| dc.contributor | Valentina Hernández Castillo | |
| dc.contributor | Capta Hydro Spa | |
| dc.date | 2016-08-31 | |
| dc.date | 2021-07-10T07:53:44Z | |
| dc.date | 2021-08-31T09:23:48Z | |
| dc.date.accessioned | 2022-12-21T15:26:09Z | |
| dc.date.available | 2022-12-21T15:26:09Z | |
| dc.identifier | 16COTE-66370 | |
| dc.identifier | 2016-66370-INNOVA_PRODUCCION | |
| dc.identifier | http://repositoriodigital.corfo.cl:80/xmlui/handle/11373/94631 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/5470073 | |
| dc.description | El Objetivo Específico Consiste en Evitar la Transmisión Mecánica desde las Turbinas y la Poca Modularidad del Sistema es Dimensionar y Encontrar un Generador que se Ajuste a las Condiciones de Operación Curva de Potencia Esperada y Dimensiones Mecánicas Requeridas para Ser Instalado Directamente en la Turbina. La Restricción de las Dimensiones Mecánicas Viene Dada Dado que el Generador No Podrá Ser de un Diámetro Mayor a la Carcasa del Rotor de la Turbina. Esto ya que Si Fuese Más Ancho Crearía una Obstrucción del Flujo de Agua que Pasa a Través de la Turbina Perjudicando la Generación de Energía. Con Respecto a la Potencia Eléctrica del Generador se Utilizará la Curva de Potencia Mecánica Generada versus Velocidad de Giro que se Obtendrán de la Turbina que Instalará Capta Hydro en su Primera Planta Piloto en Negrete durante el Mes de Octubre. Con Estos Datos se Tendrá Información que Permitirá Dimensionar la Potencia Eléctrica del Generador. La Última Condición Técnica que Debe Satisfacer el Generador Seleccionado Tiene Relación con su Voltaje de Operación. A una Misma Velocidad de Giro entre Mayor Sea el Voltaje de Operación Menores Serán las Pérdidas en los Conductores y Más Opciones Existen de Encontrar Inversores que Soportan un Alto Voltaje y una Baja Corriente. Por Otro Lado se Deberá Mantener un Voltaje de Operación lo Suficientemente bajo Tal que cuando el Aspa Gire a Flujo Libre No Exista la Posibilidad de Exceder el Voltaje Máximo del Inversor lo cual Produciría una Falla Permanente. | |
| dc.description | El Objetivo Específico para la Necesidad de Cuantificar la Eficiencia del Sistema es Desarrollar un Banco de Pruebas que Permita Medirla en Distintos Puntos de Operación. En Particular se Instalará un Motor Eléctrico Capaz de Fijar la Velocidad de Giro del Generador a una Velocidad Determinada Simulando el Input de los Rotores de las Turbinas bajo Distintas Condiciones de Operación Hidráulicas. Luego se Programará el Inversor en Prueba para Simular la Inyección Distintos Niveles de Potencia Eléctrica a la Red y Así para Cada Potencia se Podrá Calcular la Eficiencia del Sistema Comparando la Potencia Eléctrica a la Salida del Inversor con la Potencia Mecánica a la Entrada del Generador. Una Vez que se Cuente con el Mapa de Eficiencias con las Variables de Velocidad de Giro y Potencia Extraída del Sistema se Podrá Determinar para Cualquier Diámetro de Rotor de la Turbina cual Será la Eficiencia Real del Sistema Generador-inversor lo que Permite por Ejemplo Determinar Qué Diámetros de Rotor de la Turbina Operarán con una Mayor Eficiencia de Conversión Electromecánica. Además se Podrá Determinar de Manera Precisa Si Conviene Económicamente Optar por Generadores o Inversores de Mayor Eficiencia. Adicionalmente el Banco de Pruebas a Desarrollar Será una Herramienta Útil para Capta Hydro para Medir las Eficiencias de Rodamientos Cadenas y Cualquier Otro Elemento de Acople Mecánico que se Quiera Someter a Prueba en un Futuro Desarrollo Aportando a la Mejora Contínua de los Sistemas de Generación. | |
