2014-15

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Trabajos Fin de Grado defendidos en el curso académico 2014-15

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Diseño de los sistemas de mantenimiento y consumos auxiliares mediante energías renovables del Buque Escuela Juan Sebastián Elcano
(2015-06-04) Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Suárez García (advisor), Andrés; Sanjorge Maneiro, Martín
Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo principal simular bajo el entorno de Matlab y de su interfaz gráfica Simulink diferentes fuentes de energía renovables (Hidrogeneración, Aerogeneración y Generación Solar) implementadas en el buque escuela de la Armada Española Juan Sebastián de Elcano. Con este trabajo se pretende dimensionar y comprobar la posible viabilidad técnica de una serie de dispositivos que tranforman la energía presente en la mar, en forma de viento, sol y corrientes y aprovecharlas para generar potencia y contribuir por tanto, al ahorro de combustible utilizado por los generadores auxiliares convencionales que utilizan originalmente hidrocarburos. También por otra parte este trabajo pretende contribuir a la buena imagen de la Armada, demostrando la implicación de la misma con la investigación y la concienciación ambiental por el uso de energías no contaminantes. Como resultado y a continuación se pormenorizan el trabajo hecho y el interfaz resultante en el que se demuestra la viabilidad de instalación de energias renovables el almacenamiento en baterías de LiFePO 4 y el ahorro que generaría.
Diseño de un generador eléctrico mediante hidrógeno eólico y pila de combustible en la ENM
(2015-06-04) Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Suárez García (advisor), Andrés; Romero González, Jesús
La energía eólica es utilizada generalmente en la red eléctrica. Sin embargo dicho uso no es demasiado eficiente, puesto que para adaptar la energía eléctrica a las características de la red, es necesario rectificarla en un proceso que disminuye su eficiencia energética. Además su uso estaría limitado a las necesidades energéticas de la red eléctrica. Por otra parte, el almacenamiento de esta energía eléctrica es problemático, ya que el método tradicional es utilizando baterías, pero dichos sistemas están muy limitados tanto en capacidad, vida útil y precio. Otro método de almacenamiento posible sería mediante la obtención de hidrógeno a través de la electrólisis. Dicho proceso permite utilizar la corriente eléctrica de forma más eficiente y transformar agua en hidrógeno. A posteriori dicho hidrógeno podrá ser reconvertido en energía eléctrica mediante una pila de combustible. En este trabajo de fin de grado se propone la simulación y obtención de resultados de un generador eléctrico de pila de combustible, utilizando la energía eléctrica procedente de generadores eólicos ubicados en la ENM.
Diseño de un planta potabilizadora portable a base de luz ultravioleta y energía fotovoltaica de uso militar
(2015-06-04) Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Maceiras Castro (advisor), Rocío; de la Mota Gallego, Sergio
Hoy en día el agua potable no es algo tan común como se está acostumbrado a pensar en Occidente, hay mucha gente que no puede acceder a ella. El proyecto de fin de grado que aquí se presenta, trata acerca del diseño de una planta de agua potabilizadora portable a base de luz ultravioleta y energía fotovoltaica para un uso final militar. El fin es que los militares puedan acceder a una vía de agua potable durante la realización de las misiones en el extranjero en países donde sus habitantes no dispongan de este medio. Para su desarrollo, en primer lugar se hace referencia la situación en la que se encuentra el agua dulce que puede ser consumida por el ser humano. Se comienza buscando filtros para realizar las etapas de adsorción y filtración. A continuación, se han seleccionado los elementos que van a ser utilizados para el diseño de la planta potabilizadora, entre los que cabe destacar la lámpara de luz ultravioleta y los paneles solares que aportan energía para su funcionamiento. Los paneles fotovoltaicos van a ser de dos tipos, unos rígidos fijados al remolque y otros flexibles que se podrían ser transportados y utilizados si lo situación lo requiriese. Para otorgarle al sistema la posibilidad de almacenar energía con la intención de utilizarla en momentos cuando la luz solar no incida con suficiente fuerza, se añade al sistema un conjunto de baterías. Además, para concluir dicho trabajo, se ejecuta una búsqueda del resto de los elementos que formarán parte de la planta potabilizadora: inversor de corriente y regulador de la carga solar. A continuación se muestra el diseño de la planta potabilizadora montada como un remolque para los vehículos de Infantería de Marina y de Ejército de Tierra, todo ya incluido en el interior del remolque. Para concluir con el trabajo se desarrolla un estudio de la viabilidad de uso en diversas partes del planeta, eligiendo 3 zonas: la primera con mucha irradiación, Chile, la segunda con una irradiación media, Madrid, y para terminar una zona con poca irradiación, Noruega.
