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Desarrollo de un prototipo de pico-generación eléctrica
Juan Camilo Sierra
Universidad de los Andes
Facultad de ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
Bogotá D.C, Colombia
Mayo 2013
Desarrollo de un prototipo de pico-generación eléctrica
Proyecto de Grado
Juan Camilo Sierra
Asesor:
Álvaro Enrique Pinilla, PhD, MSc
Universidad de los Andes
Facultad de ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
Bogotá D.C, Colombia
Mayo 2013
Contenido Resumen ........................................................................................................................... 4
Introducción ....................................................................................................................... 6
Objetivos ............................................................................................................................ 7
Objetivos específicos ..................................................................................................... 7
Selección de motor-generador eléctrico ............................................................................. 8
Principio de operación de un motor o generador eléctrico de corriente directa ............... 8
Motores eléctricos escogidos ......................................................................................... 9
Caracterización motores eléctricos ............................................................................... 10
Caracterización de motores eléctricos como generadores ........................................... 12
Diseño de turbina axial .................................................................................................... 14
Preliminares de diseño ................................................................................................. 14
Diseño de turbina axial tipo Kaplan .............................................................................. 16
Manufactura Turbina .................................................................................................... 20
Ensamble de sistema de pico-generación de energía ...................................................... 23
Construcción de Accesorio PVC ................................................................................... 23
Diseño de eje ............................................................................................................... 24
Ensamble prototipo ...................................................................................................... 24
Pruebas del prototipo de pico-generación de energía eléctrica .............................................. 25
Banco de pruebas prototipo ...................................................................................................... 25
Resultado Pruebas prototipo ........................................................................................ 27
Análisis de resultados .................................................................................................. 33
Conclusiones ................................................................................................................... 34
Bibliografía ....................................................................................................................... 35
Resumen
El presente proyecto de grado surge como alternativa de generación de energía
eléctrica aprovechando la energía hidráulica disponible en pequeños afluentes
hídricos. Una primera aproximación hacia el problema, lleva al diseño e
implementación de un sistema hidroeléctrico, que debido a sus características de
tamaño y potencia es clasificado como un sistema de pico-generación de energía.
Este sistema funciona en condiciones de laboratorio haciendo uso de la energía
hidráulica disponible en una tubería PVC de 2”.
El prototipo surge con la unión de dos elementos principales: una turbina axial tipo
Kaplan y un motor eléctrico utilizado como generador eléctrico. La turbina está
diseñada para funcionar dentro de una tubería de 2 pulgadas de PVC RDE 21 y su
punto óptimo de operación está diseñado en un régimen de velocidades de 3000
RPM con un caudal de 6 l/s. La manufactura de la turbina realizó por medio de la
técnica de prototipado rápido en primer lugar y de manera consecuente la turbina
fue maquinada en bronce en un centro de mecanizado. La turbina en bronce
presentó mejores resultados; con ella el sistema logró generar un pico máximo de
25W eléctricos.
El otro pilar fundamental del sistema, es el uso de un motor de corriente directa
como generador eléctrico. Esta idea de usar un motor eléctrico como generador
eléctrico surge de observar que los principios físicos que gobiernan ambas
máquinas de conversión de energía son esencialmente los mismos. En este caso,
como generador se escogió un motor de corriente directa, de imanes permanentes
y con escobillas, con una potencia nominal de salida igual a 25W mecánicos y una
velocidad angular nominal de 3500 RPM.
El resultado de la unión de estos dos elementos y de la adaptación de diferentes
accesorios comerciales de PVC, es un prototipo de pico-generación hidro-eléctrica
capaz de generar 20 vatios eléctricos con una eficiencia en conversión de energía
superior al 25%.
Este proyecto es un primer paso en la investigación de este tipo de tecnologías. El
desarrollo de estas permitiría aprovechar el potencial hidroeléctrico disponible en
Colombia de manera sencilla, eficiente y económica.
Agradecimientos
A mi madre, mi padre y familiares que siempre estuvieron apoyándome en este proceso.
A Álvaro Pinilla que fue el guía durante este desarrollo.
A los técnicos de laboratorio siempre dispuestos a colaborar
Introducción
La necesidad de suplir energía eléctrica es inminente y necesaria para el estilo de
vida actual. La creciente demanda de energía eléctrica ha llevado a las ciencias e
ingenierías a desarrollar sistemas de conversión de energía cada vez más
eficientes energéticamente y rentables económicamente. Sin embargo estos
desarrollos están orientados a la generación de grandes cantidades de energía
eléctrica y en consecuencia necesitan de un gran potencial hidráulico disponible
en las zonas donde se pueda implementar. En Colombia existe gran potencial
hidroeléctrico observado desde toda escala de generación eléctrica, es por esto
que el desarrollo de una tecnología capas de operar en las condiciones hidráulicas
que ofrecen pequeños afluentes es llamativo y se hace indispensable (Plata,
2012).
Actualmente las grandes hidroeléctricas suplen más de la mitad de las
necesidades eléctricas del país (Pinilla, 2012). Pero aun así existen zonas, que
con un potencial hídrico importante no están en condiciones de generar
electricidad a partir del agua dada la carencia de tecnologías que lo permitan y en
consecuencia se ven obligados a utilizar maquinaria diésel para suplir su
necesidad. En estos casos utilizar la energía hidráulica disponible, significa reducir
gastos de operación y mantenimiento, y también generar energía eléctrica de
manera limpia.
Con el fin de suplir esta necesidad de energía eléctrica, se propone el diseño,
manufactura y caracterización, en condiciones de laboratorio de un prototipo de
sistema de pico-generación de energía eléctrica, que pueda ser utilizado de
manera sencilla. El sistema debe ser capaz de suministrar cantidades de energía
suficientes para alimentar de manera constante un bombillo fluorescente o para
cargar baterías de celulares. La eficiencia de operación de este prototipo de pico-
generador estará limitada por las características de caudal y energía por unidad de
masa de las condiciones de laboratorio.
Objetivos
• Diseñar, fabricar y caracterizar el prototipo de un sistema de pico-
generación de energía eléctrica, producto del ensamble entre una turbina
axial hidráulica y un motor de corriente directa, que pueda suministrar una
potencia de 20 W eléctricos.
Objetivos específicos
• Caracterizar el comportamiento de diferentes motores eléctricos de
corriente directa como generadores eléctricos.
• Diseñar y fabricar una turbina hidráulica axial con diámetro nominal de 2
pulgadas.
• Integrar de manera satisfactoria la turbina axial hidráulica con el eje del
motor eléctrico para generar el prototipo del sistema de pico-generación de
energía.
