Análisis del rendimiento energético en una turbina de generación eléctrica tipo tornillo de Arquímedes en áreas remotas no interconectadas mediante la adquisición de datos a través de sistemas tecnológicos IoT

Abstract

Esta tesis de desarrollo tecnológico tuvo como propósito evaluar la eficiencia energética de una turbina tipo tornillo de Arquímedes como alternativa de generación eléctrica en zonas no interconectadas (ZNI). El objetivo principal consiste en analizar su viabilidad técnica y económica, integrando un sistema de monitoreo mediante sensores IoT para el registro remoto de parámetros eléctricos e hidráulicos que permiten validar su desempeño.

Los objetivos específicos se enfocaron en diseñar digitalmente la turbina mediante herramientas de modelado, construir un sistema de bajo costo para captar, almacenar y distribuir la energía, realizar pruebas experimentales en afluentes hídricos con monitoreo a través de sensores IoT y evaluar el comportamiento de la turbina mediante la elaboración de curvas características de voltaje, torque y eficiencia frente al caudal.

La metodología implementada se estructuró en diferentes fases como: revisión bibliográfica, diseño digital del prototipo, construcción con materiales accesibles, instalación en campo, ejecución de pruebas y monitoreo remoto empleando sensores IoT. Esta estrategia permitió evaluar la interacción entre variables geométricas, hidráulicas y eléctricas, garantizando un análisis integral del desempeño de la turbina bajo condiciones reales de operación.

Los resultados mostraron que la turbina tiene la capacidad de transformar de manera eficiente la energía del recurso hídrico en energía eléctrica útil generando 500 W de potencia a la salida del inversor, con una tensión de 110 V AC, registrando caudales de 1.3 L/s para su funcionamiento, con el fin de suplir necesidades básicas de comunidades rurales. El sistema de monitoreo IoT permitió registrar en tiempo real las variables del sistema, aportando información clave para la gestión energética y la toma de decisiones.

Se concluyó que la turbina tipo tornillo de Arquímedes es una tecnología prometedora para la generación distribuida en territorios aislados. Su simplicidad constructiva, bajo impacto ambiental, capacidad de operar en caudales reducidos y accesibilidad económica la convierten en una opción viable dentro de los esquemas de electrificación rural y transición energética en Colombia.