Diseño e implementación de un convertidor electromagnético de péndulo para el aprovechamiento de energía undimotriz

Abstract

Este proyecto recoge los pasos establecidos para realizar el diseño y la realización de un captador de energía electromagnética capaz de generar energía a partir de movimientos de baja frecuencia presentes en el medio marino. Una placa de imanes gira alrededor de un eje vertical mediante rodamientos, del cual se han instalado una serie de bobinas en la parte inferior de la bobina, impulsada a partir de la inclinación producida por las oscilaciones de las olas. El proyecto recoge los conocimientos teóricos para entender este fenómeno y el proceso que se ha seguido para realizar el diseño de un captador y las experimentaciones que se han realizado para saber la optimización de dicho diseño. El primer paso a la hora de realizar el proyecto fue centrarse en el estudio del “A Hula-Hoop Energy Harvesting System” desarrollado por la “National Tsing Hua University” [1], entendiendo su funcionamiento y observando qué prioridades tuvieron en cuenta sus diseñadores, a la hora de desarrollarlo. Para observar el funcionamiento del captador, ver qué ventajas presenta y cómo se comportan los imanes en funcionamiento, dichos autores realizaron la fabricación del captador a partir de una impresora 3D y cortadora laser, para realizar un estudio experimental, donde se pueden observar a través de un osciloscopio las salidas de voltaje que se generan por efecto inductivo. Observando que prioridades se tuvieron a la hora de diseñar el anterior captador y realizando los cálculos pertinentes, se fabricó el captador propio del presente trabajo a partir de la misma técnica de impresión en 3D y cortadora laser. Del mismo modo, se realizó un primer estudio experimental donde se introdujo el prototipo en el interior de un tanque de agua y mediante una bomba programable se simuló el movimiento de una boya situada en la costa de Vilanova y la Geltrú en condiciones normales del mar, sobre la que se piensa podría ir colocado el captador para alimentar algún sensor inalámbrico situado en la misma boya. Durante esta primera parte de la experimentación se obtuvieron resultados directos de las secciones de las bobinas en el osciloscopio y se observó qué conexión entre bobinas presentaba la mayor eficacia. Una vez establecida la conexión entre bobinas, los contrapesos idóneos para favorecer el movimiento, y las corrientes más optimas para el captador y se observo que el captador presenta un buen movimiento para generar energía. Una vez realizado el prototipo se efectuó la primera parte de la experimentación colocando el captador al tanque de agua con condiciones semejantes de funcionamiento se producirían en el mar. Se pudieron observar los picos de generación de energía obtenidos mediante el osciloscopio. Seguidamente, se procedió a realizar la segunda parte experimental donde se realizo un tipo de puente rectificador por el cuerpo del captador, que generaba energía a partir de la inductancia. Este circuito alimentaba en forma de corriente continua un supercapacitador durante una hora. De este modo se pudo observar la energía producida por el sistema de captación durante este periodo de tiempo. Realizadas las experimentaciones para el captador se procedió a realizar un análisis de los resultados y observar de qué manera puede abastecer este captador, de diseño propio, a un sensor inalámbrico.