• Caracterizar el sistema de pico-generación eléctrica
Selección de motor-generador eléctrico
Principio de operación de un motor o generador eléctrico de corriente
directa
Un motor eléctrico transforma la energía eléctrica en energía mecánica rotacional.
Esta conversión de energía se da bajo las leyes de electromagnetismo que
relacionan la fuerza electromotriz generada por el movimiento de un conductor
entre las líneas de flujo de un campo magnético fuerte (Beaty, 2000). Que para el
caso de una maquina roto-dinámica está definida como:
Donde es la fuerza electromotriz, B es la magnitud del campo magnético
generado por los imanes, L es la longitud del conductor, V es la velocidad lineal a
la que se mueve el conductor y es el ángulo entre la dirección de la velocidad y
la dirección del campo magnético..
En este caso se sabe que la potencia eléctrica se obtiene multiplicando la fuerza
electromotriz por la cantidad de corriente que pasa por el conductor de longitud
.
Además se sabe que:
Donde es la fuerza. La fuerza de Lorentz es la fuerza que hace un campo
magnético sobre un elemento conductor que lleva una corriente (Hogan, 2011).
Suponiendo que los vectores de dirección del flujo de corriente y de la velocidad
del conductor son perpendiculares a las líneas de flujo del campo magnético, se
tiene que:
Por lo cual se tiene, en un sistema ideal que no presente deficiencias en
conversión de energía qué:
En una máquina roto-dinámica se tiene que:
Por lo cual
Donde es el radio de giro del elemento conductor. Se observa que en esta
ecuación no existe una dirección definida. Es decir que esta igualdad permite
transformar energía mecánica en energía eléctrica y viceversa. Así se comprueba
que teóricamente es posible utilizar un motor eléctrico de corriente directa como
generador.
Motores eléctricos escogidos
En el caso de los motores eléctricos a analizar, el campo magnético es
generado por un juego de imanes permanentes ubicados en el estator, es decir en
la parte externa del motor. La longitud del conductor es maximizada haciendo
varios circuitos sobre el rotor. La fuerza electro-motriz es impuesta por la fuente
de alimentación del motor.
Para elegir el motor adecuado para su uso como generador, se compraron 4
motores de corriente directa, de imanes permanentes y con escobillas,
comercialmente disponibles, con potencias mecánicas nominales entre 50W y
70W y con eficiencias en conversión de energía reportadas por el fabricante que
oscilan entre 60% y 75%. Los motores y sus características principales se
muestran en la Imagen 1 y en la Tabla 1.
Imagen 1. Motores probados como generadores eléctricos.
Item Marca Referencia Potencia Nominal
[W] Eficiencia
1 Johnson Electric
3A1761 60 58,20%
2 Johnson Electric
HC683XLLG-020 69 74%
3 Balsal Motors
RS 550pf 77 60%
4 HTI
Motors 42 B 85 63%
Tabla 1. Referencia y características de motores. Tomado de páginas web de los diferentes fabricantes.
Caracterización motores eléctricos
Para caracterizar los motores en su uso normal y en su uso como generadores, se
diseñó y construyó un banco de pruebas que consta de un freno tipo Prony y de
un juego de poleas (Imagen 2). Los motores fueron caracterizados siendo
alimentados con un voltaje variable entre 1V y 12V, con un cambio de 1V para
cada iteración. Para cada voltaje de alimentación se midió la velocidad de
desboque, el torque máximo a 0 velocidad angular y puntos intermedios. Esto con
el fin de encontrar el punto de mejor operación de cada motor.
Imagen 2. Banco de pruebas para motores.
La toma de datos de las variables se realizó utilizando los equipos de medición
listados en la Tabla 2:
Variable a medir Instrumento de medición
Precisión
Fuerza [N] Dinamómetro
[0-5N] 0.1 N
Velocidad angular [RPM]
Tacometro Taech
0.1 RPM
Corriente [A] Multimetro Futek
Voltaje [V] Multimetro Futek
Resistencia [Ω] Multimetro Futek
Tabla 2. Instrumentos de medición
La medición del comportamiento de los motores en su uso regular se realizó con el
fin único de observar si su comportamiento corresponde al comportamiento
esperado para este tipo de motores y posteriormente comprarlo con su
comportamiento como dinamo eléctrico. En la Gráfica 1 se puede observar el
comportamiento de la potencia mecánica y de la eficiencia en conversión de
energía en función de la velocidad angular del eje del motor.
Gráfica 1. Comportamiento Motor HBI, con una alimentación de 5 voltios.
El comportamiento general de los motores eléctricos es el esperado teóricamente.
El momento par de torsión generado por el motor se obtiene a la mínima velocidad
angular, 0 RPM. Este disminuye linealmente a medida que la velocidad angular
incrementa. Este comportamiento genera que la potencia mecánica generada se
comporte con una forma parabólica cóncava hacia abajo y teniendo un punto
máximo cercano a la mitad de la velocidad de desboque. El comportamiento de la
eficiencia es un poco diferente, pues esta tiene su máximo en velocidades
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
0
5
10
15
20
0 2000 4000 6000
Po
ten
cia
me
cán
ica[
W]
Velocidad Angular [RPM]
Motor HBI Alimentación 5V
Potencia
Eficiencia
cercanas al 85% de la velocidad de desboque, teniendo un comportamiento
creciente en velocidades inferiores y decrecientes en velocidades mayores.
Caracterización de motores eléctricos como generadores
Para probar los motores como generadores, sus terminales se conectaron a un
circuito resistivo variable entre 0Ω, es decir corto circuito y una resistencia infinita
es decir circuito abierto, con resistencias intermedias variables entre 5Ω 10Ω 15Ω y
20Ω.
En general el comportamiento de generación de electricidad por parte de un motor
eléctrico es de carácter parabólico en función de la velocidad angular de giro del
eje del motor. En consecuencia la generación de corriente y voltaje se comporta
de manera lineal con respecto a la velocidad angular del eje del motor. Sin
embargo la pendiente de estos comportamientos tiene una relación directa con la
carga eléctrica a la que se conecte, es decir a la resistencia equivalente del
circuito.
Los resultados muestran que ninguno de los motores comprados y probados a
priori funcionan de la manera en que se pretende que funcione el sistema de pico-
generación de energía (Gráfica 2). Esto se da, porque la velocidad angular a la
cual se genera la potencia eléctrica máxima es demasiado alta, encontrándose
entre 5000 y 10000 RPM, además la máxima potencia eléctrica generada es
apenas un 10% de la potencia requerida para el sistema de pico-generación
eléctrica.
