Diseño, fabricación y ensayos de un posicionador automático de tubo de Pitot para túnel de viento: AGAPITA (Automated Gatherer for Aerodynamics Pitor Apparatus)

Abstract

Este Proyecto Fin de Carrera se enmarca en una serie de proyectos cuyo fin es dotar al Laboratorio de Motores Térmicos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Madrid, de un túnel de viento con el que realizar experimentos sobre perfiles aerodinámicos de álabes de compresor y de turbina.
Con el primer proyecto, Clement Dufourneaud estableció las bases teóricas de diseño del túnel de viento.
En el segundo, Alfonso Rojo construyó el túnel de viento y comprobó su funcionamiento mediante unos ensayos.
En este tercero se ha pretendido automatizar la toma de datos mediante un posicionador de tubo de Pitot controlado por ordenador. La máquina en cuestión fue bautizada cariñosamente como Agapita, un retroácronimo de Automated Gatherer for Aerodynamics Pitot Apparatus.
En un primer momento se estudió el sistema vigente en el taller para la realización de experimentos y se decidió automatizar la parte correspondiente al sistema portador del tubo de Pitot, dejando posibles mejoras del túnel de viento y del sistema porta álabes para futuros proyectos que sucedan a este.
Para la fabricación de la máquina se decidió utilizar tecnología propia del mundo de las impresoras 3D autorreplicantes (RepRap), es decir, impresoras que son capaces de imprimir partes de su propia estructura. El alumno disponía de su propia impresora 3D (Prusa i3) lo cual hizo posible imprimir las piezas con flexibilidad y realizar un diseño modular e iterativo. Esto permitió desde prácticamente el principio tener una máquina sobre la que realizar modificaciones y mejoras fácil y cómodamente.
La máquina fue diseñada empleando los programas de CAD, CATIA y Free-CAD y fabricada en su totalidad por el alumno con su impresora personal.
La electrónica para controlar la máquina también estuvo inspirada en la de las impresoras 3D de código abierto. Se utilizó una placa Arduino como plataforma microcontroladora sobre la se instaló un escudo (shield ) diseñado por el alumno, sobre el que se instalaron los dispositivos necesarios para su correcto funcionamiento y para su correcta conexión con el medidor de presión disponible en el taller.
La programación se realizó en el entorno de programación propio de Arduino.
El programa se diseñó por bloques y con el objetivo de que tuviera la funcionalidad de un programa de debugging, con un menú selector de las funciones a realizar por la máquina. Los datos de los ensayos fueron enviados al ordenador automáticamente mediante un script de excel que se comunica con la máquina por el puerto serie.
Los resultados obtenidos fueron posteriormente procesados para comprobar el buen funcionamiento de la máquina.