| dc.description | El Objetivo Específico Será Desarrollar un Sistema Electrónico y Software con al Menos las Siguientes Capacidades:comunicarse con el Inversor Elegido por Algún Protocolo Serial. De este Modo se Podrán Registrar en el Sistema las Variables Medidas por el Inversor Tales como Potencia Activa Potencia Reactiva Voltaje y Corriente Ac y Dc entre Otras. Ser Capaz de Medir Utilizando un Sensor de Velocidad la Velocidad de Giro del Rotor de la Turbina. Ser Capaz de Medir mediante un Sensor Infrarrojo la Altura del Agua del Canal. Ser Capaz de Medir mediante un Molinete en el Agua la Velocidad del Agua en el Canal. Comandar un Motor Encargado de Sacar la Turbina del Agua. Comandar el Motor Encargado de Controlar el Sistema de Control de Velocidad del Agua. Este Comando se Deberá Calcular Utilizando un Algoritmo de Optimización que se Encargue de Maximizar la Potencia a Generar por la Turbina. Comunicar el Sistema Desarrollado a Través de un Modem de Manera de Enviar los Datos a un Servidor Web. Comunicar al Mismo Servidor Web una Cámara que Muestre la Operación de la Planta. Desarrollar una Página Web que Sea Capaz de Desplegar los Datos de Monitoreo al Cliente Final y Todas las Variables de Interés para Capta Hydro. Desarrollar un Comando Remoto en el cual se Pueda Accionar la Extracción de la Turbina desde la Página Web. Además el Sistema Deberá Ser Diseñado para Operar al Exterior y de Manera Robusta Tal que No Ponga en Riesgo la Generación de la Central. | |
| dc.description | El Objetivo General del Proyecto es Desarrollar Nuevos Sistemas Electrónicos Electromecánicos y de Software con Rt Electronics que Permitan que las Centrales Capta Hydro Puedan Comenzar a Ser Comercializadas. Para Lograr esto se Requiere: 1. Lograr un Sistema Direct Drive Electromecánico Optimizado, 2. Desarrollar un Sistema de Pruebas de Generadores para Minimizar la Variabilidad y Optimizar su Funcionamiento, 3. Desarrollar un Sistema de Control y Monitoreo Remoto de las Centrales Capta. | |
| dc.description | El Primer Objetivo es Diseñar un Sistema Direct Drive para Lograr la Confiabilidad y Costo Necesario para una Comercialización y Operación Exitosa. Esta Solución Fue Ideada para Evitar la Transmisión y Acople Mecánico de Varias Aspas hacia un Sólo Generador la cual Genera Problemas de Confiabilidad y Baja en la Eficiencia. De este Modo ya que Cada Turbina Tendría su Propio Generador Conectado Directamente al Eje de Cada Rotor de Turbinas se Reducirían los Elementos Mecánicos Disminuyendo las Probabilidades de Falla Logrando a la Vez Mayor Modularidad y Control Pudiendo Elegir el Número de Turbinas-generadores a Instalar en un Canal sin Tener que Sobredimensionar el Generador Eléctrico Mejorando el Costo Eficiencia y la Potencia Real de los Sistemas. Para el Diseño del Generador Eléctrico Adecuado para Lograr un Sistema Direct Drive se Debe Resolver el Sistema Acoplado del Rotor de la Turbina y Generador Optimizando los Parámetros Constructivos de Ambos a la Vez para Lograr un Diseño del Sistema que Maximice la Potencia y Minimice el Costo. Dado el Expertise de Capta Hydro en el Diseño de Rotores de Turbinas se Debe Elegir un Generador cuyo Óptimo de Conversión Electromecánico Esté lo Más Cercano Posible al Óptimo de Torque y Velocidad Angular del Rotor. Finalmente se Deberá Encontrar un Proveedor que Sea Capaz de Responder a los Parámetros de Diseño Obtenidos y al Volumen de Demanda Proyectada que se Tiene para el Producto Final. | |
| dc.description | El Segundo Objetivo Específico Consiste en el Diseño de un Banco de Pruebas que Permita Determinar Distintas Variables Físicas para Estimar la Eficiencia del Sistema Eléctrico bajo los Distintos Puntos de Operación. Gracias a este Banco de Pruebas se Podrá Determinar la Eficiencia Energética de Distintas Opciones de Diseño de los Sistemas Electromecánicos y Eléctricos del Nuevo Sistema Direct Drive. Una de las Limitaciones al Momento de Dimensionar un Sistema Direct-drive es el Evaluar el Desempeño del Sistema para las Distintas Condiciones de Operación que Enfrentará el Sistema lo cual No Está Disponible por Parte de los Proveedores. Debido a la Ausencia de Información Fuera del Punto de Operación Óptimo lo cual Sería el Caso en la Aplicación de las Turbinas Capta Hydro se Requiere el Desarrollo de un Sistema que Permita Simular las Condiciones de Operación que se Darán en el Agua sin el Costo de Realizar Montajes en Terreno Mejorando la Calidad y Velocidad de las Iteraciones de Diseño. | |
