Desarrollo de un banco didáctico para modelo de turbina eólica de eje vertical

El uso del teorema Π de Buckingham permite el reconocimiento de variables de interés en estudios con modelos en túneles de viento. Con esto se logra replicar y reducir prototipos en modelos de laboratorio para la medición de valores geométricos, dinámicos y cinemáticos. En el siguiente documento se...

Full description

Autores:
Rodríguez Díaz, Juan Camilo
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad Santo Tomás
Repositorio:
Repositorio Institucional USTA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.usta.edu.co:11634/37748
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/11634/37748
Palabra clave:
Mechanical Design.
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description El uso del teorema Π de Buckingham permite el reconocimiento de variables de interés en estudios con modelos en túneles de viento. Con esto se logra replicar y reducir prototipos en modelos de laboratorio para la medición de valores geométricos, dinámicos y cinemáticos. En el siguiente documento se presenta el desarrollo matemático y mecánico de un rotor Darrieus H para un banco eólico didáctico de eje vertical. La creación de dicho modelo se basa en la reducción de un prototipo existente, las dimensiones del modelo se muestran en ecuaciones paramétricas determinadas por medio del teorema Pi Buckingham, de la misma manera se muestra un diseño CAD del rotor con las dimensiones calculadas, el diseño y del túnel de viento y de la estructura que soporta dichas cargas. La construcción de rotor se centró principalmente en la elaboración de los perfiles aerodinámicos, que se realizaron en el centro de mecanizado de los laboratorios de la facultad de Ingeniería Mecánica de la universidad Santo Tomas Tunja. Se mecanizaron tres alabes sobre bloques macizos de fundición de aluminio. Una vez finalizado este proceso se siguió con el montaje y ensamble de las diferentes piezas que componen al rotor. Finalmente, la puesta en marcha del equipo y la realización de mediciones sobre diferentes variables de flujo seleccionadas por medio de un variador de velocidad conectado a un ventilador extractor ubicado en la parte posterior del banco.
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La creación de dicho modelo se basa en la reducción de un prototipo existente, las dimensiones del modelo se muestran en ecuaciones paramétricas determinadas por medio del teorema Pi Buckingham, de la misma manera se muestra un diseño CAD del rotor con las dimensiones calculadas, el diseño y del túnel de viento y de la estructura que soporta dichas cargas. La construcción de rotor se centró principalmente en la elaboración de los perfiles aerodinámicos, que se realizaron en el centro de mecanizado de los laboratorios de la facultad de Ingeniería Mecánica de la universidad Santo Tomas Tunja. Se mecanizaron tres alabes sobre bloques macizos de fundición de aluminio. Una vez finalizado este proceso se siguió con el montaje y ensamble de las diferentes piezas que componen al rotor. Finalmente, la puesta en marcha del equipo y la realización de mediciones sobre diferentes variables de flujo seleccionadas por medio de un variador de velocidad conectado a un ventilador extractor ubicado en la parte posterior del banco.The use of Buckingham's Π theorem allows the recognition of variables of interest in studies with models in wind tunnels. With this, it is possible to replicate and reduce prototypes in laboratory models for the measurement of geometric, dynamic and kinematic values. The following document presents the mathematical and mechanical development of a Darrieus H rotor for a didactic vertical axis wind bank. The creation of said model is based on the reduction of an existing prototype, the dimensions of the model are shown in parametric equations determined by means of the Pi Buckingham theorem, in the same way a CAD design of the rotor with the calculated dimensions is shown, the design and the wind tunnel and the structure that supports said loads. The rotor construction was mainly focused on the elaboration of the aerodynamic profiles, which were carried out in the machining center of the laboratories of the Faculty of Mechanical Engineering of the Santo Tomas Tunja University. Three blades were machined on solid cast aluminum blocks. Once this process was finished, the assembly and assembly of the different parts that make up the rotor were continued. Finally, the start-up of the equipment and the performance of measurements on different flow variables selected by means of a variable speed drive connected to an extractor fan located at the rear of the bench.Ingeniero MecánicoPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería MecánicaFacultad de Ingeniería MecánicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de un banco didáctico para modelo de turbina