25 sep
































ÍNDICE
CAPITULO I 8
1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA 8
1.1. Introducción 8
1.2. Trabajo Propuesto 10
1.3. Planteamiento del Problema 10
1.4. Objetivos 11
1.4.1. Objetivo General 11
1.4.2. Objetivos Específicos 11
1.5. Metodología de Trabajo 12
CAPÍTULO II 13
2. MARCO TEÓRICO 13
2.1. Antecedentes 13
2.2. Historia 14
2.3. El Viento 16
2.4. Potencia Eólica 17
2.4.1.Potencia Disponible del Viento 17
2.4.2. Potencia Extraíble del Viento 18
2.4.3. Coeficientes de Potencia CP 21
2.4.4. Relación de Velocidad en Punta  21
2.4.5. Torque y Coeficiente de Torque CT 22
2.5. Sistemas Eólicos para Extracción de Agua 23
2.5.1. Principio de Funcionamiento de un Molino de Viento 24
2.5.2. Clasificación de los Molinos de Viento 24
2.5.2.1. Molinos de Eje Horizontal 24
2.5.2.2.Molinos de Eje Vertical 25
2.5.3. Molinos Savonius 25
2.5.4. Componentes de una Aerobomba 27
2.5.4.1. Rotor 27
2.5.4.2. Sistemas de Transmisión 27
2.5.4.3. Bombas 27
2.5.4.4. Torre 29
2.5.4.5. Deposito 29
CAPITULO III 31
3. DISEÑO, COMPARACION DE PROTOTIPOS EN TUNEL DE VIENTO Y ANALISIS COMPUTACIONAL. 31
3.1. Selección de Turbina 31
3.1.1. Antecedentes 31
3.1.1.1. Numero de Alabes 31
3.1.1.2.Tapas en los Extremos 32
3.1.1.3. Dimensiones del rotor 33
3.1.1.3.1. Altura H 33
3.1.1.3.2. Superposición “e” 33
3.1.1.3.3. Superposición “s” 34
3.2. Diseño y Fabricación de las Turbinas 34
3.2.1. Diseño Computacional 36
3.2.2. Fabricación de Prototipos 37
3.3. Ensayo en el Túnel de Viento 37
3.3.1. Equipos de Medición 37
3.3.2. Soporte 38
3.3.3. Túnel de Viento 39
3.3.3.1. Modificaciones Túnel deViento 40
3.3.3.1.1. Variador de Frecuencia 40
3.3.4. Resultados 41
3.4. Modelado y Análisis Computacional 43
3.4.1. Flujo Incidente y Presiones 43
3.4.2. Torque y Cp 47
3.5. Conclusiones 49
CAPITULO lV 50
4. FABRICACION PROTOTIPO ROTOR SAVONIUS III Y PRUEBAS EXPERIMENTALES PARA CÁLCULO DE Cp y Ct 50
4.1. Consideraciones de diseño 50
4.2. Dimensiones del rotor 50
4.3. Dimensiones de la estructura52
4.4. Sistema de Transmisión 53
4.5. Estructura Final 54
4.6. Materiales 55
4.7. Estructura Final 56
4.8. Prueba para la Medición del Coeficiente de Potencia del Rotor 59
4.9. Resultados 61
4.10. Conclusiones 62
CAPITULO V 63
5. DISEÑO FINAL DE AEROBOMBA 63
5.1. Determinación de la Velocidad de Diseño . 63
5.2. Diseño y Análisis Estructural de Torre de la Aerobomba 64
5.2.1. Torre Aerobomba 655.2.1.1. Selección de Perfiles y Asignación de Cargas 67
5.2.1.1.1. Peso de la Estructura 67
5.2.1.1.2. Peso del Rotor 68
5.2.1.1.3. Viento en X 69
5.2.1.1.4. Viento en Y 71
5.2.1.2. Resultados 71
5.3. Torre Estanque 73
5.3.1. Peso de la estructura 73
5.3.2. Peso del estanque lleno 74
5.4. Rotor 76
5.4.1. Cálculo del Área del Rotor 76
5.4.3. Análisis de Esfuerzos 79
5.4.3.1. Aspas 79
5.4.3.2. Tapas80
5.4.3.3. Unión 81
5.4.3.4. Flange 82
5.4.3.2. Conclusiones 82
5.5. Diseño Sistema de Trasmisión 83
5.5.1. Caja Protectora 83
5.5.2. Análisis de Fuerza en Apoyos Caja de Trasmisión 85
5.5.3. Ejes Sistema de Trasmisión 91
5.5.3.1. Eje Vertical 91
5.5.3.2. Eje Horizontal 92
5.5.3.3. Lubricación Sistema Trasmisión 93
5.6. Bomba Pistón 94
5.6.1. Cálculo del Volumen y Tamaño de la Bomba 94
5.6.2.Diseño Bomba Reciprocante Tipo Pistón 95
5.6.2.1. Cuerpo Principal de la Bomba 95
5.6.2.2. Tapa Superior de la Bomba 97
5.6.2.3. Cilindro 98
5.6.2.4. Válvula de Bola 98
5.6.2.5. Tapa Inferior de Succión 99
5.6.2.6. Émbolo 99
5.6.2.7. Biela 100
5.6.2.8. Válvula Anti-retorno de descarga 101
5.7. Sistema Biela-Manivela 101
5.8. Selección de Unidad de Rodamientos y Descansos de Torre. 104
5.8.1.Selección unidad de rodamientos 104
5.8.2. Selección de Descanso 105
ANEXO I 108
1. Cálculo Altura de Pérdida Total “”. 108
1.1. Antecedentes 108
1.2. Caudal y Velocidad en la Tubería 109
1.3. Cálculo Pérdidas de Carga Primarias 109
1.4. Cálculo de Pérdidas de Carga Secundarias 110
ANEXO 2 112
2. Características de Diseño del Sistema de Trasmisión 112
2.1. Obturación Radial 60x72x8 HMS5 RG 112
2.2....