Gráfica 2. Mejor comportamiento como Generador de los motores seleccionado a priori.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Efic
ien
cia
Ele
ctri
ca [
W]
Velocidad Angular [RPM]
HBI Generador [5Ω]
En consecuencia se buscó un motor más grande. Se encontró el motor de
referencia NISCA 5475 con una potencia nominal de 30W y una eficiencia de 75%.
Este motor es igualmente un motor de corriente directa, de imanes permanentes y
con escobillas.
Imagen 3. Motor NISCA 5475 seleccionado como generador para el sistema.
El motor se sometió al mismo proceso de caracterización que los motores
anteriores. En la Gráfica 3 se observa el comportamiento de este motor como
generador.
Gráfica 3. Comportamiento del motor NISCA 5475 como generador eléctrico.
0
5
10
15
20
25
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Po
ten
cia
Ele
ctri
ca [
W]
Velocidad Angular [RPM]
Generador Motor NISCA 5475 [5Ω]
Para este motor utilizado como generador, el pico de potencia eléctrica generada
(21W) se obtiene cuando se introduce una velocidad angular en el eje, cercana a
las 3000RPM. El comportamiento de este motor resulta idóneo para su aplicación
en el sistema de pico generación de energía. Es por esto que el diseño de la
turbina axial hidráulica se basa en el comportamiento de este motor, es decir a
una velocidad optima de operación de 3000 RPM.
Diseño de turbina axial
Preliminares de diseño
Un primer acercamiento al diseño de la turbina necesaria para el sistema de pico-
generación de energía eléctrica es el uso del diagrama de Cordier (Imagen 4).
Este diagrama relaciona el punto de mejor operación de las maquinas roto-
dinámicas en función de dos parámetros adimensionales: velocidad específica y
diámetro específico. Para el caso de la turbina a diseñar se asumieron parámetros
como cabeza hidráulica igual a 2m y un caudal igual a 6 l/s. Cantidades
coherentes con las condiciones que se podrían alcanzar en las instalaciones del
laboratorio de fluidos del departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad
de los Andes.
Este diagrama ubica la turbina hidráulica a diseñar como una turbina tipo Kaplan,
cuyas características funcionales radican en que su punto de mejor operación se
encuentra en condiciones de baja cabeza hidráulica y un alto caudal.
Para comprobar de manera experimental que el caudal de 6 l/s se pudiera
alcanzar en condiciones estacionarias en el laboratorio, se realizó un montaje
experimental (Imagen 5). Este consistió básicamente en un tramo de tubería
horizontal que permitiera la medición del caudal por medio de un flujo metro
ultrasónico.Cabe resaltar que la descarga del montaje se daba en un tanque que
permitió su posterior reciclamiento hacia el tanque de abastecimiento principal del
laboratorio.
Imagen 4. Diagrama de Cordier. (Pinilla, 2012)
Imagen 5. Montaje realizado para medir el máximo caudal obtenido en condiciones de laboratorio.
Las mediciones de caudal arrojaron los siguientes resultados:
Medición Velocidad de fluido dentro de la tubería
[m/s]
1 2,95
2 2,98
3 3
4 2,98
5 3,03
6 2,96
7 3,02
8 3,03
Promedio 2,99
Desviación 0,03
Tabla 3. Resultados medición de Caudal.
Los resultados obtenidos se muestran en unidades de velocidad del flujo, sin
embargo al multiplicarlos por el área transversal de la tubería de PVC RDE 21 con
diámetro nominal de dos pulgadas se obtiene el caudal.
Estos valores de caudal obtenidos son coherentes con el caudal supuesto para
utilizar el diagrama de Cordier, además permiten el refinamiento en los datos
utilizados para el diseño de la turbina.
Sin embargo se tuvo en cuenta que las pruebas se realizaron con el tanque de
suministro totalmente lleno, por eso se tomó la decisión de diseñar la turbina axial
con un caudal menor.
Diseño de turbina axial tipo Kaplan
El principio básico aerodinámico que permite diseñar la turbina axial es conocido
como análisis de elemento de aspa. Este consiste en dividir en el radio del alabe
de la turbina en elementos diferenciales y asumir la relación de aspecto como
infinita para el comportamiento del perfil aerodinámico. Cuando se analiza cada
elemento de aspa, el diagrama de cuerpo libre es el siguiente:
Imagen 6. Diagrama de cuerpo libre con análisis de elemento de aspa.(Pinilla, 2012)
En donde se tienen en cuenta fuerzas de sustentación y arrastre diferenciales.
Integrando a lo largo del radio el comportamiento cinemático de cada elemento de
aspa, es posible obtener los parámetros de diseño de la turbina, ángulo de calaje
β y con el uso del principio de conservación de momentum angular, obtener la
longitud de cuerda para cada elemento de aspa. El ángulo óptimo de ataque αopt
está dado por las características aerodinámicas del perfil aerodinámico, L/D. Es
decir la relación entre la sustentación y arrastre generados por el perfil, entre
mayor esta relación, mejor rendimiento aerodinámico del perfil. El ángulo de
incidencia φ está dado por la relación entre la velocidad del flujo y la velocidad
tangencial del elemento de aspa, por lo cual este ángulo varía en función del radio.
Las relaciones geométricas son las siguientes (Pinilla, 2012):
(
)
A su vez, haciendo un análisis de fuerzas sobre el diagrama se tiene que:
∑
ε
ε
rω
∑
Donde es el número total de aspas y dT es el diferencial de momento par de
torsión.
Además, por las relaciones aerodinámicas adimensionales para un perfil alar con
relación de aspecto infinita se sabe que:
Por su parte un análisis haciendo uso de la teoría de conservación de momentum
angular se tiene que la potencia extraída por la turbina será igual a (Pinilla, 2012):
Donde
Representa la velocidad angular inducida en el fluido por la presencia de la
turbina. Y es igual a la caída de presión en el fluido tras pasar por la turbina.
Igualando las ecuaciones obtenidas por el método del elemento de aspa, la
conservación del momentum angular, y las relaciones aerodinámicas, se puede
despejar el valor de la cuerda del aspa para cada posición radial (Pinilla, 2012).
Para seleccionar el perfil aerodinámico a utilizar es necesario conocer el número
de Reynolds asociado al punto de mejor operación de la turbina. Para esto se
tiene que (Pinilla, 2012):
√
Luego el número de Reynolds es:
En consecuencia se buscaron perfiles con comportamientos óptimos en números
de Reynolds de 50 000.
