Diseño del rotor de una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional para la generación de energía en la vereda caño rasquiña

Pérez Arias, Johan Sebastián

Diseño del rotor de una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional para la generación de energía en la vereda caño rasquiña

dc.contributor.advisor	Florez Mera, Juan Pablo
dc.contributor.author	Pérez Arias, Johan Sebastián
dc.contributor.evaluator	Chacón Velasco, Jorge Luis
dc.contributor.evaluator	Martinez, Manuel del Jesus
dc.date.accessioned	2025-08-21T11:42:04Z
dc.date.available	2025-08-21T11:42:04Z
dc.date.created	2025-07-29
dc.date.issued	2025-07-29
dc.description.abstract	El diseño de un rotor para una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional (TVG) fue desarrollado con el objetivo de generar 5 kW de potencia en la vereda Caño Rasquiña, una zona rural con acceso limitado a infraestructura eléctrica. A través de un análisis paramétrico y optimización computacional, se determinó que la configuración óptima del rotor corresponde a cinco aspas con un ángulo de ataque de 23°, un diámetro de 0.53 m y material de acero inoxidable 304. Los resultados demostraron que esta configuración maximiza la eficiencia energética, logrando un coeficiente de potencia del 86% y un equilibrio óptimo entre torque, tensión estructural, deformación y desplazamiento. Además, el análisis estadístico permitió identificar la influencia del número de aspas y el ángulo de ataque en el comportamiento mecánico del rotor, destacando su impacto en la estabilidad y durabilidad del sistema. Los estudios estructurales en SolidWorks validaron la viabilidad del diseño, con factor de seguridad mínimo de 0.5 en las uniones del eje y una frecuencia de operación que evita riesgos de resonancia. La evaluación económica evidenció un ahorro energético estimado de 6'387.500 COP anuales, con un costo del rotor inferior al 0.1% del ahorro proyectado, consolidando su viabilidad financiera. Estos resultados posicionan la turbina como una alternativa eficiente y replicable para la generación de energía renovable en comunidades rurales, aprovechando los recursos hídricos del río Magdalena con mínimo impacto ambiental y promoviendo el acceso equitativo a la energía.
dc.description.abstractenglish	The design of a rotor for a gravitational vortex hydrokinetic turbine (TVG) was developed to generate 5 kW of power in the rural area of Caño Rasquiña, which has limited access to electrical infrastructure. Through parametric analysis and computational optimization, the optimal rotor configuration was determined to consist of five blades with a 23° angle of attack, a diameter of 0.53 m, and stainless steel 304 as the material. The results demonstrated that this configuration maximizes energy efficiency, achieving a power coefficient of 86% and an optimal balance between torque, structural stress, deformation, and displacement. Additionally, statistical analysis identified the influence of the number of blades and the angle of attack on the rotor’s mechanical behavior, highlighting their impact on system stability and durability. Structural studies in SolidWorks validated the feasibility of the design, with a minimum safety factor of 0.5 at the shaft joints and an operating frequency that prevents resonance risks. The economic evaluation estimated an annual energy savings of 6,387,500 COP, with the rotor's cost representing less than 0.1% of the projected savings, reinforcing its financial viability. These results position the turbine as an efficient and replicable alternative for renewable energy generation in rural communities, utilizing the water resources of the Magdalena River with minimal environmental impact while promoting equitable energy access.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45936
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Hidrocinética
dc.subject	Rotor
dc.subject	vórtice
dc.subject	Energía
dc.subject	Rural
dc.subject.keyword	Hydrokynetics
dc.subject.keyword	Rotor
dc.subject.keyword	Vortex
dc.subject.keyword	Energy
dc.subject.keyword	Rural
dc.title	Diseño del rotor de una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional para la generación de energía en la vereda caño rasquiña
dc.title.english	Design of a Rotor for a Gravitational Vortex Hydrokinetic Turbine for Energy Generation in the Caño Rasquiña Hamlet
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado