diseño y construccion de un prototipo generador de energia

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE
SAN NICOLÁS DE HIDALGO
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

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Fecha: 2011.03.07 12:46:40 -06'00'

“Diseño y Construcción de un Prototipo de Generación
Eléctrica Basado en un Micro-Turbina Pelton”
Tesis
Paraobtener el título de:
Ingeniero Electricista
Presenta:

Miguel Ángel Vargas Cruz

Asesor:
Dr. Gilberto González Avalos

Morelia, Michoacán. Enero del 2011.

Resumen

En este trabajo se propone el diseño y construcción de un sistema de generación de energía
eléctrica utilizando como fuente de energía mecánica una micro-turbina Pelton, la microturbina es diseñada y construida al igual quela estructura metálica que permite el montaje
del equipo necesario para realizar pruebas del comportamiento de la micro-turbina. Se
acopla una máquina de corriente directa, CD, a la turbina configurada como generador para
generar energía eléctrica, se realizan mediciones de voltaje generado por el sistema, estos
datos son comparados con los que se obtienen utilizando un motor de CD comoprimomotor en lugar de la micro-turbina. Se reportan los resultados obtenidos de las
pruebas.

iii

Contenido
Resumen.

………………………………………………………………………

i

Lista de Figuras. ………………………………………………...........................

v

………………………………………………………………..

vii

Lista de Tablas.

Capítulo 1. Introducción

1

1.1

Propuesta del prototipo ………………………………………………………....

1

1.2Objetivo

2

1.3

Justificación

…………………………………………………………………..

2

1.4

Metodología

…………………………………………………………………...

3

1.5

Contenido de la tesis

……………………………………………………………………...

………………………………………………………….

3

Capítulo 2. Antecedentes de generación de energía eléctrica
basada en turbinas hidráulicas

4

2.1

Ciclo hidrológico ………………………………………………………………

4

2.2Turbinas hidráulicas ……………………………………………………………

5

2.2.1 Elementos constitutivos de una turbina hidráulica ………………………

6

Clasificación de las turbomáquinas ………………………………………………

8

2.3.1 Clasificación según el grado de reacción ………………………………...

8

2.3

2.3.2 Clasificación de las turbinas hidráulicas según la dirección
del flujo en el rodete
2.4

…………………………………………………..

11

Centraleseléctricas: centrales hidroeléctricas …………………………………

12

2.4.1 Clasificación de las centrales hidroeléctricas …………………………..

12

2.4.1.1 Según el tipo de embalse ………………………………………

13

2.4.1.2 Según la potencia

14

…………………………………………

2.4.1.3 Según la altura del salto ………………………………………... 14
2.4.1.4 Salto de pequeña altura

………………………………………... 14

2.4.1.5 Según la economía de laexplotación…………………………….

14

2.4.1.6 Según el lugar de instalación …………………………………… 15
ii

2.5

……………………………………………

15

2.5.1 Generador eléctrico ……………………………………………………

15

Generación de energía eléctrica

2.5.2 Generadores de corriente alterna

……………………………………. 16

2.5.2.1 Generador síncrono ……………………………………………. 16
2.5.3 Generadores de corriente directa

……………………………………. 19Capítulo 3. Diseño y construcción de una turbina Pelton a escala

21

Dimensiones de una turbina Pelton ……………………………………………

21

3.1.1 Diámetro del inyector

…………………………………………………

22

………………………………………………….

23

3.2.3 Dimensiones de los álabes ……………………………………………..

25

3.2

Forma de los álabes …………………………………………………………..

26

3.3

Número de álabes

…………………………………………………………..27

3.4

Velocidad del chorro a la salida del inyector

3.5

Orientación de los álabes de la turbina

3.1

3.1.2 Diámetro del rodete

………………………………...

28

……………………………………

29

3.6

Diseño de una micro turbina Pelton ……………………………………………

29

3.7

Construcción de los álabes

……………………………………………………

31

3.7.1 Modelo en yeso

……………………………………………………

31

3.7.2 Molde...