Perfiles aerodinámicos
Nombre Max L/D αoptimo[°]
GOE 437 41,17 7,5
A 18 43,99 5,25
GOE 403 42,6 6,25
GOE 372 43,2 5,75
GOE 417 38,36 5
Tabla 4. Características de varios perfiles aerodinámicos.
El perfil seleccionado para el diseño de la turbina hidráulica fue el GOE 417. A
pesar de que la relación L/D es la más baja comparada con el resto de perfiles
mostrados, sus características aerodinámicas siguen siendo buenas para el
número de Reynolds asociado a la operación de la turbina. Además la información
que se obtuvo demuestra que es un perfil confiable (Lyon, 1997).
Los parámetros utilizados finalmente para el diseño de la turbina fueron:
Características flujo Características geométricas
Caudal [L/s] 5,52 Diámetro[m] 0,053
Caudal [m^3/s] 0,00552 Número de
aspas B 4
Densidad [kg/m^3]
999,1 Cordier
Cabeza [m] 2 Diámetro
especifico Δ
Velocidad especifica
Ns
Gravedad[m/s^2] 9,81 1,583 1,246
Caída de presión P [Pa]
13080 Características Dinámicas
Velocidad Flujo [m/s]
2,5 Velocidad
angular Ω[Rev/min]
Re [0,75%D]
Perfil Aerodinámico
GOE 417
3000 71080
Tabla 5. Parámetros de diseño de turbina axial.
Para el correcto funcionamiento de la turbina axial se tuvo que diseñar un cuerpo
de Rankin que estuviese justo aguas arriba de la turbina para que direccione
correctamente el flujo hacia los alabes de la turbina. Del mismo modo aguas abajo
de la turbina el mismo cuerpo de Rankin debe estar para que en la transición del
fluido a un espacio con un área transversal más grande no se generen vórtices
dados a la separación de la capa límite. En la Imagen 7. CAD modelo turbina axial.
se muestra el CAD de la turbina unida a un cuerpo de Rankin ubicado aguas
arriba de la turbina.
Imagen 7. CAD modelo turbina axial.
Manufactura Turbina
La manufactura de la turbina se llevó a cabo por medio del sistema de prototipado
rápido en la maquina Imation 300 haciendo uso del polímero ABS. Su manufactura
tomo un tiempo total de 3.5 horas.
En un primer intento por producir el prototipo, entraron en conflicto las relaciones
geométricas que definen el perfil aerodinámico del alabe con la resolución y
precisión de la máquina de prototipado y en consecuencia el comportamiento
teórico del perfil aerodinámico. La resolución de la máquina está limitada por el
grosor del hilo de material polimérico, ABS en este caso, que se extruye para
generar el prototipo. En este caso el hilo tiene un grosor de 0.25 mm, en contraste
con 0.24mm de grosor que tenía el alabe en su sección transversal más gruesa.
Este mismo problema de resolución y precisión de la maquina prototipadora fue
evidente en los bordes de fuga de los alabes.
Imagen 8. Prototipado rápido de turbina axial. Foto del proceso, de la turbina axial y del cuerpo de Rankin aguas debajo de la turbina.
Además de las restricciones geométricas que impuso el método de manufactura
escogido, también entró a jugar un papel muy importante el material en que se
fabricó la turbina, pues la resistencia mecánica del ABS llevó a la falla al primer
prototipo en condiciones normales de operación.
Para corregir los errores, la sección transversal de los alabes fue engrosada en
dirección perpendicular a la cuerda un total de 0.8 mm distribuidos de manera
simétrica alrededor de la cuerda, y además se realizó un redondeo entre el cuerpo
de Rankine y los alabes de 0.5mm. Esta corrección en el modelo geométrico
computacional de la turbina permitió obtener un acabado aceptable en los bordes
de fuga del prototipo, y una resistencia mecánica aceptable ante las condiciones
estáticas y dinámicas de operación.
El modelo CAD de la turbina hecha en prototipado rápido y el modelo
computacional de la misma se observan en la Imagen 9.
Imagen 9. Modelo CAD y modelo real de la turbina axial.
Se observó que la turbina prototipada brindaba resultados esperados pues
transformaba eficientemente la energía hidráulica en energía mecánica. El
siguiente paso desde el contexto de la manufactura fue maquinar la turbina
haciendo uso de un centro de mecanizado. Para su maquinado se partió de una
barra de bronce-latón de 2 ¼”x 8cm. El proceso de maquinado tardó un total de 6
horas para manufacturar el 100% de la turbina.
Imagen 10. Proceso de mecanizado de turbina axial.
El acabado superficial de los alabes de la turbina en bronce es mucho más suave
y liso, así mismo la precisión con la que se manufacturó es mucho mejor. Dado
esto, su comportamiento es superior comparado con la turbina de igual geometría
fabricada en polímero ABS.
Ensamble de sistema de pico-generación de energía
Construcción de Accesorio PVC
Para un correcto diseño y funcionamiento del sistema de pico-generación se hizo
necesaria la creación de un accesorio en PVC que permitiera direccionar en
dirección perpendicular el flujo aguas abajo de la turbina. Esto, con el fin de poder
extraer la potencia mecánica generada por la turbina a través de un eje rotatorio.
Este accesorio debía garantizar que no hubiese escapes de agua a través de la
salida del eje, con el fin de maximizar la eficiencia y no ocasionar daños a los
componentes eléctricos que hacen parte del sistema de pico-generación.
Para diseñar este accesorio, se basó en un codo comercial de 90° de PVC de 2
pulgadas de diámetro. A este codo se le hizo un hueco centrado con la tubería de
PVC en la que debe encajar. Una transición comercial de PVC de 1 pulgada de
diámetro fue puesta sobre el agujero y adherida al codo. El primer prototipo del
accesorio se observa en la Imagen 11.
Imagen 11. Accesorio en PVC para el sistema de pico-generación eléctrica
Este accesorio presentaba fugas de agua por el agujero de salida del eje, debido a
esto se construyó otro accesorio, también basándose en la geometría principal de
un accesorio comercial de PVC 2”. El nuevo accesorio incorpora también un buje
en bronce fosforado cuya función principal es reducir la fricción de contacto que
debe vencer el eje para girar. Los planos finales del accesorio se encuentran en
Anexos.
Imagen 12. Accesorio definitivo en PVC. Contiene un buje en bronce.
