Diseño de accionamientos híbridos para barcos menores de propulsión mecánica

Abstract

Este proyecto tiene como finalidad diseñar un sistema de accionamiento híbrido para barcos menores de propulsión mecánica, el cual cuenta con un motor eléctrico y un motor de combustión que se encargan de la propulsión por medio de un sistema de transmisión, el motor de combustión se encuentra conectado a un generador por medio de una polea, el generador tiene la función de cargar un sistema de baterías que suplen de energía al motor eléctrico. Para cumplir con el objetivo del proyecto se realizaron las diferentes etapas de diseño: definición de especificaciones teniendo en cuenta consideraciones de ingeniería y condiciones nominales de trabajo para estas embarcaciones, diseño conceptual para generar 3 alternativas de las cuales se seleccionó 1 estableciendo como prioridad ciertos criterios de selección por encima de otros, diseño básico y cálculos de parámetros necesarios para la selección de componentes, en esta etapa se tuvo en cuenta el consumo del motor analizando tablas de isoconsumo, se realizó un análisis energético para evaluar el potencial de las energías alternativas como reemplazo de combustibles fósiles en un futuro, se establecieron pautas para el mantenimiento de los equipos seleccionados. En la etapa final de llevó a cabo el diseño de detalle, en el cual se usó la potencia de los motores para calcular las fuerzas a las que estaría sometido el sistema de transmisión y de esta manera diseñar los engranajes y ejes considerando los criterios de falla por fatiga flexionante. También se realizaron cálculos para la estabilidad del sistema y un análisis financiero para establecer el tiempo de recuperación de la inversión.

The purpose of this project is to design a hybrid drive system for minor boats with mechanical propulsion, comprised by an electric motor and a combustion engine that are responsible for propulsion through a transmission system. The combustion engine is connected to a generator by means of a pulley, the generator has the function of charging a system of batteries that supply power to the electric motor. In order to accomplish the project objective, the different design stages were carried out: definition of specifications taking into account engineering considerations and nominal operation conditions for these vessels, conceptual design to generate 3 alternatives, of which 1 was selected, establishing certain criteria as a priority of selection above others, basic design and calculations of necessary parameters for the selection of components, in this stage the consumption of the engine was taken into account by analyzing tables of isoconsumption, an energy analysis was performed to evaluate the potential of alternative energies such as Fossil fuel replacement in the future, and finally guidelines were established for the maintenance of the selected equipment. In the final stage was carried out the detailed design, in which the power of the engines was used to calculate the forces to which the transmission system would be subjected and thus design the gears and shafts considering the failure criteria from flexing fatigue. Calculations were also made for the stability of the system and a financial analysis to establish the investment recovery time.