Metodología costo efectiva para el diseño de una turbina hidrocinética de eje horizontal
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Date
2014
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Abstract
Chile Posee abundantes recursos energéticos en sus mareas y canales que aún no han sido explotados. Para ponerlos a disposición de pequeñas comunidades e individuos, que es un segmento de mercado que no ha sido abordado al mismo nivel que otros de mayor envergadura, se ha diseñado y manufacturado una turbina hidrocinética de eje horizontal y flujo abierto. Esta tesis se centra en integrar y validar el método de diseño y fabricación utilizado. El dispositivo ha sido diseñado para generar 5kW en el eje de la turbina, que es aproximadamente lo que se puede extraer de flujos abiertos que circulan a 2,5m/s. El método utilizado se basa en modelos matemáticos paramétricos que permiten simular el funcionamiento de los componentes principales de manera individual y luego como un todo. El rotor tiene dos aspas y fue diseñado mediante el método BEM (del inglés Blade Element Momentum) utilizando el perfil NACA0012 como forma hidrodinámica. El generador alterno es monofásico, de flujo magnético radial, y para dimensionarlo se aplicó teoría de circuitos electromagnéticos.La turbina puede ser utilizada para cargar baterías convencionales tras convertir la energía mediante un puente de diodos y estabilizarla en un convertidor DC/DC. La batimetría y la velocidad de flujo abierto son los dos aspectos a considerar para escoger el lugar de operación de la turbina. Se detectaron aspectos del diseño y fabricación de estas turbinas que son más críticos y sobre los cuales hay que profundizar la investigación. Como resultado se obtuvo una turbina que permite validar parcialmente las simulaciones efectuadas. Como pasos futuros se debe perfeccionar la técnica de manufactura de generadores, se deben realizar más pruebas para caracterizar la turbina de manera experimental, por ejemplo en un canal de pruebas estándar y se deben mejorar los software de diseño para hacerlos accesibles a usuarios no expertos.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2014