Diseño de eje
El eje que transmite la potencia mecánica generada en la turbina hacía el eje del
generador se diseñó y se manufacturó en aluminio. Se realizó un diseño mecánico
que sobredimensiona en gran medida el diámetro del eje necesario para soportar
los esfuerzos cortantes y de tensión que debe soportar el eje en su operación
normal, dado que el diámetro seleccionado era necesario para generar
interferencia con el Accesorio de PVC y de esta manera soportar la fuerza axial
generada por la operación de la turbina. Los planos finales de diseño del eje se
encuentran en anexos.
Ensamble prototipo
En la Imagen 13 se muestra el ensamble del prototipo de pico-generación de
energía eléctrica totalmente ensamblado.
Imagen 13. Sistema de pico-generación ensamblado.
Imagen 14. Sistema de pico-generación ensamblado (turbina bronce).
Pruebas del prototipo de pico-generación de energía eléctrica
Banco de pruebas prototipo
Se construyó un banco de pruebas adecuado para la caracterización del prototipo
de pico-generación (Imagen 15. Sistema de pico-generación hidráulica en montaje de
pruebas.. El suministro de agua de este banco estuvo limitado por las condiciones
del tanque principal de reserva del laboratorio de fluidos del departamento de
ingeniería mecánica.
Se utilizaron los soportes metálicos superiores de las tuberías que suministran al
laboratorio para anclar varillas de acero de ¼” que darían el apoyo necesario para
sostener los travesaños hechos en perfil troquelado de acero galvanizado. Los
perfiles finalmente son los que le brindan el apoyo a la tubería en PVC necesaria
para conducir el fluido hacia la turbina, el generador y el circuito eléctrico utilizado
para disipar la potencia generada.
Imagen 15. Sistema de pico-generación hidráulica en montaje de pruebas.
Cabe resaltar que el banco de pruebas, hizo uso de una bomba sumergible del
departamento de Ingeniería Civil y también de una bomba centrifuga del
departamento de Ingeniería Mecánica para recircular al tanque principal del
laboratorio, el agua utilizada para realizar las pruebas sobre el sistema de pico-
generación de energía eléctrica.
En el banco se midieron las siguientes variables y equipos:
Variable a medir Instrumento de medición Precisión
Presión [psi] Manómetro 0.5 psi
Sensor de presión diferencial
0.1 hPa
Velocidad de Flujo [m/s]
Flujometro ultrasónico Omega F55
0.1 m/s
Velocidad angular [RPM]
Tacómetro Taech 1 RPM
Voltaje [V] Multímetro Flutek 0.01 V
Manómetro 2 Manómetro 1
Sistema de
picogeneración
Resultado Pruebas prototipo
Lo primero que hay que resaltar de la experimentación es que el parámetro de
diseño de flujo en la tubería aguas arriba de la turbina fuese de 3 m/s no se
cumplió dado que el suministro de agua está limitado a la energía potencial del
fluido almacenado en el tanque de suministro del laboratorio. Cuando se pone la
turbina en la tubería, está genera una cabeza de pérdidas desde el punto de vista
de la energía del fluido, por lo cual la velocidad máxima alcanzada por el fluido en
la tubería desciende al momento de realizar las pruebas es de 2.5 m/s.
Con base en esto y en los resultados de velocidad angular obtenidos por el
sistema de pico-generación, el número de Reynolds máximo asociado a la
operación del sistema de pico-generación es:
Para probar el sistema se varió la carga eléctrica con resistencias que
contemplaron un rango desde 1Ω a 1kΩ. Sin embargo para valores de resistencia
equivalente menores a 1Ω y mayores a 56 Ω, los resultados de generación de
potencia eléctrica no son relevantes para el objetivo de esta investigación, dado
que la potencia generada tiende a disminuir.
Gráfica 4. Voltaje generado en función de la velocidad angular.
La Gráfica 4 muestra el comportamiento del voltaje generado por el sistema de
generación usando la turbina en polímero. Se observa un comportamiento que
tiende a ser lineal con pendiente positiva en función de la velocidad angular del
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Vo
ltaj
e [
V]
Velocidad Angular [RPM]
Voltaje
r=10.1 Ohm
r= 56 Ohm
r=13 Ohm
sistema. A pesar de que no existe una diferencia significativa en el voltaje, sí se
observa que a medida que la resistencia es mayor, el voltaje generado tiende a
ser asimismo un poco mayor.
Gráfica 5. Potencia generada por el sistema de pico-generación hidroeléctrica. Comparación diferentes circuitos resistivos.
En la Gráfica 5 se observa un comportamiento cuadrático creciente de la potencia
generada en función de la velocidad angular del motor, sin importar la resistencia
equivalente utilizada. Estas pruebas fueron realizadas con la turbina prototipada.
El comportamiento de la potencia eléctrica es coherente con el comportamiento
como generadores de este tipo de motores eléctricos. Además se observa que
existe un máximo de generación de potencia eléctrica de alrededor de 20W
cuando el sistema está conectado a una resistencia equivalente de 10Ω. Cabe
resaltar que esta potencia máxima extraída está directamente limitada por el
caudal máximo que se puede obtener en las condiciones de prueba.
Cuando el sistema es conectado a un circuito con una resistencia equivalente de
56 Ohm se observa que la potencia generada disminuye drásticamente, en
contraste con el aumento del diferencial de voltaje asociado a esta prueba
observado en la Gráfica 4. Se presenta un pico máximo cercano a apenas 5W con
un voltaje cercano a los 18V. Este comportamiento se justifica por el detrimento en
la capacidad del generador para producir la corriente ante una resistencia mayor.
Esta condición es comparable con una situación en la cual el generador no esté
conectado a ninguna carga eléctrica y sus terminales estén separados (circuito
abierto) en donde se podría obtener un voltaje máximo pero la corriente circulante
sería nula.
0
5
10
15
20
25
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Po
ten
cia
[W]
Velocidad Angular [RPM]
Potencia Generada
r=56Ohm
r=13 Ohm
r=10.1 Ohm
Gráfica 6. Eficiencia en conversión de energía. Comparación entre circuitos resistivos.
En consecuencia se observa que la eficiencia en conversión de energía (Gráfica 6)
tiende a aumentar cuando se disminuye la resistencia equivalente del circuito al
que el sistema está conectado. Cuando la resistencia es la mayor de la muestra, la
eficiencia apenas está por encima del 10%, mientras que cuando la resistencia
equivalente es de 10Ohm la eficiencia en conversión de energía aumenta hasta un
30% en las condiciones máximas de la prueba. Una eficiencia en conversión de
energía del 30% para un número de Reynolds asociado tan bajo, representa una
eficiencia del sistema que se puede catalogar como buena.