Diseño de un sistema portable de desalinización de agua de supervivencia marina para consumo humano mediante energía solar fotovoltaica mediante ósmosis inversa
(2015-06-03) Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Amezcua Fernández, Pablo
Este trabajo fin de grado tiene un único objetivo, el diseño de un sistema de obtención de agua dulce en situaciones de supervivencia marina mediante ósmosis inversa utilizando energía fotovoltaica. A lo largo de los capítulos se realiza una descripción teórica de cada uno de los elementos que conforman este sistema de supervivencia, así como, su desarrollo con el paso de los años. A su vez se seleccionan elementos existentes en el mercado teniendo en cuenta tanto sus características físicas como funcionales. Se dimensiona la batería, el panel fotovoltaico y el regulador de carga con los datos de radiación solar recibida en la provincia de Pontevedra, basándose este cálculo en las necesidades básicas de agua para el ser humano. Para el estudio, se seleccionó una de las balsas salvavidas embarcada en los buques de la Armada, esta balsa tiene una capacidad para doce tripulantes. Posteriormente se explica detalladamente cada elemento perteneciente al desalinizador, como se dispondría a bordo de la balsa salvavidas, sus capacidades de funcionamiento y limitaciones. Finalmente se realiza un estudio económico de la inversión que supondría la adquisición del equipo diseñado.
Diseño de una planta eléctrica para propulsión eléctrica del Buque Escuela Juan Sebastián Elcano
(2015-06-04) Suárez García (advisor), Andrés; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Piñeiro Vilar, Lorenzo
El Buque Escuela (B/E) Juan Sebastián Elcano es un bergantín-goleta cuya función principal radica en hacer un viaje de instrucción para los futuros oficiales de la Armada. Este buque hace parte de su navegación a vela, pero por motivos de condiciones meteorológicas y para cumplir unas fechas concretas de llegada a puerto establecidas de antemano, necesita el uso de un motor diésel. Actualmente el mundo avanza en la dirección de la protección medioambiental y la eficiencia energética, dónde no encaja este tipo de propulsión. Hoy en día está más que demostrado las ventajas que tiene la propulsión eléctrica sobre la diésel no solo desde el punto de vista de la eficiencia energética, sino también por el confort de la ausencia de ruidos, vibraciones y humos; y por la versatilidad de su ubicación. El presente Trabajo Fin de Grado (TFG) tiene como objetivo el estudio de viabilidad de la propulsión eléctrica para el buque anteriormente descrito. Este trabajo tiene como fin conseguir mayor eficiencia energética y mayor protección medioambiental, eliminando el empleo de combustibles fósiles. Existen otros tipos de energía que permiten cumplir estos requisitos, pero la energía eléctrica está ampliamente desarrollada para el empleo en la propulsión naval. Para conseguir la propulsión eléctrica del B/E Juan Sebastián Elcano se tuvieron en consideración diversas características del barco. Ente otras, se pretende que la nueva propulsión cumpla como mínimo las mismas funciones que la anterior, para realizar su objetivo como lo ha hecho hasta la fecha. Esto implica cumplir con la potencia y autonomía necesarias. Sin embargo, tenemos muchos aspectos que limitan esto como espacio, peso y las limitadas características de almacenamiento de las baterías actuales. Finalmente, se consideró el uso de las energías renovables. Al intentar asumir la autonomía del buque mediante el empleo de baterías comerciales, se presentó la imposibilidad de hacerlo por motivos de espacio. A continuación, se redujeron las expectativas asumiendo únicamente el trayecto de mayor consumo y suponiendo la recarga completa de las baterías en puerto. Aun así, no fue suficiente y se calculó la potencia fotovoltaica para suplir el déficit, pero no existe superficie suficiente para colocar los paneles solares que generen tal potencia. En resumen, se llega a la conclusión de que la instalación eléctrica del B/E Juan Sebastián Elcano es totalmente inviable económicamente. Además, no es viable con las tecnologías planteadas cumplir su autonomía. Aun así, tiene muchas otras ventajas como el funcionamiento con cero emisiones a la atmósfera y la ergonomía de la ausencia de ruidos y vibraciones. Una posible solución para solventar el problema del déficit, puede ser reduciendo la distancia de los trayectos o flexibilizando el día de entrada en puerto.
