Reacondicionamiento de una turbina Kaplan para uso docente

Abstract

El presente informe detalla el proceso de reacondicionamiento de una turbina hidráulica tipo Kaplan con fines docentes en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile. El objetivo principal de este proyecto es restaurar la turbina, de modo que pudiera ser utilizada en actividades educativas, proporcionando a los estudiantes una herramienta práctica para estudiar fenómenos fluidodinámicos y aspectos fundamentales de las turbinas hidráulicas como la cavitación. Para alcanzar este objetivo, se empleó una metodología que incluyó el diagnóstico del estado de las piezas originales, el diseño y fabricación de nuevos componentes mediante técnicas de ingeniería inversa y prototipado rápido, y la puesta en marcha del sistema para pruebas. Las actividades incluyeron la restauración del mecanismo de control de álabes, la fabricación de un ducto transparente para visualización del flujo y soportes estructurales para el difusor. A lo largo del proceso, se identificaron y solucionaron diversos desafíos técnicos, tales como la adaptación de piezas de la fabricación antigua con estándares comerciales modernos y la necesidad de implementar mejoras para que la regulación de los álabes sea más sencilla e intuitiva. El reacondicionamiento permitió restaurar la turbina a su capacidad operativa, además de integrarse como una herramienta pedagógica que facilita la comprensión de los conceptos teóricos relacionados con las turbomáquinas Como resultado, el Laboratorio de experiencias hidráulicas del departamento de ingeniería mecánica cuenta con una nueva versión de la turbina Kaplan además de la Pelton que ya había, completando así la intención de tener tanto una turbina de acción como de reacción, con las cuales se podrá hacer diversas experiencias docentes, enriqueciendo la formación académica. Enconclusión, la turbina Kaplan representa una valiosa herramienta didáctica que, además de contribuir a la formación académica de los estudiantes, abre la puerta a futuros trabajos relacionados, como podría ser la implementación de actuadores electrónicos y la consecuente operación a distancia de la turbina o incluso implementar un sistema PID que busque la regulación óptima de los álabes para alcanzar eficiencia máxima, o el estudio mediante CFD del agua al interior para diseñar nuevos y mejores álabes de distribución Se utilizaron los siguientes recursos: planos conceptuales, componentes existentes, software de modelado 3D y equipos del departamento de ingeniería mecánica.