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Diseño y construcción de una turbina tesla para un banco de pruebas de comprobación de eficiencia en la Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica

Abstract:

El presente proyecto parte de la necesidad de seguir desarrollando diferentes fuentes de generación de energía renovable. Para el desarrollo de la construcción y el diseño de la turbina Tesla, se partió del análisis cuantitativo del caudal y velocidad angular del eje de transmisión para determinar el dimensionamiento de sus elementos mecánicos teniendo como principal fuente de investigación artículos científicos relacionados al área de energías renovables, construcción de turbinas, mecánica de fluidos y el diseño mecánico. La ejecución del ensamblaje del prototipo se realizó en primera instancia con la fundición del estator en hierro nodular, utilizando las operaciones de mecanizado en torno y rectificadora, en una siguiente instancia se realizó el corte en frío CNC de los discos en acero inoxidable AISI 304 creando el diámetro externo del impulsor, luego se procedió a taladrar los agujeros de escape de fluido, de modo similar se procedió a la construcción de las tapas laterales, cortando la lámina de PMMA en la máquina de CNC para posteriormente centrar las perforaciones en el torno para que en ella reposen las partes de la turbina, así mismo se utilizó el torno para la fabricación del eje en acero inoxidable AISI 304 y las chumaceras en aluminio, además se instaló un sistema de control digital programado en arduino, sensados por un caudalímetro de efecto hall para visualizar la cantidad de agua que ingresa a la turbina. Para la instalación del circuito hidráulico se utilizó tuberías de 1 plg, ½ plg, ¼ plg, ¾ plg con sus respectivos accesorios simulando el movimiento de fluido con una motobomba de 3/4 HP con succión de tipo negativa. Para finalizar se procedió realizar los respectivos ensayos de funcionamiento que permitieron la corrección de dimensiones y algunos elementos mecánicos, también se comprobó el número de revoluciones, el caudal de ingreso a la turbina Tesla para obtener su eficiencia y las curvas de comportamiento en las que intervienen además la presión y voltaje. La eficiencia mecánica se indica con un valor del 14% con una velocidad de 215 rpm y un caudal de 18.5 l/min, obteniendo un voltaje de 3 V en corriente continua.