Factibilidad Técnica y Económica de un Sistema de Baldosas Piezoeléctricas Como Fuente de Energía Alternativa Para Iluminación de Bajo Consumo en la Carrera Séptima en la Ciudad de Valledupar
En el mundo actual se evidencia un desmesurado crecimiento de la demanda de energía la cual dispone como fuente principal de recursos no renovables resultando esto en la generación de grandes cantidades de contaminación. Teniendo en cuenta este escenario se estudió la posibilidad de implementar la t...
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| Institution: | Universidad EIA |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Trabajo de grado - Pregrado |
| Language: | Español |
| Published: |
Universidad de Santander
2019-01-22
|
| Edition: | 1 ed. |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://repositorio.udes.edu.co/handle/001/5767 |
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Mendoza Galvis, Darwin-José Santiago-Quintero, Juan José Jaimes-Fontalvo, William Andrés 2021-11-24T19:02:06Z 2021-11-24T19:02:06Z 2019-01-22 Digital En el mundo actual se evidencia un desmesurado crecimiento de la demanda de energía la cual dispone como fuente principal de recursos no renovables resultando esto en la generación de grandes cantidades de contaminación. Teniendo en cuenta este escenario se estudió la posibilidad de implementar la tecnología piezoeléctrica en un sistema de baldosas para generar energía por medio de la utilización de las pisadas de las personas. El proyecto se desarrolló con base en la identificación del flujo peatonal de la zona de estudio, la determinación de las características de esta, de los componentes técnicos del sistema y el establecimiento de los diferentes costos asociados a la implementación de este y a la estructura energética vigente. La aplicación de esta información en diferentes modelos permitió obtener de forma precisa la cantidad estimada de energía producida por el sistema, el ahorro generado y el análisis de la viabilidad de la implementación de este. Por medio de los resultados obtenidos en el análisis de viabilidad se determinó que el sistema de baldosas piezoeléctricas no es factible económicamente, sin embargo, teniendo en cuenta su naturaleza la cual promueve el cuidado del medio ambiente y la concienciación de la población sobre las energías alternativas, se establece que el sistema representa un gran beneficio social por lo que se recomienda su implementación como inversión social a la administración local In today's world, there is evidence of a disproportionate growth in the demand for energy, which has as a main source not renewable resources, generating large amounts of pollution as well. Bearing this in mind, the possibility of implementing piezoelectric technology in a tile system to generate energy through the use of the footsteps of people was studied This project was developed based on the pedestrian flow identification inside the studying area; the determination of its characteristics; the technical components of the system and the stating the different costs associated with the implementation thereof, as well as of the current energy structure. The application of this information in different models allowed to conclude, in an accurate way, the estimated amount of energy produced by the system; the savings generated and the analysis of the feasibility of its implementation. Through the results obtained from the feasibility analysis, it was determined that the piezoelectric tile system is not economically feasible; However, taking into account its essence, which promotes the care of the environment and the population's awareness of alternative energies, it was established that the system represents a great social benefit, so its implementation as a social investment is recommended to the local administration. Pregrado Ingeniero(a) Industrial 1 ed. INTRODUCCIÓN 14 CAPITULO l: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 16 1.1 Planteamiento del problema 16 1.1.1 Formulación del problema 20 1.1.2 Sistematización del problema 20 1.2 Objetivos de la investigación 21 1.2.1 Objetivo general 21 1.2.2 Objetivos Específicos 21 1.3 Justificación 21 1.4 Delimitación 24 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 27 2.1 Antecedentes 27 2.2 Marco teórico 34 2.2.1 Energía eléctrica 34 2.2.2 Piezoelectricidad 35 2.2.2.1 Constantes que rigen las propiedades de la piezoelectricidad 38 2.2.3 Aforo peatonal 41 2.2.3.1 Características de aforo peatonal 42 2.2.3.2 Caracterización de flujos peatonales 42 2.2.4 Materiales piezoeléctricos 44 2.2.4.1 Materiales piezocerámicos 45 2.2.4.2 Materiales piezo compuestos 46 2.2.4.3 Materiales piezoeléctricos polímeros 49 2.2.5 Iluminación de bajo consumo 50 2.2.6 Factibilidad técnica y económica 54 2.3 Operacionalización de variables 57 CAPÍTULO III: METODOLOGÍA 59 3.1 Tipo de investigación 59 3.3 Unidad de análisis y técnica de recolección de datos 62 3.3.1 Metodología de recolección de datos: Aforo peatonal. 