Como en el caso del diferencial de voltaje, se observa que la eficiencia tiene un
comportamiento lineal en función de la velocidad de giro de la turbina y cuya
pendiente cambia de manera inversamente proporcional a la resistencia
equivalente del circuito resistivo.
Para calcular la eficiencia en conversión de energía se midió la caída de presión
entre un punto aguas arriba de la turbina y un punto aguas debajo de la turbina y
el caudal a través de la tubería. La caída de presión oscila entre 0.5 psi y 1.5 psi y
el caudal desde 0 hasta 5.5 l/s.
Una vez se tuvo caracterizada la turbina hecha por prototipado rápido y los
resultados obtenidos fueron satisfactorios, se procedió caracterizar el sistema con
la turbina maquinada en bronce. Las siguientes graficas muestran la comparación
del rendimiento de las dos turbinas cuando el sistema está conectado a una carga
eléctrica con una resistencia equivalente igual a 10 Ohm.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Cau
dal
[l/
s]]
Velocidad Angular [RPM]
Eficiencia
R= 13 Ohm
R= 56 Ohm
r=10.1 Ohm
Gráfica 7. Grafica de potencia generada. Comparación entre turbina en bronce y prototipada
En la Gráfica 7 se observa que la potencia generada por el sistema cuando usa
cualquiera de las dos turbinas es idéntica. Ambas siguen un comportamiento que
aumenta cuadráticamente en función de la velocidad de giro y genera una
potencia cercana a los 20W cuando gira a 2800RPM. Sin embargo se observa que
la turbina en bronce logró llegar a una velocidad angular mayor, generando así un
pico de potencia eléctrica de 25W.
Esta gráfica demuestra que la generación de potencia eléctrica del sistema está
fuertemente influenciada por la velocidad de giro del generador. En consecuencia,
una idea para mejorar el comportamiento de generación de energía eléctrica del
sistema consiste en mejorar el generador eléctrico.
0
5
10
15
20
25
30
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Po
ten
cia
[W]
Velocidad Angular [RPM]
Potencia Generada [9.9 Ohm]
Bronce
PolimeroABS
Gráfica 8. Eficiencia en conversión de energía. Comparación entre turbina hecha en bronce y turbina prototipada.
A pesar de que la potencia eléctrica generada por el sistema cuando usa
cualquiera de las dos turbinas es la misma, las diferencias de operación de las
turbinas se observan claramente en la Gráfica 8. Se observa un comportamiento
que puede ser bien aproximado linealmente por parte de la turbina polimérica, sin
embargo cuando se observa el comportamiento de la eficiencia de la turbina en
bronce se observa que esta llega a un punto máximo alrededor de las 2500 RPM
alcanzando un valor superior pero muy cercano al 40%. A partir de esta velocidad
en adelante la turbina empieza a empeorar su eficiencia en conversión de energía
hasta casi igualarse a la eficiencia obtenida por la turbina prototipada, igual al
30%. Antes de las 2500 revoluciones la turbina en bronce también parece tener un
comportamiento lineal muy similar al presentado por la turbina en polímero.
Lo que explica la diferencia en eficiencia en conversión de energía de las turbinas
a pesar de que la potencia eléctrica generada sea la misma se muestra en las
siguientes dos gráficas.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Efic
ien
cia
[-]
Velocidad Angular [RPM]
Eficiencia [9.9 Ohm]
Bronce
Polimero ABS
Gráfica 9. Comparación de la caída de presión entre las dos turbinas.
En la Gráfica 9 se observa la caída de presión medida entre dos puntos ubicados
aguas arriba y aguas debajo de la turbina. Ésta tiene un comportamiento lineal con
respecto a la velocidad angular de las dos turbinas, sin embargo se observa que la
turbina maquinada genera una menor caída de presión en la tubería. De manera
coherente con la gráfica de eficiencia, se muestra que a partir de las 2500RPM las
caídas de presión generadas por ambas turbinas son iguales y que a medida que
la velocidad angular aumenta, la caída de presión generada es mayor para la
turbina en bronce. Esto explica el comportamiento decreciente de la eficiencia a
partir de las 2500RPM para la turbina en bronce.
Cabe resaltar que la caída de presión necesaria para que el sistema de
generación pico-eléctrica funcione de manera óptima no supera los 1.7 metros de
altura y que el sistema empieza a funcionar con una velocidad de 1000RPM con
una cabeza de presión de 0.6m.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Cab
eza
de
pre
sió
n [
m]
Velocidad Angular [RPM]
Presión
CNC
Polimero
Gráfica 10. Comparación del caudal en función de la velocidad angular de las dos turbinas.
La Gráfica 10 muestra el comportamiento del caudal conducido por la tubería en
función de la velocidad angular a la que giran las dos turbinas, se observa que con
un menor caudal la turbina en bronce es capaz de moverse angularmente más
rápido en comparación con la turbina en polímero. Al ser capaz de hacer esto, la
turbina en bronce está aprovechando más eficientemente la energía disponible al
mismo caudal. Ambos comportamientos tienden a ser crecer linealmente a medida
en que aumenta la velocidad angular de las turbinas.
Análisis de resultados
La primera parte de los resultados muestran un comportamiento para el sistema
de pico-generación de energía eléctrica satisfactorio bajo la condición de que la
carga eléctrica conectada al sistema se mantenga en un promedio de 10 Ω.
También los resultados demuestran que es posible generar energía eléctrica a
partir de la energía hidráulica disponible en una tubería de PVC de 2”, con una
eficiencia mayor al 20%. Sin embargo esta eficiencia es posible de mejorar en
función del proceso de manufactura y en consecuencia el material utilizado para la
obtención de la turbina axial del sistema de pico-generación.
La comparación entre la turbina prototipada y la turbina maquinada muestra que a
pesar de que la superficie rugosa en los alabes de la primera aumenta el número
de Reynolds asociado a su operación, es mucho más eficiente y efectiva la turbina
maquinada en bronce-latón. Esto se puede deber a que sus alabes no se flectan
y = 0,0012x + 2,2323
0
1
2
3
4
5
6
7
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Cau
dal
[l/
s]
Velocidad Angular [RPM]
Caudal
Prototipada
CNC
de manera significativa durante su operación, logrando desviar el flujo que choca
contra ellos de la manera en que están diseñados para hacerlo.
Dado que el sistema de pico-generación de energía tiene una eficiencia total
mayor al 25%, se puede deducir que cada uno de sus componentes (Turbina axial
y motor-generador) tiene una eficiencia en conversión de energía mayor al 50%.
