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

Álvarez Rojas, Ángel David; Jiménez Celis, Cristian Julián

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

dc.contributor.advisor	Jaimes Rolón, Ricardo Alfonso
dc.contributor.author	Álvarez Rojas, Ángel David
dc.contributor.author	Jiménez Celis, Cristian Julián
dc.contributor.evaluator	Martinez, Manuel del Jesús
dc.contributor.evaluator	Amaris Castilla, Carlos Fidel
dc.date.accessioned	2024-02-20T13:58:54Z
dc.date.available	2024-02-20T13:58:54Z
dc.date.created	2024-02-16
dc.date.issued	2024-02-16
dc.description.abstract	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.
dc.description.abstractenglish	In this work, the design, construction, and experimental validation of a scaled-down model of a variable pitch propeller thruster is carried out to analyze the influence of the pitch angle on the thruster behavior. The main objective is to design and build a working prototype of a variable pitch propeller system, and to validate through wind tunnel tests how pitch angle variations affect operational variables such as thrust. The prototype features a sliding plate mechanism driven by servo motors to modify the pitch angle from 0° to 25°. It has an aluminum VSLOT airfoil structural system, a 430W brushless motor, thrust and RPM sensors, and a control system implemented with Arduino. The design incorporates concepts from propeller theory, propulsive system types, and finite element analysis. The prototype was validated through wind tunnel testing by measuring thrust and RPM at different pitch angles and wind speeds. The results show that the thrust increases as the pitch angle decreases, and that the incident wind speed reduces the thrust for a given RPM. A cost analysis was also performed, between manufacturing methods finding that ABS 3D printing is more favorable than Duraluminium machining. The research concludes by highlighting the influence of pitch angle on thruster behavior, the importance of experimentation in the validation of mechatronic designs, and the benefits of using additive manufacturing to reduce prototyping costs.
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/20.500.14071/15733
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 2.5 Colombia (CC BY 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Hélice de paso variable
dc.subject	Propulsor
dc.subject	Empuje
dc.subject	Ángulo de paso
dc.subject	Vehiculo aéreo no tripulado
dc.subject.keyword	Variable pirch propeller
dc.subject.keyword	Propellant
dc.subject.keyword	Thrust
dc.subject.keyword	Pitch angle
dc.subject.keyword	Unmanned aerial vehicle
dc.title	Diseño y construcción a escala reducida de un propulsor por hélice de paso variable
dc.title.english	Design and construction of a variable pitch propeller on a small scale
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