64 3.4 Validez del instrumento 65 CAPÍTULO IV: RESULTADOS 66 4.1 Flujo promedio de personas 66 4.1.1 Muestreo estadístico 68 4.1.2 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la carrera séptima 70 4.1.2.1 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16A 70 4.1.2.2 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16B 71 4.1.2.3 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16C 72 4.1.2.4 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 17 73 4.1.2.5 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Entrada de Éxito 74 4.1.2.6 Flujo total de peatones hombres, mujeres y niños en la carrera séptima. 75 4.1.3 Flujo de peatones diario. 76 4.1.3.1 Flujo peatonal en la carrera séptima el día lunes 76 4.1.3.2 Flujo peatonal en la carrera séptima el día martes 77 4.1.3.3 Flujo peatonal en la carrera séptima el día miércoles 77 4.1.3.4 Flujo peatonal en la carrera séptima el día jueves 78 4.1.3.5 Flujo peatonal en la carrera séptima el día viernes 79 4.1.3.6 Flujo peatonal total en la carrera séptima de lunes a viernes 80 4.1.4 Flujo de peatones por hora. 81 4.1.4.1 Flujo de peatones por hora en la Calle 16A 81 4.1.4.2 Flujo de peatones por hora en la Calle 16B 82 4.1.4.3 Flujo de peatones por hora en la Calle 16C 82 4.1.4.4 Flujo de peatones por hora en la Calle 17 83 4.1.4.5 Flujo de peatones por hora en la Entrada Éxito 84 4.1.4.1 Flujo de peatones totales por hora en todas las zonas aforadas 85 4.1.5 Flujo total de peatones durante el aforo peatonal en la carrera séptima. 86 4.2 Componentes técnicos de un sistema de baldosas piezoeléctricas. 87 4.2.1 Consumo eléctrico y energía requerida en la carrera séptima 87 4.2.2 Clasificación de los diferentes tipos de baldosas piezoeléctricos 94 4.2.3 Análisis técnico del lote de baldosas necesarias a instalar 98 4.2.4 Almacenamiento de la energía y demás aspectos complementarios del sistema. 102 4.2.5 Instalación y obra civil del sistema piezoeléctrico. 108 4.3 Relación costo beneficio del sistema piezoeléctrico 113 4.3.1 Presupuesto obra civil 114 4.3.2 Presupuesto instalación eléctrica 116 4.2.3 Análisis de relación costo beneficio 118 CONCLUSIONES 121 RECOMENDACIONES 124 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 126 ANEXOS 133 135 p application/pdf T15.18 S168f https://repositorio.udes.edu.co/handle/001/5767 spa Universidad de Santander Facultad de Ingeniería Valledupar - Colombia Ingeniería Industrial Derechos Reservados - Universidad de Santander de Colombia, 2019 info:eu-repo/semantics/closedAccess Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0) https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Energía alternativa Piezoelectricidad Iluminación de bajo consumo Factibilidad Alternative energy Piezoelectricity Energy efficient lighting Feasibility Factibilidad Técnica y Económica de un Sistema de Baldosas Piezoeléctricas Como Fuente de Energía Alternativa Para Iluminación de Bajo Consumo en la Carrera Séptima en la Ciudad de Valledupar Trabajo de grado - Pregrado http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f Text info:eu-repo/semantics/bachelorThesis https://purl.org/redcol/resource_type/TP info:eu-repo/semantics/acceptedVersion Todas las Audiencias Academia de Ciencias de Morelos. (2010). Pisando y generando. Academia de Ciencia de Morelos. Alves, A. H. (2010). Cerámicas piezoeléctricas: funcionamiento y propiedades. Sao Carlos, Brasil. Arenas, C., Rangel, D., Castaño, V., Loa, E., & Vega, M. (2010). Sensores piezoeléctricos de fluoruro de polivinilideno modificado con nanopartículas de sílice para aplicaciones en MEMS. Superf, 20-25. Arias, F. (2006). El proyecto de investigación. Introducción a la metodología científica . Caracas: Episteme. Autosolar. (19 de Abril de 2015). Autosolar. Obtenido de https://autosolar.es/blog/aspectos-tecnicos/como-calcular-la-capacidad-de-las-baterias AutoSolar. (s.f.). Obtenido de https://autosolar.es/inversores Bavaresco, A. (2006). Proceso Metodológico en la Investigación: Cómo hacer un Diseño de Investigación. Maracaibo: EDILUZ bp Global. (2016). bp global. Obtenido de https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/primary-energy.html Brown, L. (1997). 