info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Diseño y construcción de una turbina hidrocinética de eje vertical para generación de energía eléctrica en los canales de majes
Autor
Cabrera Chayña, Rodrigo Daniel
Resumen
Se muestra el método de cálculo para poder diseñar la turbina hidrocinética con las recomendaciones ofrecidas por los estudios realizados con anterioridad y se propone una turbina hidrocinética formada por módulos o turbinas más pequeñas para menores fluctuaciones del torque con una fabricación rápida y sencilla. Se realiza una estimación de los requerimientos básicos de una vivienda para tener nuestro punto de partida. Se toman las dimensiones y velocidad superficial de un canal de riego en Majes, midiendo la velocidad superficial por el método del flotador, luego aplicando unos factores se obtiene la velocidad media y así se estima la densidad energética por hora disponible en el canal. Se diseñará la turbina para una velocidad de 1.18 m/s y perfil NACA 0018, teniendo una capacidad estimada de 2.4 KWh al día. Con ayuda de un software libre y de acuerdo a sus resultados se calcularon las fuerzas de arrastre y sustentación para luego calcular los perfiles y accesorios que resistan estructuralmente las fuerzas actuantes en la turbina, luego se realiza la simulación estructural por elementos finitos para tener una mejor visión de los esfuerzos y deformaciones en la turbina y las estructuras de soporte. Se realiza también una simulación CFD para obtener los coeficientes de potencia para varios TSRs y comparar los resultados obtenidos con el modelo de cálculo, obteniendo un Cp de 0.37 para un TSR igual a 2.5 y una reducción de las variaciones del torque en un 70 %. Después se muestra el proceso de construcción del prototipo y finalmente se realiza la evaluación económica incluyendo los componentes necesarios para la aplicación de la turbina, siendo la inversión S/4,419.74 por turbina y se tiene un periodo de recuperación de 6 años y 11.88 meses de la inversión de dos turbinas, adicionalmente se calcula el LCoE que tiene un valor de $0.23/KWh.