Estudio de la viabilidad de conversión de la planta motriz de las lanchas de instrucción a motor eléctrico alimentado con baterías de LiFePO4
(2015-06-04) Suárez García (advisor), Andrés; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Morillas Medina, José Miguel
Los alumnos de Cuerpo General de la Escuela Naval Militar de Marín realizan una de sus más exigentes actividades de instrucción y adiestramiento a bordo de las Lanchas de Instrucción, con el fin de familiarizarse con las futuras tareas que tendrán que desempeñar a lo largo de su profesión militar. Este tipo de lanchas Rodman-66 son propulsadas por un motor diésel alimentado por dos depósitos de combustible fósil. El presente Trabajo de Fin de Grado estudiará la viabilidad de reemplazar la planta motriz diésel por una eléctrica. Dicha conversión llevará asociado un cambio en el abastecimiento energético sustituyendo los dos depósitos de combustible fósil por baterías LiFePO 4 . Esta clase de baterías cuenta con una tecnología madura y desarrollada, utilizada principalmente en los alumbrados de emergencia, sistemas de energía solar y vehículos eléctricos. Para poder realizar el trabajo, se estudiarán las necesidades energéticas y de potencia para las tareas realizadas por dichas embarcaciones, así los emplazamientos de los diferentes elementos que conformaran la planta motriz eléctrica. Además, se estudiará su viabilidad económica, teniendo en cuenta entre otros factores su instalación y mantenimiento. En el estudio, se dispondrán de los datos de las rutas realizadas por las lanchas, así como de sus planos de construcción. Entre los datos de las travesías figuran las distancias, velocidades y aceleraciones de los diferentes tramos que las conforman. Como se podrá ver en los sucesivos apartados, podremos comprobar que la energía que produce el combustible fósil es mucho mayor que la que puede proporcionar las baterías LiFePO 4. Esto ha supuesto unos cambios en los cálculos iniciales. Por un lado por la falta de espacio disponible y por otro lado se ha dimensionado para salidas normales, en las que no están más de cuatro horas en la mar. Con vistas al futuro, ya que la densidad energética de las baterías LiFePO 4 es mucho menor que la de los combustibles fósiles, se expone la posibilidad para trabajos de fin de grado posteriores, en los que la sustitución de la planta motriz por una eléctrica, estén alimentados por pilas de hidrogeno o en su defecto por nuevas tecnologías, como pueden ser las nuevas baterías de cinc-aire.
Obtención de biodiesel a partir de aceite de cocina usado de la ENM
(2015-06-01) Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Barros Piñeiro, Xian
La finalidad de este trabajo es la obtención de biodiesel a partir de aceite usado de la cocina de la Escuela Naval Militar. Esto se realizará mediante una reacción de transesterificación, utilizando metanol como alcohol para llevar a cabo la reacción, y un catalizador básico, concretamente el hidróxido de potasio. Se realizarán diversas experiencias, variando los parámetros de temperatura y tiempo de reacción, para encontrar el más idóneo para el proceso. Aunque esta es una reacción relativamente rápida, todavía dura varias horas, por tanto es necesario aplicar algún método para acelerarla. Por ello, para obtener mejores tiempos de reacción, se realizará la misma en un baño de ultrasonidos. La aplicación de ultrasonidos consigue acelerar este proceso generando en la misma burbujas de cavitación.
Obtención de diésel a partir de aceite usado de buques
(2015-06-04) Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor Ángel; Morales Yedra, Francisco Javier
de esta materia prima, por lo que en la actualidad sigue siendo un recurso difícilmente prescindible. El uso en particular del aceite como recurso procedente del petróleo y objeto de este proyecto, podemos encontrarlo en un amplio espectro de campos como puede ser la mecánica, hidráulica... Este proyecto tiene como objetivo, fijar un método para dar un valor añadido a productos cuya vida útil ha finalizado. En particular, se pretende como vía primaria, obtener un método para reutilizar y reciclar el aceite usado que podríamos obtener de motores marinos de los buque y demás maquinaria que dispone la Armada Española en sus arsenales para obtener un segundo producto como es el diésel, que sería totalmente reutilizable. Como segunda aplicación, este proyecto a su vez intentará aportar una solución para reducir el gasto que supone el tratamiento de residuos una vez que finaliza su vida útil. De esta manera, la Armada Española sería autosuficiente a la hora de gestionarlos, no siendo así necesaria la participación de una empresa privada y reduciendo por tanto los costes ocasionados por este servicio.

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