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Proyecciones de población municipales por área 2005 - 2020. El Pilón. (22 de Septiembre de 2016). Valledupar implementará el plan integral de movilidad no motorizada y espacio público. El Pilón. Fukada, E. (2000). History and Recent Progress in Piezoelectric Polymers. IEEE Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Society, 1277-1290. Gallego, J. (1989). Piezoelectric ceramics and ultrasonic transducers. Sci. Instrum. Gobierno de Aragua . (s.f.). Proyectos Aragua. Obtenido de http://proyectos.aragua.gob.ve/descargas/ESTUDIOFACTIBILIDADECON%C3%93MICA.pdf Gómez, G. (2001). Gestionpolis. Obtenido de https://www.gestiopolis.com/evaluacion-financiera-de-proyectos-caue-vpn-tir-bc-pr-cc/ Google Maps. (11 de 01 de 2018). Google Maps. Obtenido de https://www.google.com.co/maps/@10.4756383,73.2448179,3a,75y,133.5h,86.08t/data=!3m6!1e1!3m4!1sR7ZmBJOMH9dJGTD6NP-XVQ!2e0!7i13312!8i6656 Guío, I. F. (25 de 11 de 2009). 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Ceramic Based Intelligent Piezoelectric Enegy Harvesting Device. Sens. Actuators Phys, 213-218. Pereira, A. H. (2010). Cerámicas piezoeléctricas: funcionamiento y propiedades. Sao Carlos, Brasil. Pereira, A. H. (2010). Cerámicas piezoeléctricas: funcionamiento y propiedades. ATCP Engerharia Física. Portal de Desarrollo Humano Local. (s.f.). Portal de Desarrollo Humano Local. Obtenido de http://dhl.hegoa.ehu.es/iedl/Materiales/19_Evaluacion_economica.pdf Rocha, J. I. (2012). Aforo Peatonal. Guadalajara: CUCEI. Rodriguez, A. (2014). Cargador de dispositivos moviles basado en piezoelectricos. Cholula: UDLAP Romero, W., Tiberio Hernández , J., Ibarra , J. C., & Ordoñez, S. (2009). Plataforma de simulación y visualización para el apoyo al análisis y toma de decisiones en proyectos de movilidad urbana. Ingeniería de la Universidad de los Andes. Rubia, Á. G. (2013). La Zancada paso a paso Sistema de Información Ambiental de Colombia. (s.f.). Suelo. 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Factibilidad Técnica y Económica de un Sistema de Baldosas Piezoeléctricas Como Fuente de Energía Alternativa Para Iluminación de Bajo Consumo en la Carrera Séptima en la Ciudad de Valledupar |
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Factibilidad Técnica y Económica de un Sistema de Baldosas Piezoeléctricas Como Fuente de Energía Alternativa Para Iluminación de Bajo Consumo en la Carrera Séptima en la Ciudad de Valledupar Santiago-Quintero, Juan José Jaimes-Fontalvo, William Andrés Mendoza Galvis, Darwin-José Santiago-Quintero, Juan José Jaimes-Fontalvo, William Andrés Energía alternativa Piezoelectricidad Iluminación de bajo consumo Factibilidad Alternative energy Piezoelectricity Energy efficient lighting Feasibility INTRODUCCIÓN 14 CAPITULO l: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 16 1.1 Planteamiento del problema 16 1.1.1 Formulación del problema 20 1.1.2 Sistematización del problema 20 1.2 Objetivos de la investigación 21 1.2.1 Objetivo general 21 1.2.2 Objetivos Específicos 21 1.3 Justificación 21 1.4 Delimitación 24 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 27 2.1 Antecedentes 27 2.2 Marco teórico 34 2.2.1 Energía eléctrica 34 2.2.2 Piezoelectricidad 35 2.2.2.1 Constantes que rigen las propiedades de la piezoelectricidad 38 2.2.3 Aforo peatonal 41 2.2.3.1 Características de aforo peatonal 42 2.2.3.2 Caracterización de flujos peatonales 42 2.2.4 Materiales piezoeléctricos 44 2.2.4.1 Materiales piezocerámicos 45 2.2.4.2 Materiales piezo compuestos 46 2.2.4.3 Materiales piezoeléctricos polímeros 49 2.2.5 Iluminación de bajo consumo 50 2.2.6 Factibilidad técnica y económica 54 2.3 Operacionalización de variables 57 CAPÍTULO III: METODOLOGÍA 59 3.1 Tipo de investigación 59 3.3 Unidad de análisis y técnica de recolección de datos 62 3.3.1 Metodología de recolección de datos: Aforo peatonal. 64 3.4 Validez del instrumento 65 CAPÍTULO IV: RESULTADOS 66 4.1 Flujo promedio de personas 66 4.1.1 Muestreo estadístico 68 4.1.2 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la carrera séptima 70 4.1.2.1 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16A 70 4.1.2.2 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16B 71 4.1.2.3 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16C 72 4.1.2.4 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 17 73 4.1.2.5 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Entrada de Éxito 74 4.1.2.6 Flujo total de peatones hombres, mujeres y niños en la carrera séptima. 75 4.1.3 Flujo de peatones diario. 76 4.1.3.1 Flujo peatonal en la carrera séptima el día lunes 76 4.1.3.2 Flujo peatonal en la carrera séptima el día martes 77 4.1.3.3 Flujo peatonal en la carrera séptima el día miércoles 77 4.1.3.4 Flujo peatonal en la carrera séptima el día jueves 78 4.1.3.5 Flujo peatonal en la carrera séptima el día viernes 79 4.1.3.6 Flujo peatonal total en la carrera séptima de lunes a viernes 80 4.1.4 Flujo de peatones por hora. 81 4.1.4.1 Flujo de peatones por hora en la Calle 16A 81 4.1.4.2 Flujo de peatones por hora en la Calle 16B 82 4.1.4.3 Flujo de peatones por hora en la Calle 16C 82 4.1.4.4 Flujo de peatones por hora en la Calle 17 83 4.1.4.5 Flujo de peatones por hora en la Entrada Éxito 84 4.1.4.1 Flujo de peatones totales por hora en todas las zonas aforadas 85 4.1.5 Flujo total de peatones durante el aforo peatonal en la carrera séptima. 