Conclusiones
El uso de un motor eléctrico comercial como generador eléctrico es viable y
presenta resultados aceptables.
Es posible generar electricidad a partir de la energía hidráulica disponible
en una tubería de 2”.
Este proyecto es un primer paso hacia la investigación en un nuevo tipo de
tecnología que permita el uso de la energía hidráulica en una escala de
pico-generación eléctrica.
Bibliografía
Beaty, H. W. (2000). Electric motor handbook. Santa fé de Bogotá: McGraw-Hill.
Bernal, E. (2011). Pruebas para bomba de flujo axial de 4” de diámetro. Bogotá: Uniandes.
Herrera, D. (2010). Prueba de concepto de túnel de agua para desarrollar altas velocidades de
flujo. Fase de diseño y desarrollo de la bomba de flujo axial. Bogotá: Uniandes.
Hogan, N. (2011). Magnetic electro-mechanical machines. Recuperado el 15 de Febrero de 2013,
de Open Courseware MIT: http://ocw.mit.edu/courses/mechanical-engineering/2-141-
modeling-and-simulation-of-dynamic-systems-fall-2006/study-
materials/dcpmm_basics.pdf
Izquierdo, G. E. (2005). Evaluación de diseño de turbinas axiales. Bogotá: Universidad de Los
Andes, Departamento de Ingeniería Mecánica.
Josep, J. (s.f.). Principios Aerodinámicos. Recuperado el 5 de Agosto de 2012, de
http://joanjosep.tripod.com/aprender/Principios/introduccion.htm
Lyon, C. A. (Diciembre de 1997). Summary of Low-Speed Airfoil Data. Vol 3. Recuperado el 5 de
Marzo de 2012, de Department of Aeronautical and Astronautical Engineering. University
of Illinois at Urbana-Champaign: http://www.ae.illinois.edu/m-selig/uiuc_lsat/Low-Speed-
Airfoil-Data-V3.pdf
Pinilla, A. (2012). Notas Curso Conversión de Energía. Bogotá.
Pinilla, A. (2012). Notas Electivas del Curso Aerodinamica. Bogotá.
Plata, Y. (2012). Diseño y desarrollo de un pico-generador hidroeléctrico para producción
preindustrial. Bogotá D.C.
White, F. (2008). Fluid Mechanics. Madrid: Mc Graw Hill.
Anexos
Sin Drag Con Drag
0,41 0,0109 1,37 3,33 3,41 34,88 31,38 5,83 0,01677 0,00419 -0,01258 0,12 0,12 0,00 0,39 0,26 0,00 0,71 97453,59
0,43 0,0113 1,34 3,33 3,55 34,29 30,79 5,92 0,01681 0,00420 -0,01261 0,12 0,12 0,00 0,40 0,27 0,00 0,71 99165,01
0,44 0,0117 1,31 3,33 3,68 33,71 30,21 6,01 0,01683 0,00421 -0,01262 0,13 0,12 0,00 0,42 0,27 0,00 0,72 100783,98
0,46 0,0122 1,28 3,33 3,82 33,15 29,65 6,10 0,01683 0,00421 -0,01263 0,13 0,13 0,00 0,43 0,27 0,00 0,72 102316,07
0,48 0,0126 1,26 3,33 3,96 32,59 29,09 6,19 0,01682 0,00420 -0,01261 0,13 0,13 0,00 0,45 0,28 0,00 0,73 103766,52
0,49 0,0130 1,23 3,33 4,09 32,05 28,55 6,28 0,01679 0,00420 -0,01259 0,14 0,14 0,00 0,47 0,28 0,00 0,73 105140,27
0,51 0,0135 1,20 3,33 4,23 31,52 28,02 6,38 0,01674 0,00419 -0,01256 0,14 0,14 0,00 0,48 0,28 0,00 0,73 106441,92
0,52 0,0139 1,18 3,33 4,37 31,00 27,50 6,47 0,01669 0,00417 -0,01252 0,14 0,14 0,00 0,50 0,29 0,00 0,74 107675,81
0,54 0,0143 1,16 3,33 4,50 30,49 26,99 6,57 0,01662 0,00415 -0,01246 0,15 0,15 0,00 0,51 0,29 0,00 0,74 108846,00
0,56 0,0148 1,13 3,33 4,64 30,00 26,50 6,67 0,01654 0,00414 -0,01241 0,15 0,15 0,00 0,53 0,29 0,00 0,75 109956,31
0,57 0,0152 1,11 3,33 4,78 29,51 26,01 6,77 0,01646 0,00411 -0,01234 0,16 0,15 0,00 0,54 0,30 0,00 0,75 111010,29
0,59 0,0156 1,09 3,33 4,91 29,04 25,54 6,87 0,01636 0,00409 -0,01227 0,16 0,16 0,00 0,56 0,30 0,00 0,75 112011,30
0,61 0,0161 1,07 3,33 5,05 28,58 25,08 6,97 0,01626 0,00406 -0,01219 0,16 0,16 0,00 0,57 0,30 0,00 0,76 112962,44
0,62 0,0165 1,05 3,33 5,19 28,13 24,63 7,07 0,01615 0,00404 -0,01211 0,17 0,17 0,00 0,59 0,30 0,00 0,76 113866,67
0,64 0,0169 1,03 3,33 5,32 27,69 24,19 7,17 0,01604 0,00401 -0,01203 0,17 0,17 0,00 0,61 0,30 0,01 0,76 114726,72
0,66 0,0174 1,01 3,33 5,46 27,25 23,75 7,28 0,01592 0,00398 -0,01194 0,17 0,17 0,00 0,62 0,31 0,01 0,77 115545,15
0,67 0,0178 0,99 3,33 5,60 26,83 23,33 7,38 0,01580 0,00395 -0,01185 0,18 0,18 0,00 0,64 0,31 0,01 0,77 116324,37
0,69 0,0182 0,98 3,33 5,73 26,42 22,92 7,49 0,01568 0,00392 -0,01176 0,18 0,18 0,00 0,65 0,31 0,01 0,77 117066,64
0,70 0,0187 0,96 3,33 5,87 26,02 22,52 7,60 0,01555 0,00389 -0,01166 0,19 0,18 0,00 0,67 0,31 0,01 0,78 117774,05
0,72 0,0191 0,94 3,33 6,01 25,63 22,13 7,71 0,01542 0,00385 -0,01156 0,19 0,19 0,00 0,68 0,31 0,01 0,78 118448,59
0,74 0,0195 0,93 3,33 6,14 25,25 21,75 7,81 0,01529 0,00382 -0,01146 0,19 0,19 0,00 0,70 0,32 0,01 0,78 119092,10
0,75 0,0200 0,91 3,33 6,28 24,88 21,38 7,92 0,01515 0,00379 -0,01136 0,20 0,20 0,00 0,71 0,32 0,01 0,79 119706,32