eólica de eje verticalMechanical Design.Pi Buckingham.Reynolds number.Eolic bench.Darrieus.Diseño mecánico.Pi Buckingham.Número de Reynolds.Banco eólico.Darrieus.Trabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA TunjaRoldan Castro, Nelson Javier; Isaza Pareja, Mario León y Olaya Dávila, Mauricio. Desarrollo de una máquina eólica de doble turbina de eje vertical para la generación de energía en un auto eléctrico., Corporación Industrial Minuto de Dios, 2015, 10 pGeovo Coronado., & González Díaz. (2015). Diseño y modelamiento de la geometría del perfil alar de un aerogenerador, basado en las condiciones de viento presente en el departamento de córdoba para la generación de potencia, 91 pYunus Cengel. y John Cimbala. Mecánica de Fluidos, Fundamentos y Aplicaciones. Cuarta ed. 2018, p 308.Juan Carlos Serrano Collazo. Desarrollo de un banco de ensayo para la evaluación de las prestaciones de aerogeneradores de pequeña potencia. Universidad Politécnica de Cartagena, 2011. pp. 48-58.Maria del Mar. Ley de Faraday | Inducción Electromagnética . [En línea]. espaciociencia.com. (03/06/). Disponible en: https://espaciociencia.com/ley-de-faraday-induccion-electromagnetica/Anemómetro, ¿Qué es un Anemómetro? [En línea]. Materiales de Laboratorio. 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Análisis Dimensional, Universidad de Oviedo, Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Gijón, 2004, p3Arregui de la Cruz, Francisco, et al. Apuntes de mecánica de fluidos. Editorial Universitat Politècnica de València, 2017.Mecanica De Fluidos Robert Mott 6ta Edicion. Mecanica De Fluidos Robert Mott 6ta Edicion.Domingo i Melgosa. Estudio teórico–experimental de un sistema de disipación de energía poco habitual al pie de una caída de agua, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, 2005, pp 9-13ORIGINAL2021juancamilorodriguezdiaz.pdf2021juancamilorodriguezdiaz.pdfDocumento Principalapplication/pdf6020229https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/1/2021juancamilorodriguezdiaz.pdf541cc9fabc2c51701ee4c2b2ff4c9dcbMD51open accessCarta aprobación facultad.pdfCarta aprobación facultad.pdfCarta aprobación facultad.application/pdf121525https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/2/Carta%20aprobaci%c3%b3n%20facultad.pdf05d26524ed5965de0a28997fc71bd358MD52metadata only accessCarta derechos de autor.pdfCarta derechos de autor.pdfCarta derechos de autor.application/pdf292641https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/3/Carta%20derechos%20de%20autor.pdfb18b78dae2b1fb594350a8524477a678MD53metadata only accessCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/4/license_rdf217700a34da79ed616c2feb68d4c5e06MD54open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8807https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/5/license.txtaedeaf396fcd827b537c73d23464fc27MD55open accessTHUMBNAIL2021juancamilorodriguezdiaz.pdf.jpg2021juancamilorodriguezdiaz.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3890https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/6/2021juancamilorodriguezdiaz.pdf.jpg81be8c8285cd10b033ae76d92bad19dfMD56open accessCarta aprobación facultad.pdf.jpgCarta aprobación facultad.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8745https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/7/Carta%20aprobaci%c3%b3n%20facultad.pdf.jpg713d28a13f98ea197cc4765b223d63dbMD57open accessCarta derechos de autor.pdf.jpgCarta derechos de autor.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8659https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/37748/8/Carta%20derechos%20de%20autor.pdf.jpg929d2e7305da85ca4f5ad8d55eaa47f4MD58open access11634/37748oai:repository.usta.edu.co:11634/377482022-12-25 03:14:37.67open accessRepositorio Universidad Santo Tomásrepositorio@usantotomas.edu.coQXV0b3Jpem8gYWwgQ2VudHJvIGRlIFJlY3Vyc29zIHBhcmEgZWwgQXByZW5kaXphamUgeSBsYSBJbnZlc3RpZ2FjacOzbiwgQ1JBSS1VU1RBCmRlIGxhIFVuaXZlcnNpZGFkIFNhbnRvIFRvbcOhcywgcGFyYSBxdWUgY29uIGZpbmVzIGFjYWTDqW1pY29zIGFsbWFjZW5lIGxhCmluZm9ybWFjacOzbiBpbmdyZXNhZGEgcHJldmlhbWVudGUuCgpTZSBwZXJtaXRlIGxhIGNvbnN1bHRhLCByZXByb2R1Y2Npw7NuIHBhcmNpYWwsIHRvdGFsIG8gY2FtYmlvIGRlIGZvcm1hdG8gY29uCmZpbmVzIGRlIGNvbnNlcnZhY2nDs24sIGEgbG9zIHVzdWFyaW9zIGludGVyZXNhZG9zIGVuIGVsIGNvbnRlbmlkbyBkZSBlc3RlCnRyYWJham8sIHBhcmEgdG9kb3MgbG9zIHVzb3MgcXVlIHRlbmdhbiBmaW5hbGlkYWQgYWNhZMOpbWljYSwgc2llbXByZSB5IGN1YW5kbwptZWRpYW50ZSBsYSBjb3JyZXNwb25kaWVudGUgY2l0YSBiaWJsaW9ncsOhZmljYSBzZSBsZSBkw6kgY3LDqWRpdG8gYWwgdHJhYmFqbyBkZQpncmFkbyB5IGEgc3UgYXV0b3IuIERlIGNvbmZvcm1pZGFkIGNvbiBsbyBlc3RhYmxlY2lkbyBlbiBlbCBhcnTDrWN1bG8gMzAgZGUgbGEKTGV5IDIzIGRlIDE5ODIgeSBlbCBhcnTDrWN1bG8gMTEgZGUgbGEgRGVjaXNpw7NuIEFuZGluYSAzNTEgZGUgMTk5Mywg4oCcTG9zIGRlcmVjaG9zCm1vcmFsZXMgc29icmUgZWwgdHJhYmFqbyBzb24gcHJvcGllZGFkIGRlIGxvcyBhdXRvcmVz4oCdLCBsb3MgY3VhbGVzIHNvbgppcnJlbnVuY2lhYmxlcywgaW1wcmVzY3JpcHRpYmxlcywgaW5lbWJhcmdhYmxlcyBlIGluYWxpZW5hYmxlcy4K