86 4.2 Componentes técnicos de un sistema de baldosas piezoeléctricas. 87 4.2.1 Consumo eléctrico y energía requerida en la carrera séptima 87 4.2.2 Clasificación de los diferentes tipos de baldosas piezoeléctricos 94 4.2.3 Análisis técnico del lote de baldosas necesarias a instalar 98 4.2.4 Almacenamiento de la energía y demás aspectos complementarios del sistema. 102 4.2.5 Instalación y obra civil del sistema piezoeléctrico. 108 4.3 Relación costo beneficio del sistema piezoeléctrico 113 4.3.1 Presupuesto obra civil 114 4.3.2 Presupuesto instalación eléctrica 116 4.2.3 Análisis de relación costo beneficio 118 CONCLUSIONES 121 RECOMENDACIONES 124 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 126 ANEXOS 133 |
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Factibilidad Técnica y Económica de un Sistema de Baldosas Piezoeléctricas Como Fuente de Energía Alternativa Para Iluminación de Bajo Consumo en la Carrera Séptima en la Ciudad de Valledupar |
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Santiago-Quintero, Juan José Jaimes-Fontalvo, William Andrés Mendoza Galvis, Darwin-José Santiago-Quintero, Juan José Jaimes-Fontalvo, William Andrés |
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Energía alternativa Piezoelectricidad Iluminación de bajo consumo Factibilidad Alternative energy Piezoelectricity Energy efficient lighting Feasibility |
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Energía alternativa Piezoelectricidad Iluminación de bajo consumo Factibilidad Alternative energy Piezoelectricity Energy efficient lighting Feasibility |
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2019-01-22 |
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Español |
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Universidad de Santander |
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135 p |
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Trabajo de grado - Pregrado |
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En el mundo actual se evidencia un desmesurado crecimiento de la demanda de energía la cual dispone como fuente principal de recursos no renovables resultando esto en la generación de grandes cantidades de contaminación. Teniendo en cuenta este escenario se estudió la posibilidad de implementar la tecnología piezoeléctrica en un sistema de baldosas para generar energía por medio de la utilización de las pisadas de las personas.
El proyecto se desarrolló con base en la identificación del flujo peatonal de la zona de estudio, la determinación de las características de esta, de los componentes técnicos del sistema y el establecimiento de los diferentes costos asociados a la implementación de este y a la estructura energética vigente. La aplicación de esta información en diferentes modelos permitió obtener de forma precisa la cantidad estimada de energía producida por el sistema, el ahorro generado y el análisis de la viabilidad de la implementación de este.
Por medio de los resultados obtenidos en el análisis de viabilidad se determinó que el sistema de baldosas piezoeléctricas no es factible económicamente, sin embargo, teniendo en cuenta su naturaleza la cual promueve el cuidado del medio ambiente y la concienciación de la población sobre las energías alternativas, se establece que el sistema representa un gran beneficio social por lo que se recomienda su implementación como inversión social a la administración local
In today's world, there is evidence of a disproportionate growth in the demand for energy, which has as a main source not renewable resources, generating large amounts of pollution as well. Bearing this in mind, the possibility of implementing piezoelectric technology in a tile system to generate energy through the use of the footsteps of people was studied
This project was developed based on the pedestrian flow identification inside the studying area; the determination of its characteristics; the technical components of the system and the stating the different costs associated with the implementation thereof, as well as of the current energy structure. The application of this information in different models allowed to conclude, in an accurate way, the estimated amount of energy produced by the system; the savings generated and the analysis of the feasibility of its implementation.