| dc.description | El Tercer Objetivo Específico Consiste en Desarrollar el Sistema de Control y Monitoreo Remoto para el Funcionamiento del Sistema Minimizando su Costo de Operación y Maximizando su Factor de Planta. El Sistema de Generación con Patente ya Ingresada por Capta Hydro Requiere de un Sistema de Control que Determine la Posición de las Compuertas y el Comportamiento de los Rotores (torque y Velocidad Angular) para que se Óptice la Potencia Generada de Cada Planta. El Sistema de Control Debe Ser Capaz de Maximizar la Potencia en Todo Momento Sujeto a que se Mantenga la Seguridad Necesaria en el Canal Manteniendo los Niveles de Agua Dentro de Parámetros Seguros para la Operación del Canal. Además el Sistema Deberá Monitorear en Tiempo Real Diversas Variables con los Siguientes Objetivos:monitoreo Remoto de la Generación del Sistema por Parte del Cliente con la Opción de Instalar Cámaras de Seguridad para Observar el Estado de los Equipos y Registrar en el Menor Tiempo Posible Algún Problema en el Sistema o el Canal. Implementar un Control de Manera Remota que Permita Comandar el Sistema de Control de Flujo de Agua y Levantar la Turbina en Caso de Emergencia. Un Ejemplo Puede Ser en Caso que Alguna Persona Caiga al Canal Aguas Arriba de la Central y que se Necesite Levantar el Sistema Remotamente. Monitoreo de Otras Variables Relevantes para Capta Hydro para Mejorar la Potencia Instantánea y el Factor de Planta Tales Como: Altura del Agua Torque del Rotor Voltajes y Velocidad de Giro de las Aspas Velocidad del Flujo de Agua Estado de los Componentes entre Otras Variables. | |
| dc.description | La Empresa Capta Hydro (www. Captahydro. Com) Está Desarrollando un Nuevo Tipo de Centrales Mini-hidro que Aprovecha las Instalaciones Existentes de los Canales de Riego para Extraer Energía Eléctrica Habilitando Nuevos Lugares para la Generación de Electricidad y Generando Casi 3 Veces Más Potencia que los Competidores Más Cercanos. El Sistema que ya Cuenta con Patente de Invención y cuyo Primer Piloto se Instalará en Negrete en Septiembre 2016 Aún Posee Varios Problemas Importantes por Solucionar para Poder Lograr un Nivel de Desarrollo que Permita su Comercialización de Manera Exitosa. Los Principales Problemas que Pretenden Ser Resueltos Gracias al Proyecto que se Presenta los Siguientes: las Pérdidas de Transmisión Mecánica entre Ejes de las Turbinas y el Generador de los Sistemas Actuales Generan Pérdidas de hasta el 40% de la Potencia lo cual se Solucionaría al Diseñar un Sistema que Conste de Conexión Mecánica Directa a Cada Turbina (direct Drive) Logrando Pérdidas Menores al 2%. Para Poder Lograr un Diseño Efectivo se Debe Realizar Estudios Mecánicos y Eléctricos para Acoplar el Comportamiento de los Rotores de las Turbinas y los Generadores. Los Generadores de Imanes Permanentes (utilizados por Capta) que Poseen el Menor Costo de Adquisición Tienen el Problema que No Poseen Información Completa de sus Curvas de Desempeño lo cual Implica una Gran Incertidumbre del Desempeño de Éstos. Una Manera de Solucionar este Problema Sería Realizando Diseño y Elaboración de un Banco de Pruebas que Permita Medir Variables Críticas del Desempeño de los Generadores. De Esta Manera se Tendrá una Herramienta que Disminuya la Incertidumbre del Desempeño de los Generadores Logrando un bajo Costo de la Electricidad con Baja Incertidumbre. Adicionalmente el Banco de Pruebas Permitirá Realizar Mejor Control de Calidad de los Generadores a Instalar. Considerando que la Generación de Electricidad en Canales con Centrales de Generación Capta Estará Repartida a lo Largo de Chile el Requerimiento de que se Requiere un Operador Local para Mover las Compuertas y Verificar el Funcionamiento Encarece la Operación Empeora el Desempeño de Ésta y la Hace Más Insegura. Éste Problema Será Resuelto Gracias al Desarrollo de un Sistema de Control de Compuertas y Monitoreo Remoto de la Central lo cual Permitiría la Operación de Varias Centrales cuando Entren en Operación. La Empresa Rt Electronics Cuenta con Profesionales de Excelencia en Ámbito de la Electrónica y Maquinaria Eléctrica con Amplia Experiencia Ernc por lo cual se Pretende Realizar un Contrato Tecnológico para la Innovación y Desarrollo de las Soluciones Anteriormente Propuestas. | |
| dc.description | Corporación de Fomento de la Producción | |
| dc.title | Diseño Desistema Direct-drive, Banco de Pruebas de Desempeño y Sistema de Monitoreo Remoto para Centrales Mini-hidro de Capta Hydro | |
| dc.type | proyecto | |
