Diseño y caracterización de una turbina tipo Darrieus esférica para la microgeneración de energía eléctrica. Trabajo de grado

RESUMEN : El creciente consumo energético a nivel global, combinado con la urgente necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, ha impulsado la búsqueda de soluciones de energía renovable más eficientes y sostenibles. La energía hidrocinética surge como una alternativa prometed...

Full description

Autores:
Mejía Cardona, Oriana
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad de Antioquia
Repositorio:
Repositorio UdeA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/45519
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/10495/45519
Palabra clave:
Turbinas hidráulicas - diseño
Hydraulic turbines - design
Generadores hidroeléctricos
Hydroelectric generators
Desarrollo de prototipos
Prototype development
Desarrollo experimental
Experimental development
Turbina Darrieus
Energía hidrocinética
Impresión 3D
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description RESUMEN : El creciente consumo energético a nivel global, combinado con la urgente necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, ha impulsado la búsqueda de soluciones de energía renovable más eficientes y sostenibles. La energía hidrocinética surge como una alternativa prometedora, aprovechando el flujo del agua para generar electricidad mientras se minimiza el impacto ambiental. Esta investigación se centra en el diseño y la caracterización de una turbina esférica tipo Darrieus para la generación de electricidad a pequeña escala. El estudio sigue un enfoque experimental y práctico, comenzando con la identificación de los factores geométricos y operativos que afectan el rendimiento de la turbina. Se diseña la turbina con álabes optimizados aerodinámicamente, considerando parámetros como la solidez, el ángulo de ataque y la geometría del rotor. El proceso de fabricación emplea tecnología de impresión 3D para producir prototipos rentables y de alta precisión. Las pruebas experimentales se llevan a cabo en condiciones controladas, evaluando la eficiencia de la turbina, la velocidad de rotación y su capacidad de generación de energía. Los hallazgos contribuyen al avance de las soluciones de energía renovable al aprovechar infraestructuras existentes para la producción de energía limpia. Los resultados buscan servir como base para futuras investigaciones y aplicaciones prácticas en la generación sostenible de energía.
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Se diseña la turbina con álabes optimizados aerodinámicamente, considerando parámetros como la solidez, el ángulo de ataque y la geometría del rotor. El proceso de fabricación emplea tecnología de impresión 3D para producir prototipos rentables y de alta precisión. Las pruebas experimentales se llevan a cabo en condiciones controladas, evaluando la eficiencia de la turbina, la velocidad de rotación y su capacidad de generación de energía. Los hallazgos contribuyen al avance de las soluciones de energía renovable al aprovechar infraestructuras existentes para la producción de energía limpia. Los resultados buscan servir como base para futuras investigaciones y aplicaciones prácticas en la generación sostenible de energía.ABSTRACT : The increasing global energy demand, combined with the urgent need to reduce greenhouse gas emissions, has driven the search for more efficient and sustainable renewable energy solutions. Hydrokinetic energy emerges as a promising alternative, utilizing water flow to generate electricity while minimizing environmental impact. This research focuses on the design and characterization of a spherical Darrieus-type turbine for small-scale electricity generation. The study follows an experimental and practical approach, beginning with the identification of geometric and operational factors affecting turbine performance. The turbine is designed with aerodynamically optimized blades, considering parameters such as solidity, angle of attack, and rotor geometry. The manufacturing process employs 3D printing technology to produce cost-effective and high-precision prototypes. Experimental tests are conducted under controlled conditions evaluating turbine efficiency, rotational speed, and power generation capacity. The findings contribute to advancing renewable energy solutions by leveraging existing infrastructures for clean energy production. The results aim to serve as a foundation for further research and practical applications in sustainable energy generation.PregradoIngeniera Mecánica39 páginasapplication/pdfspaUniversidad de AntioquiaMedellín, ColombiaFacultad de Ingeniería. Ingeniería Mecánicahttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño y caracterización de una turbina tipo Darrieus esférica para la microgeneración de energía eléctrica. Trabajo de gradoTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttps://purl.org/redcol/resource_type/TPhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/draftTurbinas hidráulicas - diseñoHydraulic turbines - designGeneradores hidroeléctricosHydroelectric generatorsDesarrollo de prototiposPrototype developmentDesarrollo experimentalExperimental developmentTurbina DarrieusEnergía hidrocinéticaImpresión 3DPublicationLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/fc3478f7-275c-4904-94f1-1e3c130f6bd1/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53falseAnonymousREADORIGINALMejiaOriana_2025_DisenoTurbinaDarrieus.pdfMejiaOriana_2025_DisenoTurbinaDarrieus.pdfTrabajo de grado de pregradoapplication/pdf20542759https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/397063d8-4e6e-4112-bcd3-93e965ff0744/download4f26c4bd84dee091439d43639af6d97aMD51trueAnonymousREADPoster.pdfPoster.pdfAnexo 1application/pdf6392746https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/63b50ffe-010a-4f66-8744-0f5c967639ea/downloadfcea2e1f4982baa259c66b6fb6c95ddcMD52falseAnonymousREADTEXTMejiaOriana_2025_DisenoTurbinaDarrieus.pdf.txtMejiaOriana_2025_DisenoTurbinaDarrieus.pdf.txtExtracted texttext/plain54596https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/1c4240f9-5679-420a-8140-2e05d1e18a85/download58dab8861d4f2dc26d44a988eff836c6MD54falseAnonymousREADPoster.pdf.txtPoster.pdf.txtExtracted texttext/plain4619https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/823b4a94-fbc9-4cc3-a1db-35be095dbe41/download33f0f5a89e6283e87b1c8183f3a5b12dMD56falseAnonymousREADTHUMBNAILMejiaOriana_2025_DisenoTurbinaDarrieus.pdf.jpgMejiaOriana_2025_DisenoTurbinaDarrieus.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6160https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/21738331-e079-470d-8dc9-23828c476cba/download819eab1c5fa6a03c4c14a62c5ea93efdMD55falseAnonymousREADPoster.pdf.jpgPoster.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg19818https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/38c9a13e-87bc-49c7-9aff-6c01026ff5d2/downloadc68d6ecc09805d3582dd18ea34f95dfeMD57falseAnonymousREAD10495/45519oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/455192025-03-27 01:28:21.538https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/open.accesshttps://bibliotecadigital.udea.edu.coRepositorio Institucional de la Universidad de Antioquiaaplicacionbibliotecadigitalbiblioteca@udea.edu.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