Turbina Michell Banki

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

DISEÑO DE UN GRUPO HIDROENERGÉTICO CON UNA TURBINA MICHELL-BANKI DE 40 kW

Tesis para optar el Título de Ingeniero Mecánico, que presenta la bachiller:

ROSA ELENA ZULOETA BONILLA

ASESORES: ING. ESTELA ASSUREIRA ESPINOZA ING. WALTER TUPIA ANTICONA

Lima, julio del 2012

RESUMEN

Este proyecto presenta unaalternativa económica, versátil y de bajo impacto ambiental para la generación de electricidad. Se trata de un grupo hidroenergético de 40 kW de potencia empleando una turbina Michell Banki el cual forma parte del proyecto de Desarrollo de Grupos Hidroenergéticos de hasta 500 kW promovido por el Área de Energía de la Pontificia Unversidad Católica del Perú.

Se realizó el diseño hidráulico dela turbina de acuerdo a las formulaciones planteadas por Donat Banki y la a teoría de Turbomáquinas. Las características nominales de la turbina diseñada son las siguientes: 40kW de potencia eléctrica, velocidad de rotación de 600 rpm, 70% de eficiencia, velocidad específica de la turbina de Ns de 80, salto neto de 22,5 m y caudal de diseño de 0,28 m3/s. La zona de trabajo que abarca es: salto de10 a 55 metros, caudal de 0,07 a 0,28 m3/s. Se propone la posibilidad de emplazar el grupo hidroenergético en la P.C.H. Porotongo en el departamento de San Martín.

Se seleccionó un motor/generador síncrono de 45 kW de potencia y 1775 rpm. Se optó por un sistema de transmisión indirecta por medio de poleas y fajas debido a la diferencia en las velocidades de rotación entre los ejes del generadory el motor.

Se implementó el algoritmo para el dimensionamiento de los principales componentes de la turbina Michell Banki en el programa Matlab cuyos datos de entrada deberán ser el número de álabes y la potencia mecánica. Se obtienen las dimensiones del rotor, el inyector, las velocidades del chorro y las características nominales de la turbina como caudal, salto y velocidad de rotación.El costo de fabricación del grupo hidroenergético de 40 kW de potencia empleando una turbina Michell Banki es de aproximadamente S/. 21 950.

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DEDICATORIA

Dedicada a Doña Rosa Monteza de Bonilla, mi abuelita. Siempre se te extraña. Cada vez Cada vez me convenzo que soy de tierra, de riachuelo, de un árbol de pacaes, acabo de subirme a uno, me raspé los nudillos y un sudor olor a cañaquemada brota de mis pestañas, mis axilas huelen a chirinpico, mi aliento a chicha de jora, mi abuela está en los cielos ahora, en la madrugada mientras caminaba ebrio por un reservorio soñé con ella; bruja bella rosa blanca aurora risueña ilumina mis caminos, guíame siempre en los vientos de piedras (S.X). Boceli

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AGRADECIMIENTOS

Quisiera agradecer a mi mamá, mi papá y mis hermanos por suamor, que me da seguridad y confianza para realizar mis sueños. A los amigos que conocí durante estos años, su compañía me hizo sentir en familia. A mis profesores por sus enseñanzas y su amistad, entre ellos los ingenieros: Quino Valverde, Jorge Rodríguez, Jorge Alencastre, Kurt Paulsen, Miguel Álvarez, Benjamín Barriga, Javier Tamashiro, Enrique Barrantes, Luis Chirinos, Fernando Jiménez,Miguel Hadzich, Julio Acosta, Roberto Lazarte, Dante Elías, Gaetano Muscari, Víctor Girón y Federico Vargas – Machuca. De forma especial al Ing. Raúl del Rosario porque inculcó en mí perseverancia y contribuyó de forma determinante en mi formación profesional, al Ing. Walter Tupia por guiarme en el transcurso del desarrollo de mi tesis y a la Ing. Estela Assureira porque tempranamente me instruyó endisciplina y orden; y porque gracias a ella descubrí en mí las capacidades que necesité para hacer frente a las dificultades que tuve que superar durante estos años. Finalmente, no podía dejar de agradecer a la institución que para mí representa el espíritu de los estudiantes y a la Sección Ingeniería Mecánica, la Asociación de Estudiantes y Egresados de Ingeniería Mecánica de la PUCP (ASEIMEC),...