Video de desarrollo proyecto DM1

Predicción de Falla

En un primer modelo ocupamos el Modelo Virtual diseñado en Inventor para un análisis vía software. Usamos el ensamble de piezas mostrado a continuación, fijando únicamente la parte superior. Luego simulamos una carga ejercida, la cual variaremos para observar los cambios y los puntos de mayores tensiones, usamos como material PVC, dado que es el que más se asemeja a nuestra construcción.
Simulaciones:
Observamos dos máximos de tensiones, ubicados en el punto de anclaje y en la sujeción de la hélice al eje-marco, graficamos esos máximos en la tabla mostrada a continuación de la imagen de la simulación, en un Análisis de Von Misses.

Se predijo que el dispositivo presentaba el mayor estrés de tracción y corte en la base del soporte y que por lo tanto se rompería ahí en caso de aplicarle una fuerza hasta que fallara.

Durante el ensayo físico el generador eólico fallo exactamente en el lugar predicho. La falla se produjo en la placa de madera pegada a la viga que sujetaba el dispositivo al soporte. En ese punto la capa de madera inmediatamente debajo del pegamento se desprendió como se suponía.

META DE PESO

El Dispositivo construido quedó finalmente así:

Tuvo un peso del dispositivo: 330 Gramos

¡Meta cumplida!

COSTOS Y PESO FINAL

Costos

Tuberia de PVC: Obtenida de desecho

Pernos y tuercas: Obtenidas de desecho

Perfil de madera pino: $1.490

Placa de madera 25x25: $200

Abrazaderas de PVC: $680

Helice: $7000

Teflon $100

TOTAL $9470

¡Restricción presupuestaria cumplida!

Predicción de flexión en aspas

Usando el software Inventor y un modelo aproximado de la hélice y sus tres aspas hemos logrado ver cuanta será la deflexión en el extremo de cada una de éstas producto del viento.

Usando la formula de presión de viento

P = ½∙p∙v2∙F

Usando los siguientes datos,

- p: Densidad del aire 1.25 kg/m3, v: velocidad del viento (5-7 m/s) y F: factor de Forma
- Medidas de la hélice: Radio 20 cm, Espesor: 4 cm (ancho máximo)

Hicimos 3 simulaciones con diferentes parámetros y rango de presiones, siempre fijando nuestra hélice en el punto dónde iría el eje.

Presentamos a continuación las Zonas de Stress Máximo y de desplazamiento, representadas por escala de colores, Rojo = Zonas de valores Altos, Azul = Zonas de valores bajos.

Simulación 1

Material: Plástico ABS, Presión = 20 Pa

Simulación 2

Material: Plástico ABS, Presión = 2000 Pa

Simulación 3
Material: PVC tuberías, Presión = 2000 Pa

Resultados

Análisis

Luego vemos que por las cargas ejercidas, no existe deflexión observable en los extremos de las aspas para las cargas y materiales testeados, lo que revela que el viento ejerce muy baja presión como para lograr flexiones en el material. A mayores velocidades la presión aumenta de manera No lineal, por lo que para mayores escalas de tamaño la deflexión podría entrar a ser una variable a considerar dado la mayor distancia entre Apoyo – Extremo de la Pala y también mayores Presiones. Luego no existen deflexiones observables producto de la fuerza del viento.

Planos de Diseño

Se diseñaron planos en Inventor, las unidades se muestran en milímetros y son los más aproximados al diseño final deseado.

La Primera imagen muestra las vistas frontal y lateral mientras que la segunda nos muestra una vista 3d del modelo.

A continuación se muestra el detalle.

Selección de modelo

Para poder decidir qué dispositivo es más afín a las necesidades y requerimiento de la competencia el equipo propuso 6 criterios diferentes, medidos como alto, medio o bajo, que permiten apoyar la toma de decisiones.

Es posible observar que el modelo de aerogenerador clásico tiene mayor eficiencia y menos peso que el modelo vertical, además el primero es más simple y estético. Sin embargo tiene un costo de fabricación más alto y la manufactura se hace complicada por lo tanto surge la

necesidad de adquirir las aspas hechas.

Dado que se dispone de $10.000 y además existe la posibilidad de ocupar materiales de

desechos, para cualquiera de los modelos se está en condiciones de cumplir la restricción presupuestaria, la única diferencia en este sentido radica en la asignación de los recursos.

Luego procedimos a asignarle una ponderación a cada criterio y un valor de acuerdo a la tabla anterior, con lo que llegamos a un total, lo que nos permitió tomar una decisión objetiva.

Podemos ver que el puntaje más alto lo obtuvo el aerogenerador clásico, por lo que el equipo se decidió por éste modelo.

Foto esquemática del modelo elegido.