0,77 0,0204 0,90 3,33 6,41 24,51 21,01 8,03 0,01502 0,00375 -0,01126 0,20 0,20 0,00 0,73 0,32 0,01 0,79 120292,87
0,79 0,0209 0,88 3,33 6,55 24,16 20,66 8,15 0,01488 0,00372 -0,01116 0,20 0,20 0,00 0,75 0,32 0,01 0,79 120853,27
0,80 0,0213 0,87 3,33 6,69 23,81 20,31 8,26 0,01475 0,00369 -0,01106 0,21 0,21 0,00 0,76 0,32 0,01 0,79 121388,95
0,82 0,0217 0,85 3,33 6,82 23,47 19,97 8,37 0,01461 0,00365 -0,01096 0,21 0,21 0,00 0,78 0,32 0,01 0,80 121901,25
0,84 0,0222 0,84 3,33 6,96 23,14 19,64 8,48 0,01447 0,00362 -0,01085 0,22 0,21 0,00 0,79 0,32 0,01 0,80 122391,42
0,85 0,0226 0,83 3,33 7,10 22,82 19,32 8,60 0,01434 0,00358 -0,01075 0,22 0,22 0,00 0,81 0,32 0,01 0,80 122860,65
0,87 0,0230 0,81 3,33 7,23 22,50 19,00 8,71 0,01420 0,00355 -0,01065 0,22 0,22 0,00 0,82 0,32 0,01 0,80 123310,03
0,89 0,0235 0,80 3,33 7,37 22,19 18,69 8,82 0,01406 0,00352 -0,01055 0,23 0,22 0,00 0,84 0,33 0,01 0,81 123740,61
0,90 0,0239 0,79 3,33 7,51 21,89 18,39 8,94 0,01393 0,00348 -0,01045 0,23 0,23 0,00 0,85 0,33 0,01 0,81 124153,37
0,92 0,0243 0,78 3,33 7,64 21,60 18,10 9,06 0,01379 0,00345 -0,01035 0,23 0,23 0,00 0,87 0,33 0,01 0,81 124549,23
0,93 0,0248 0,77 3,33 7,78 21,31 17,81 9,17 0,01366 0,00342 -0,01025 0,24 0,24 0,00 0,89 0,33 0,01 0,81 124929,03
0,95 0,0252 0,75 3,33 7,92 21,03 17,53 9,29 0,01353 0,00338 -0,01015 0,24 0,24 0,00 0,90 0,33 0,01 0,82 125293,61
0,97 0,0256 0,74 3,33 8,05 20,75 17,25 9,41 0,01340 0,00335 -0,01005 0,24 0,24 0,00 0,92 0,33 0,01 0,82 125643,72
0,98 0,0261 0,73 3,33 8,19 20,49 16,99 9,52 0,01327 0,00332 -0,00995 0,25 0,25 0,00 0,93 0,33 0,01 0,82 125980,09
1,00 0,0265 0,72 3,33 8,33 20,22 16,72 9,64 0,01314 0,00328 -0,00985 0,25 0,25 0,00 0,95 0,33 0,01 0,82 126303,38
F Tan [N] Torque [Nm] Eficiencia [-] Reynolds [-]
Memoria de calculos: Diseño Turbina axial. Perfil GOE 417
25% C -75% CdL
dD F axial[N]r/R r Ut real Uinf wr Phi 0 Beta V efectiva C( r)[m]
LISTA DE PIEZAS
Nº DE PIEZACTDADELEMENTO
Conjunto Turbina11
Eje12
Accesorio PVC13
Motor Nisca 547514
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESK
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESKP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
KP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
K
Explosionado sistema de pico-generación
Universidad de los Andes
Juan Camilo Sierra
15-05-2013
A4
Diseño de
Fecha
1 /1
Tamaño
Hoja
1:2
Escala
Dimensiones en milimetros y grados
4
3
2
1
LISTA DE PIEZAS
MATERIALNº DE PIEZACTDADELEMENTO
Plastico ABSCuerpo rankine ataque11
Plastico ABSCuerpo rankine fuga12
Bronce LatónTurbina13
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESK
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESKP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
KP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
K
Explosionado Conjunto Turbina
Universidad de los Andes
Juan Camilo Sierra
15-05-2013
A4
Diseño de
Fecha
1 /1
Tamaño
Hoja
1:1
Escala
Dimensiones en milimetros y grados
1
3
2
Corte
A-A ( 1 : 1 )
Corte
B-B ( 1 : 1 )
A A
B
B
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESK
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESKP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
KP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
K
Turbina axial 2"
Universidad de los Andes
Juan Camilo Sierra
10/04/2013
A4
Diseño de
Fecha
1 /1
Tamaño
Hoja
1:1
Escala
Dimensiones en milimetros y grados
15,008,0
31,00,1
Perfil Goe 417
53,00,1
13,00,1
Sentido de giro
2
7
,
0
0
,
1
2
,0
R
0
,5
2
,4
2
x
12,70,1
20,00
C-C ( 1 : 1 )
CC
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESK
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESKP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
KP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
K
Eje
Universidad de los Andes
Juan Camilo Sierra
22/03/2013
A4
Diseño de
Fecha
1 /1
Tamaño
Hoja
1:2
Escala
Dimensiones en milimetros y grados
7,50
2,38Ø
3/32"
12,70
Ø
2,00
2,50
8,00
15,00
7,50
2,38
280,01
15,00
Ø
12,7
0,1
Ø
100,01,0
30,00
A-A ( 1 : 2 )
A
A
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESK
PRODUCIDO POR UN PRODUCTO EDUCATIVO DE AUTODESKP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
KP
RO
DU
CID
O P
OR
U
N P
RO
DU
CT
O E
DU
CA
TIV
O D
E A
UT
OD
ES
K
Accesorio PVC
Universidad de los Andes
Juan Camilo Sierra
22/03/2013
A4
Diseño de
Fecha
1 /1
Tamaño
Hoja
1:1
Escala
Dimensiones en milimetros y grados
69,00,1Ø
60,00,1Ø
115,12
89,67
21,80,1 10,00,1
28,6
0,1
Ø
12,70
0,01
Ø
38,07
11,85
4,5
0,1
4,5
0,1
36,10,1
36,1
0,1
