Diseño de helice en tuberia conica trunca para su uso en aeromodelismo

Marco Teórico.
Antecedentes de la investigación.
Durante siglos se ha utilizado a la hélice como un medio para transformar energía mecánica en trabajo, en los molinos de viento, agua, etc. Desde el inicio de la aviación con los hermanos Wright se ha utilizado la hélice como medio de propulsión, actualmente se utiliza una variante de esta, la turbina, en este proyecto se enfocará alaeromodelismo (aviones a escala).
Bases Teóricas.
En el contexto del aeromodelismo se utiliza la hélice en sistemas abiertos y la turbina en sistemas cerrados, debido a la pérdida de flujo en sistemas cerrados causado por la fricción con las paredes del conducto, no se puede usar una hélice convencional en estos, para ello es necesario diseñar una hélice para conductos.
En este proyecto se proponeutilizar un sistema de hélice o hélices en un conducto cónico truncado, la forma de los álabes empleados en conjunto con la forma del conducto y la velocidad de giro del motor eléctrico aumentarán la presión y velocidad del fluido (aire), dando una fuerza de propulsión suficiente para impulsar el modelo.
Para en tender este proyecto es necesario explicar unos conceptos:
MAQUINAS HIDRAULICAS.
Lahélice se diferencia del ala de un avión en el tipo de movimiento que es de rotación y traslación en la hélice y únicamente de traslación en el avión. Sin embargo, en la hélice un corte por un cilindro de radio cualquiera r coaxial con el eje de la hélice nos dará un perfil aerodinámico. Todos los puntos del perfil por estar situados a un mismo radio r tienen la misma velocidad u en el movimiento derotación. El método utilizado para el estudio de las hélices: perfil bañado por una corriente con velocidad en el infinito r; este método permite reducir para su estudio el problema aparentemente distinto de la hélice y del ala de avión a uno mismo. En el perfil de una hélice (obtenido mediante el corte cilíndrico ya mencionado), que supondremos tiene una luz (dimensión normal al plano deldibujo) Δb, la resultante de las fuerzas que el fluido ejerce sobre el álabe, ΔŘ, tendrá una componente en la dirección del movimiento y opuesta a él, el arrastre, ΔW, y una componente en la dirección perpendicular al movimiento, que es el empuje ascensional, ΔA. Sin embargo en el estudio de una hélice interesa más descomponer la fuerza total ΔŘ, en la dirección del eje de la hélice y en la direccióntangencial, resultando las dos fuerzas ΔFaa e ΔFu, la primera en la dirección axial y la segunda en la tangencial.



Principios en los que se basa el diseño de hélices: principio de impulso-cantidad de movimiento, de vórtice forzado y las leyes de semejanza. Para cada diseño hay una relación definida entre la velocidad de giro N, el gasto o caudal Q, la altura de carga H, el diámetro D delrodete y la potencia P.
La propulsión por hélices:

Los coeficientes de la hélice que se refieren al empuje, al par y a la potencia. Pueden expresarse de la forma siguiente:

Planteamiento del Problema.
¿Cómo diseñar una hélice en una tubería cónica trunca para su uso en aeromodelismo?
Hipótesis.
Debido a que se trata de un diseño, este proyecto no contempla una hipótesis.
VARIABLEINDEPENDIENTE: Diseño de hélice en tubería cónica trunca para su uso en aeromodelismo.
VARIABLES DEPENDIENTES: Velocidad de giro, velocidad de entrada del fluido, velocidad de salida del fluido, caudal, constante gravitatoria, potencia del motor y área transversal de entrada y salida en la tubería.
Objetivos.
OBJETIVO GENERAL:
Lograr el diseño de una hélice en un tubo cónico trunco para suuso en aeromodelismo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Conseguir que el sistema de hélice propulsora tenga como mínimo una fuerza de empuje de ochocientos gramos.
Justificación.
Reducir los costos en la fabricación de aviones modelo a escala con sistema de propulsión cerrado.

Delimitación.
Esta investigación se limita al diseño en aeromodelismo con motores eléctricos de diámetro no mayor a...