Through the results obtained from the feasibility analysis, it was determined that the piezoelectric tile system is not economically feasible; However, taking into account its essence, which promotes the care of the environment and the population's awareness of alternative energies, it was established that the system represents a great social benefit, so its implementation as a social investment is recommended to the local administration.
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| edition |
1 ed. |
| contents |
INTRODUCCIÓN 14
CAPITULO l: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 16
1.1 Planteamiento del problema 16
1.1.1 Formulación del problema 20
1.1.2 Sistematización del problema 20
1.2 Objetivos de la investigación 21
1.2.1 Objetivo general 21
1.2.2 Objetivos Específicos 21
1.3 Justificación 21
1.4 Delimitación 24
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 27
2.1 Antecedentes 27
2.2 Marco teórico 34
2.2.1 Energía eléctrica 34
2.2.2 Piezoelectricidad 35
2.2.2.1 Constantes que rigen las propiedades de la piezoelectricidad 38
2.2.3 Aforo peatonal 41
2.2.3.1 Características de aforo peatonal 42
2.2.3.2 Caracterización de flujos peatonales 42
2.2.4 Materiales piezoeléctricos 44
2.2.4.1 Materiales piezocerámicos 45
2.2.4.2 Materiales piezo compuestos 46
2.2.4.3 Materiales piezoeléctricos polímeros 49
2.2.5 Iluminación de bajo consumo 50
2.2.6 Factibilidad técnica y económica 54
2.3 Operacionalización de variables 57
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA 59
3.1 Tipo de investigación 59
3.3 Unidad de análisis y técnica de recolección de datos 62
3.3.1 Metodología de recolección de datos: Aforo peatonal. 64
3.4 Validez del instrumento 65
CAPÍTULO IV: RESULTADOS 66
4.1 Flujo promedio de personas 66
4.1.1 Muestreo estadístico 68
4.1.2 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la carrera séptima 70
4.1.2.1 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16A 70
4.1.2.2 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16B 71
4.1.2.3 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 16C 72
4.1.2.4 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Calle 17 73
4.1.2.5 Flujo peatonal de hombres, mujeres y niños en la Entrada de Éxito 74
4.1.2.6 Flujo total de peatones hombres, mujeres y niños en la carrera séptima. 75
4.1.3 Flujo de peatones diario. 76
4.1.3.1 Flujo peatonal en la carrera séptima el día lunes 76
4.1.3.2 Flujo peatonal en la carrera séptima el día martes 77
4.1.3.3 Flujo peatonal en la carrera séptima el día miércoles 77
4.1.3.4 Flujo peatonal en la carrera séptima el día jueves 78
4.1.3.5 Flujo peatonal en la carrera séptima el día viernes 79
4.1.3.6 Flujo peatonal total en la carrera séptima de lunes a viernes 80
4.1.4 Flujo de peatones por hora. 81
4.1.4.1 Flujo de peatones por hora en la Calle 16A 81
4.1.4.2 Flujo de peatones por hora en la Calle 16B 82
4.1.4.3 Flujo de peatones por hora en la Calle 16C 82
4.1.4.4 Flujo de peatones por hora en la Calle 17 83
4.1.4.5 Flujo de peatones por hora en la Entrada Éxito 84
4.1.4.1 Flujo de peatones totales por hora en todas las zonas aforadas 85
4.1.5 Flujo total de peatones durante el aforo peatonal en la carrera séptima. 86
4.2 Componentes técnicos de un sistema de baldosas piezoeléctricas. 87
4.2.1 Consumo eléctrico y energía requerida en la carrera séptima 87
4.2.2 Clasificación de los diferentes tipos de baldosas piezoeléctricos 94
4.2.3 Análisis técnico del lote de baldosas necesarias a instalar 98
4.2.4 Almacenamiento de la energía y demás aspectos complementarios del sistema. 102
4.2.5 Instalación y obra civil del sistema piezoeléctrico. 108
4.3 Relación costo beneficio del sistema piezoeléctrico 113
4.3.1 Presupuesto obra civil 114
4.3.2 Presupuesto instalación eléctrica 116
4.2.3 Análisis de relación costo beneficio 118
CONCLUSIONES 121
RECOMENDACIONES 124
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 126
ANEXOS 133 |
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