DISEÑO, FABRICACÍON Y PRUEBA ESTRUCTURAL DE UN SISTEMA DE TRANSPORTE AEREO DE ESTACIONES DE VIENTO CON SONDAS CAUTIVAS SOBRE TERRENOS COMPLEJOS

Abstract

El presente trabajo de titulación tiene como objetivo mostrar las fases de diseño, fabricación y prueba de un sistema de transporte aéreo de estaciones de viento con sondas cautivas. Para la realización de este proyecto, se tomó como referencia el modelo de Alvaro Cortes Herrera, en donde se emplea un método de evaluación de recursos eólicos para proyectos de baja potencia.El sistema aerotransportado cuenta con un globo meteorológico que mantiene el conjunto en suspensión a una altura establecida, el cual, para mantenerse fijo en una zona, es sujeto mediante tensores que son conectados a un sistema de estacas en el suelo que contiene un mecanismo de recogimiento de tensor que permite la variación de altura.Inicialmente se efectuó un estudio sobre el comportamiento del viento, describiendo como se origina y como son las variaciones temporales y espaciales. De la mano de lo anterior, se efectúa un estudio de los principios básicos de la sustentación y se analizan los materiales más utilizados para la confección del sistema aerotransportadoPosteriormente a partir de este estudio, se procede a diseñar y evaluar diversas alternativas de sistemas de anclajes, donde finalmente se optará por la forma más conveniente. Una vez definida la fijación al suelo, se procederá a diseñar y evaluar un sistema guía y de recogimiento del tensor.Se procederá a diseñar las estaciones de mediciones, en donde serán insertos los sensores y se implementara un sistema de llenado para el globo meteorológico. De igual forma, se efectuarán los cálculos de las tensiones generadas por la acción del viento y se dará paso a la selección de un tensor acorde a las necesidades. En conjunto a este cálculo, se desarrollarán pruebas mecánicas de los materiales seleccionados y se optará por el tensor que tenga el mejor comportamiento.Para cerciorarse que la disposición de las alternativas seleccionadas son las más óptimas, se procederá a efectuarse un análisis computacional, en donde se analizarán esfuerzos de Von Mises, deformación y se verificará el factor de seguridad con el cual se fabricará.Una vez teniendo los diseños finales, se procederá a efectuar la fabricación de todos los componentes de cada sistema para posteriormente ensamblar el conjunto.Finalmente se llevarán a cabo las pruebas de validación del sistema, en donde a partir de los resultados obtenidos, se evaluará que elementos y/o subsistemas necesitan modificaciones con el fin de alcanzar las expectativas.The purpose of the present degree project work is to show the phases of design, manufacture and testing of an air transport system of wind stations with captive probes. For the realization of this project, the model of Alvaro Cortes Herrera was used as a reference, where a method of evaluating wind resources for low power projects is used. The airborne system has a meteorological balloon that keeps the assembly in suspension at an established height, which, to remain fixed in an area, is held by tensioners that are connected to a system of stakes in the ground that contains a mechanism of recollection of tensioner that allows height variation. Initially a study was made on the wind behavior, describing how it originates and how are the temporal and spatial variations. At the same time, a study of the basic principles of lift is carried out and the most used materials for the preparation of the airborne system are analyzed. Subsequently, from this study, we proceed to design and evaluate various alternatives of anchoring systems, where finally we will opt for the most convenient way. Once the fixation to the ground has been defined, a guide and tensor collection system will be designed and evaluated. The measurement stations will be designed, where the sensors will be inserted and a filling system for the weather balloon will be implemented. In the same way, the calculations of the tensions generated by the action of the wind will be carried out and the selection of a tensor will be made according to the needs. In conjunction with this calculation, mechanical tests of the selected materials will be developed and the tensor that has the best performance will be chosen. To make sure that the disposition of the selected alternatives are the most optimal, a computational analysis will be carried out, where Von Mises efforts will be analyzed, deformation and the safety factor will be verified with which it will be manufactured.viOnce having the final designs, we will proceed to manufacture all the components of each system to later assemble the whole. Finally, validation tests of the system will be carried out, where from the obtained results, it will be evaluated which elements and / or subsystems need modifications in order to reach the expectations.