Diseño y construcción de una micro turbina a vapor tipo tesla para generar un potencia de 0.5 KW

Abstract

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal el diseño y construcción de una microturbina de vapor tipo Tesla capaz de generar una potencia de 0,5 kW, utilizando vapor de agua como fluido de trabajo. La turbina propuesta se integra al sistema térmico del laboratorio de Ingeniería Mecánica de la UNSAAC y se alimenta mediante una caldera impulsada por biodiésel, buscando una solución energética eficiente, económica y sostenible a pequeña escala. La metodología incluyó el desarrollo de un modelo matemático que describe el comportamiento del fluido entre los discos de la turbina, aplicando el teorema del transporte de Reynolds y el análisis de capa límite. Se analizaron esfuerzos mecánicos en los discos y se diseñaron los componentes principales con base en criterios térmicos, estructurales y geométricos. Además, se realizaron simulaciones computacionales para validar el desempeño del diseño bajo diferentes condiciones de operación. Los resultados obtenidos a partir de la simulación y el análisis teórico permitieron estimar el torque y la potencia generada, validando la viabilidad del diseño para alcanzar el objetivo de 0,5 kW. La construcción del prototipo confirmó la factibilidad del diseño y permitió realizar pruebas preliminares bajo condiciones controladas. Se concluye que la microturbina Tesla representa una alternativa viable para la generación de energía eléctrica en entornos residenciales o rurales, destacando por su simplicidad constructiva, bajo mantenimiento, eficiencia aceptable y potencial de adaptación a diversas fuentes térmicas.