ugei.com/products/ (kontsulta data: 2015/03/05) [20] Aeolos enpresaren web orrialdea, ardatz bertikaleko turbina sailean.http://www.windturbinestar.com (kontsulta data: 2015/03/05) [21] BOE (2013). “XVII Convenio colectivo nacional de empresas de servicios de ingeniería y de estudios técnicos" [22] Enplegu eta Gizarte Segurantza Ministerioa (2014). “COTIZA – Guia 2014” [23] BOE (204). “Real Decreto 1777/2004: Ley Impuesto sobre Sociedades” [24] Kliux energy ardatz bertikaleko errotoreak. http://www.kliux.com/productos/aerogenerador-de-ejevertical/ (kontsulta data: 2015/03/05)

126

[25] donQi haize errota. http://www.todoensolar.com/WebRoot/StoreES/Shops/61987244/4B31/D5D3 /AC9A/EB2F/DC35/C0A8/28B8/CE69/ficha_tecnica_donQi_Aerogenerador_Urbano2.pdf (kontsulta data: 2015/03/05) [26] Eco Whisper turbine. http://www.resau.com.au/home pdf (kontsulta data: 2015/03/05) [27] Ecological vision, Pramac haize errota eta beste batzuk http://ecologicalvision.blogspot.com.es/ (kontsulta data: 2015/03/05) [28] Bornay enpresaren web orria. http://www.bornay.com/es/productos/aerogeneradores/ (kontsulta data: 2015/03/05) [29] Tanfon enpresaren web orria: http://tanfon.com/3-1-1-tanfon-grid-wind-power-supply.html (kontsulta data: 2015/03/05) [30] LG enpresaren web orrialdea. http://www.lg.com/es/telefonos-moviles / (kontsulta data: 2016/07/28) [31] Sony enpresaren web orrialdea. http://www.sony.es/electronics/dispositivos-moviles-tablets (kontsulta data: 2016/07/28) [32] Samsung enpresaren web orrialdea. http://www.samsung.com/es/home/ (kontsulta data: 2016/07/28) [33] Bq enpresaren web orrialdea. https://www.bq.com/es/smartphones (kontsulta data: 2016/07/28) [34] Lenovo enpresaren web orrialdea. http://shop.lenovo.com/es/es/laptops/ (kontsulta data: 2016/07/28) [35] Canon enpresaren web orrialdea. http://www.canon.es/ (kontsulta data: 2016/07/28) [36] Panasonic enpresaren web oriialdea. http://www.panasonic.com/es/ (kontsulta data: 2016/07/28) [37] HP enpresaren web orrialdea. http://www8.hp.com/es/es/home.html (kontsulta data: 2016/07/28) [38] Toshiba enpresaren web orrialdea http://www.toshiba.es/ (kontsulta data: 2016/07/28) [39] 3D inpresorarentzat eraikuntza materiala. http://formizable.com/2014/09/02/guia-de-plasticos-yotros-materiales-para-impresion-3d/ (Kontsulta data: 2015/09/15)

127

15 Planuak

128

â&#x20AC;&#x153;e-Betezâ&#x20AC;? disziplina anitzeko proiektua dugu, UPV/EHUko lau fakultateetako irakasleek eta ikasleek (Gasteiz, Bilbo, Donostia eta Eibar), Mugarik Gabeko Ingeniaritzak eta ADit SL enpresak osatzen dute. Bere helburua energia berriztagarrien OSE printzipioen bidezko lantzea, eta hedatzea da. 2015-2016 urteetan proiektu berezi bat burutu dugu esparru honetan, gailu mugikorrentzako haize bidezko kargagailu baten diseinua burutzean datza.

Txosten honetan, proiektu orokorreko haize sorgailu bertikal ezberdinen optimizazioa burutzeko entsegu unitate bat diseinatu da. Horretarako, diseinu prozesu oso bat aurrera eraman da, eta benetako entsegu unitatea muntatu da, 3D inprimagailu bidez.

Vitoria-Gasteizko Ingeniaritzako Unibertsitate Eskola