DISEÑO DE UNA TURBINA Y INFRAESTRUCTURA DE UN SISTEMA HIDROELECTRICO 

El presente trabajo tiene como objetivo el diseñar un prototipo de una mini central hidroeléctrico utilizando la fuerza potencial y cinética del agua, el diseño será echo mediante un programa de diseño la cual es en el ´programa  SOLIWORD. que es un programa de diseños en 2D con la cual se pude realizar diseños de piezas mecánicas, o estructuras también sirve para poder hacer simulaciones de temperatura, fluidez del agua entre otros

PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA:

El diseño de una turbina Kaplan adaptando en una estructura fácil de instalar en ríos lagos y ojos de agua  donde no haiga una  gran caudal de agua  y que genere energía eléctrica suficiente para un hogar

JUSTIFICAMIENTO DEL PROBLEMA:

El diseño que se realizara en la turbina de Kaplan y la estructura que le acompaña con fines de investigación de prueba y error, y la recopilación de datos, que me ayudaran a lo largo de mi formación académica

OBJETIVO:

Tener un diseño confiable, y que se pueda instalar en ríos sin mucha afluencia la cual genere energía eléctrica constante, aprovechando la energía cinética y potencial del agua.

OBJETIVO ESPESIFICO:

·         Diseño de una turbina Kaplan de 5 aspas

·         Una estructura la cual contendrá la turbina

·         Un diseño fácil de instalar sin dañar la fauna y flora

De poder generar electricidad para un hogar

con el diseño obtenido tener una capacidad 100Kw/h por mes 

MARCO TEORICO:

definición de una mini central hidroeléctrica: Las centrales hidroeléctricas se definen como instalaciones mediante las que se consigue aprovechar la energía contenida en una masa de agua situada a una cierta altura, transformándola en energía eléctrica. Esto se logra conduciendo el agua desde el nivel en el que se encuentra, hasta un nivel inferior en el que se sitúan una o varias turbinas hidráulicas que son accionadas por el agua y que a su vez hacen girar uno o varios generadores, produciendo energía eléctrica.

1.      CENTRALES DE AGUA FLUYENTE:

En estas centrales, el agua a turbinar se capta del cauce del río por medio de una obra de toma, y una vez turbinada, se devuelve al río en un punto distinto al de captación. 

ELEMENTOS DE UNA MINI CENTRAL HIDROELÉCTRICO:

1.      TURBINAS:

Son máquinas capaces de transformar la energía hidráulica en energía mecánica en su eje de salida. Su acoplamiento mediante un eje a un generador permite, finalmente, la generación de energía eléctrica

Turbinas de reacción Son aquellas en las que la incidencia del flujo del agua y el sentido de giro del rodete no coinciden con el punto de choque del agua sobre los alabes; es decir estas turbinas convierten la energía gravitacional del fluido en energía cinética.

 

Ø  Por el diseño de rodete:

·         Kaplan

·         Hélice

·         Pelton

·         Francis

·         Axial

2.     GENERADORES:

Estas máquinas rotativas que transforman la energía mecánica de rotación que suministran las turbinas en energía eléctrica, en sus bornes o terminales. Pueden ser de dos tipos: síncronos y asíncronos.

·         GENERDORES SINCRONOS: El generador síncrono funciona en base a un campo magnético generado en el rotor por la acción de una fuente de corriente continua externa, y al girar el rotor se produce un campo rotatorio en las bobinas del estator, produciéndose a su vez la energía eléctrica en los bornes de estas bobinas.

 

Por tipo de excitación:

 

1)      Auto excitados

2)      Excitación externa

Por tipo de rotor

1)      Polos salientes

2)      Polos lisos

TURBINA TIPO KAPLAN

Turbina de flujo axial, de reacción y de admisión total, su principal característica es que cuenta con un rodete que contiene álabes regulables, su función es controlar la
componente tangencial de la velocidad a la entrada del rodete, en consecuencia, el
fluido sale de los alabes (distribuidor) y entra en la rueda con un moméntum angular
adquirido.

SISTEMA DE REGULACIÓN DE LAS TURBINAS KAPLAN

Cada alabe de distribución de prolonga mediante un eje, y es perpendicular al eje de giro del rodete. Cada alabe pivota reorientando la dirección del agua, entre lo que se encuentra el vástago, que regula la orientación del sistema y va sujeta al eje de la rueda o rodete. La fuerza centrífuga generada en la pala se transmite al vástago mediante las bieletas. Las bieletas están puestas en el extremo de la palanca, y están van sujetas a árbol mediante unos soportes, todo esto va sujeto al vástago, cuyo desplazamiento axial provoca una rotación simultánea en todo el sistema. Todo el mecanismo se debe bañar en aceite a una cierta presión, proporcionando una lubricación necesaria a todas las conexiones y evitando la entrada de agua en el interior del cubo. El vástago se acciona por medio de un servomotor que gira con el árbol, estos se conectan por medio de dos cámaras que están comunicada por medio de una válvula de regulación de aceite e entrada y dos de salida

DISEÑO EXPERIMENTAL:

Materiales:

soliwordks 

Definición

SOLIDWORKS es un software de diseño CAD 3D (diseño asistido por computadora) para modelar piezas y ensamblajes en 3D y planos en 2D. El software que ofrece un abanico de soluciones para cubrir los aspectos implicados en el proceso de desarrollo del producto. Sus productos ofrecen la posibilidad de crear, diseñar, simular, fabricar, publicar y gestionar los datos del proceso de diseño

imágenes de la interfaz 

Diseños a realizar:

·         Turbina y rodete

·         Camisón

·         Cubierta

·         Generador

·         Cubierta del generador

·         Tapa baja

·         Tapa planta

·         Pared coraza

·         Placa planta

·         Pared coraza  salida

link de los planos: ( planos )

link del costo:

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1gw_s5sO1Bx7fH0E_fMvX2JhknykjepvLabEqoldB6jU/edit?usp=sharing

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

J. A. Vargas, F. Velásquez Clavijo, C. Torres Gómez, “Desarrollo del prototipo de un hidro generador
eléctrico como alternativa de generación de energía limpia en zonas rurales”. Ingeniare, Nº. 20, pp.
91-101, 2016

LOPEZ-GONZALEZ, José; SILVA-CASARIN, Rodolfo y MENDOZA-BALDWIN, Edgar
Gerardo. Aprovechamiento de la energía de las corrientes con el Hidro generador IMPULSA. Tecnol.
cienc. agua [online]. 2011, vol.2, n.4 [citado 2020-08-30], pp.97-110. Disponible en:
<http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-
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The World Bank Group, “Technical and Economic Assessment of Grid, Mini-Grid and Off-Grade
Electrification Technologies” [en línea] Washington D.C, U.S.A Disponible en:
http://siteresources.worldbank.org/EXTENERGY/Resources/336805-
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9 Weyler Ordoñez Pech “Diseño, construcción y evaluación de un hidropulsador” Buenavista, Saltillo,
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http://repositorio.uaaan.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/123456789/5507/T13993%20ORDO%C3%
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