Planos microhydro

Proyecto Mecánica de Fluidos Mini Generador con Rueda Pelton I. Resumen Se ha decido construir un modelo de central hidroeléctrica, ocupando un estanque en altura y una rueda de agua acoplada a un generador eléctrico típico para aplicaciones electrónicas y de tamaño pequeño. II. Objetivo El principal objetivo educativo del proyecto consiste en explicar que la cota geométrica (altura del fluido)es una medida de su energía potencial, transformable en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica. En forma secundaria, se busca explicar que este concepto es el que se usa en todas las centrales hidroeléctricas y mostrar el funcionamiento básico de una turbina Pelton. III. Diseño a) Diagrama General del Proyecto: el sistema se estructura en tres grandes partes; la generación deenergía eléctrica a través de una rueda de agua Pelton acoplada a un dínamo para bicicletas, un estanque en altura conectado a un circuito hidráulico que transforma la energía potencial en cinética y una bomba de recirculación que permite que el sistema opere en forma continua. La estructura general se muestra en la siguiente figura:

b) Rueda de Agua: la rueda seguirá un diseño estándar para ruedasde agua tipo Pelton. Estará construida íntegramente de madera marina o tipo balsa (con mayor tolerancia al agua) y tendrá las dimensiones adecuadas para producir una velocidad angular en régimen de 250 RPM. Se sostendrá sobre un sistema simple de soporte de madera del mismo tipo. b.1) Diseño Rueda de Impulso: Los álabes de la rueda Pelton no están dispuesto de manera radial, sino que estáninclinados de forma que el chorro de agua sea 100% utilizado (eje álabes perpendicular a la dirección de incidencia del flujo de impulso). El ángulo de inclinación, siguiendo parámetros estándar de diseño de turbinas es de 50°. Las medidas de profundidad, largo y espaciamiento pueden verse en el siguiente diagrama simplificado:

El principal desafío es la construcción de los álabes de la rueda. Enlas turbinas Pelton tradicionales, los álabes tienen forma de doble cuchara (en los más modernos tiene forma de elipse). En nuestro caso, dado que trabajamos con madera, los álabes serán un paralelepípedo triangular doble cuyas dimensiones se calculan según los parámetros de diseño estándar para una turbina Pelton para cargas leves (menos de 20 mts). Dado que los álabes reciben impulsosconstantemente, la estructura está reforzada por planchas delgadas de metal. Las dimensiones se muestran en la siguiente figura:

b.2) Diseño Soporte El soporte para la rueda Pelton tiene una estructura triangular simple, donde las medidas de longitud deben determinarse según la posición del inyector de flujo a la rueda. El Eje de la turbina va instalado sobre rodamientos fijos en el pto. A de la figura 3.Por último el acoplamiento entre el eje de la ruda y el dínamo se realiza a través de un disco flexible adaptando los diámetros del eje de la rueda y del dínamo (dínamo para bicicletas con output de 12Vdc). El dínamo alimenta un circuito básico de LED’s que son un indicador de la potencia recibida, que estimamos en 13 watts (la potencia final se calcula estimando las eficiencias de la rueda, losacoplamientos y el dínamo). c) Estanque en altura c.1) Características Estanque: Para que el reservorio de agua en altura tenga características las adecuadas de un estanque es necesario que su área superficial sea suficientemente grande en comparación al área de una tubería de PVC de 25mm. Por lo tanto, hemos dispuesto que cuando el área superficial es mayor o igual a 0.0225 m2 se cumple esterequisito básico de diseño. Además, el estanque debe ser transparente de forma de poder observar la altura de fluido. c.2) Diseño Soporte y Circuito Hidráulico: Todo el circuito hidráulico ocupa tuberías de PVC de 25mm de diámetro, con válvulas de entrada y salida para detener el flujo del circuito. El soporte está diseñado en forma de torre y se ubica en forma frontal y posterior según el siguiente...