Diseño automatizado de rodetes de turbina Pelton para micro generación eléctrica

Abstract

El presente trabajo de memoria desarrolla un programa automatizado orientado al diseño optimizado de rodetes para turbinas hidráulicas tipo Pelton destinadas a aplicaciones de micro generación eléctrica de hasta 100 [kW]. La investigación surge de la necesidad de disponer de soluciones tecnológicas eficientes y accesibles que contribuyan a disminuir las brechas de conectividad energética en zonas rurales aisladas de Chile, aprovechando el potencial hídrico disponible principalmente en la zona centro-sur del país. La metodología implementada se basa en una arquitectura de diseño integrado que interconecta Microsoft Excel para el procesamiento de variables hidráulicas y la herramienta iLogic de Autodesk Inventor Professional para la actualización paramétrica tridimensional en tiempo real, permitiendo automatizar completamente la geometría del rodete y generar de forma inmediata sus planos de fabricación detallados. Adicionalmente, se evalúa la factibilidad técnica y estructural de fabricar los componentes mediante manufactura aditiva utilizando ácido poliláctico (PLA), como alternativa para reducir costos y tiempos de producción frente a métodos tradicionales de mecanizado y fundición. Mediante simulaciones numéricas por el método de elementos finitos (FEA), se determina que la fijación convencional mediante pernos produce concentraciones de esfuerzos inadmisibles para el material polimérico, por lo que se propone y valida un sistema de acoplamiento tipo macho-hembra capaz de distribuir de manera más uniforme las cargas mecánicas en la raíz de la cuchara(...).