Publicación:

Diseño y construcción a escala reducida de un propulsor por hélice de paso variable

Resumen

En el presente trabajo se lleva a cabo el diseño, construcción y validación experimental de un modelo a escala reducida de un propulsor por hélice de paso variable para analizar la influencia del ángulo de paso en el comportamiento del propulsor. El objetivo principal es diseñar y construir un prototipo funcional de un sistema de paso variable para una hélice, y validar mediante pruebas en un túnel de viento cómo afectan las variaciones en el ángulo de paso a variables operacionales como el empuje. El prototipo cuenta con un mecanismo de plato deslizante accionado por servomotores para modificar el ángulo de paso de 0° a 25°. Tiene un sistema estructural de perfil VSLOT de aluminio, un motor brushless de 430W, sensores de empuje y RPM, y un sistema de control implementado con Arduino. El diseño incorpora conceptos de teoría de hélices, tipos de sistemas propulsores y análisis de elementos finitos. El prototipo se validó mediante pruebas en un túnel de viento midiendo empuje y RPM a diferentes ángulos de paso y velocidades de viento. Los resultados evidencian que el empuje se incrementa al disminuir el ángulo de paso, y que la velocidad de viento incidente reduce el empuje para unas RPM dadas. También se realizó un análisis de costos, entre métodos de manufactura encontrando que la impresión 3D de ABS es más favorable que el mecanizado de Duraluminio. La investigación concluye resaltando la influencia del ángulo de paso en el comportamiento del propulsor, la importancia de la experimentación en la validación de diseños mecatrónicos, y los beneficios de utilizar manufactura aditiva para reducir costos de prototipado.