KOBE PORT TOWER Integrantes:
INDICE
INTRODUCCIÓN El avance de la arquitectura de la mano con la ingeniería ha tenido un gran avance en el último siglo, prueba de ello son las colosales y magnificas construcciones e infraestructuras que hoy en día existen alrededor de todo el mundo. Una de las construcciones más impresionantes que existe es la Torre de Kobe (Kobe Port Tower), su diseño está inspirado en el tambor tradicional japonés Okedo-daiko y está considerado como una de las estructuras modernas más bella de Japón. Esta infraestructura muy particular llama la atención ya que emula la forma de un hiperboloide de una hoja, otro factor que hace que esta obra sea una de las más hermosas es que por las noches brinda un espectáculo visual gracias a la iluminación a lo largo y ancho de toda su estructura, esta iluminación varía según la época de año lo que lo hace más interesante. Debido al espectáculo de luces que se brinda, por las noches el consumo de energía eléctrica se incrementa radicalmente, por esta razón, se desea implementar un panel solar para almacenar la energía solar y por las noches utilizar esta energía recolectada para la iluminación.
OBJETIVOS Diseñar un panel solar que pueda recolectar la mayor cantidad de energía para que esta se pueda utilizar para iluminar la torre por las noches y con esto disminuir los gastos del edificio en consumo de energía eléctrica. A su vez, este panel solar se debe colocar en la parte superior de la estructura sin afectar el diseño o en todo caso colocar un panel que posea un diseño arquitectónico creativo e innovador. Además, debemos tener en cuenta que la estructura no debe ser muy pesada ya que podría representar un peligro para la torre, por ello después de a lgunos estudios realizados se llegó a la conclusión que el peso del panel en conjunto no debe sobrepasar las 4 toneladas.
PROBLEMA
DESARROLLO La estructura es de un hiperboloide de una hoja y tiene una altura de 108m.
La torre se puede representar de la siguiente forma: Limitada por dos planos paralelos: Z=0 Z = 108 Y el Hiperboloide de una hoja que le da su forma característica: −60 + 25 25 (20 √ 0 )
=1
Donde x, y, z están dados en metros.
EL PANEL QUE SE DESEA AGREGAR A LA ESTRUCTURA: El panel elegido tiene una forma muy particular y fuera de lo común, además a diferencia de los paneles convencionales que son planos, este tiene forma de una especie de esfera hueca. Con este diseño se busca que no solo se absorba la energía solar, sino que también al estar en una zona de vientos como lo es Japón esta produzca energía eólica. Es decir, nuestro panel no solo funcionará como panel solar, sino que al incrustarle un eje giratorio y con su forma de esfera hueca girará y generará energía eólica con ello absorberá la energía solar las cuales posteriormente serán transformadas en energía eléctrica para ser utilizada en la iluminación de la torre.
DETALLES DE LOS COMPONETES DE LA ESTRUCTURA Al estar compuesta por dos partes, se detallará las estructuras (panel y columna) por separado:
PANEL El panel está limitado por las siguientes graficas:
X2 + y2 + z2 = 102
X2 + y2 = z2
El plano xy
FALTA DIBUJO
D = {(ρ, θ, Ø) / 0≤ θ ≤ 2 π;
≤Ø≤ ; 0≤ ρ ≤ 10} 4 2
Donde x, y, z están dados en metros.
COLUMNA -
El eje que se incrustará en el medio del panel tendrá forma de un cilindro circular el cual está definido por la siguiente ecuación:
X2 + y2 = 22
-
Además, este eje que hará girar el panel para generará energía eólica tendrá una altura de 16 metros partiendo desde la parte más alta de la torre.
FALTA DIBUJO
CALCULO DE LA MASA DE LA ESTRUCTURA POR SEPARADO Por motivos de seguridad la masa de la estructura que se quiere adicionar; es decir, el panel y la columna que la soportara no debe tener una masa mayor a 4 toneladas. PANEL
Teniendo en cuenta que la densidad del panel está dada por, ρ (x, y, z) = 1. Además, la masa se mide en Kg. Calculo de la masa del Panel: Proyección del panel
Descripción: D = {(r, θ, z) / 0 ≤ r ≤ 2; 0 ≤ θ ≤ 2 π; 0 ≤ z ≤ 16} Calculo de su masa:
RESOLVER POR FA = 1480.96
COLUMNA El material de la columna que soportara el panel es un material más ligero que el concreto y su densidad está dada por: ρ (x, y, z) = 10 Además, la masa se mide en Kg. PROYECCION DE LA COLUMNA
Descripción:
D = {(r, θ, z) / 0 ≤ r ≤ 2; 0 ≤ θ ≤ 2 π; 0 ≤ z ≤ 16 } Calculo de su masa:
RESOLVER POR FA = 2010.62 LA MASA TOTAL DEL PANEL SOLAR SERA DE: Masa total = Masa de panel +Masa de columna Masa total = 1480.96 + 2010.62 = 3491.58 kg = 3.49158 T La masa de toda la estructura que se desea agregar no sobre pasa el límite permitido que era de 4 toneladas, por lo que el proyecto si procediese.
FORMA FINAL DEL RECOLECTOR DE ENERGIA SOLAR Y EOLICO:
DIBUJAR MAS CHEVERE Y MEDIDAS
