Browsing by Author "Caraboni Burgos, Franco Paolo"

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    Diseño de un banco de ensayo para hélices de barco.
    (Universidad de Concepción, 2024) Caraboni Burgos, Franco Paolo; Tinapp Dautzenberg, Frank
    La asignatura “Integración a través de CDIO”, impartida a los estudiantes de Ingeniería Civil Aeroespacial y Mecánica, busca aplicar conocimientos ingenieriles adquiridos hasta la fecha, en la construcción de un buque carguero, el cual debe ser concebido, diseñado, implementado y operado, y cumplir una misión, buscando optimizar el tiempo en realizarla, la capacidad de carga y los costos asociados. Actualmente, el sistema de propulsión a utilizar no es elegido por algún criterio específico. Esta necesidad impulsa el diseño de un banco de ensayo para comparar sistemas de propulsión y conocer su empuje y consumo eléctrico de conjuntos hélice – motor. El banco de ensayo que se diseña en este proyecto sigue la metodología CDIO durante su desarrollo. Al concebir, se determina que el banco medirá el empuje producido por el sistema de propulsión hélice – motor, voltaje y corriente consumidos, y RPM en el eje de transmisión. Además, debe ser sumergible en agua, por lo que se propone un sello estanco para la salida del eje de transmisión. En la etapa de diseño se planifica el sistema de medición y las conexiones, se realizan los modelos CAD del banco de ensayo para luego ser mecanizados con una maquina fresadora CNC. En la implementación el banco de ensayo es fabricado, ensamblado, nivelado con la horizontal e instalado en el canal de pruebas para su operación. Se realiza la calibración de los sensores. Se desarrolla un sistema de control de RPM y el código de Arduino. Se realizan modificaciones en el banco y sus sistemas para solucionar limitantes que acontecen durante esta etapa. Es posible comprobar mediante un análisis de estabilidad para cuerpos flotantes, que el banco de ensayo tiene una flotación estable ya que su metacentro se encuentra sobre su centro de gravedad. Se realiza el ensayo de dos hélices de paso 80 [mm], de Ø55 y Ø52 [mm], con un motor de corriente continua de 100 [W] de potencia. Existe ruido en las mediciones, pero se observa una tendencia que responde a las variaciones de potencia entregada al motor. Utilizando criterios de comparación, se concluye que, si bien ambas hélices consumen una potencia parecida durante las pruebas, la hélice de mayor diámetro tiene una mayor capacidad de producir empuje que la de Ø52 [mm] en condiciones similares de operación. La precisión de las mediciones depende de una correcta nivelación. Con el banco de ensayo implementado, operativo y validado, los objetivos de trabajo propuestos son cumplidos y se logra satisfacer la necesidad de seleccionar un sistema propulsor hélice – motor según su desempeño, en la asignatura “integración a través de CDIO”.
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