Generación de energía eléctrica por medio de una microturbina Pelton en veredes del sur de Ibagué

La electricidad es considerada un servicio de primera necesidad, vital para el desarrollo y calidad de vida del ser humano. Su implementación data de más de un siglo, no obstante, en la actualidad comunidades a nivel mundial carecen de este servicio, producto de su ubicación geográfica y del alto co...

Full description

Autores:
Varón Céspedes, Jheison Makeyng
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4079
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/4079
Palabra clave:
Energía eléctrica - Ibagué (Tolima)
Microturbina Pelton - Generación de energía - Ibagué (Tolima)
Red electrica
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description La electricidad es considerada un servicio de primera necesidad, vital para el desarrollo y calidad de vida del ser humano. Su implementación data de más de un siglo, no obstante, en la actualidad comunidades a nivel mundial carecen de este servicio, producto de su ubicación geográfica y del alto costo/beneficio que las inversiones en el rubro representan para los entes públicos y privados. Diversas tecnologías pueden ser implementadas para la generación de electricidad en zonas no interconectadas a la red eléctrica, que aprovechen fuentes de energía renovable. Este trabajo, por tanto, propone desarrollar una metodología que permita el diseño de un sistema de generación Pico-Hydro nativo, haciendo uso de microturbinas Pelton, que garantice el aprovechamiento de los recursos hídricos del sur de Ibagué, como lo es la quebrada La Esmeralda. Propuesta que podrá dar inició a un proyecto macro para llevar iluminación a los alrededores de dicha quebrada. Para ello, se tendrán en cuenta las variables de diseño de microturbinas, y los parámetros de operación de la zona de estudio. Por último, se presentará un código que procese la data y ofrezca un diseño preliminar del dispositivo realizando microturbinas de diferentes características y seleccionando la más adecuada según el estudio, el programa acoplado con el software SolidWorks también servirá de base para el desarrollo de futuras propuestas referentes a este tipo de tecnología permitiendo determinar diseños con gran viabilidad económica disminuyendo costos y permitiendo dimensionamientos óptimos para los diferentes rangos de potencia requerida.
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Este trabajo, por tanto, propone desarrollar una metodología que permita el diseño de un sistema de generación Pico-Hydro nativo, haciendo uso de microturbinas Pelton, que garantice el aprovechamiento de los recursos hídricos del sur de Ibagué, como lo es la quebrada La Esmeralda. Propuesta que podrá dar inició a un proyecto macro para llevar iluminación a los alrededores de dicha quebrada. Para ello, se tendrán en cuenta las variables de diseño de microturbinas, y los parámetros de operación de la zona de estudio. Por último, se presentará un código que procese la data y ofrezca un diseño preliminar del dispositivo realizando microturbinas de diferentes características y seleccionando la más adecuada según el estudio, el programa acoplado con el software SolidWorks también servirá de base para el desarrollo de futuras propuestas referentes a este tipo de tecnología permitiendo determinar diseños con gran viabilidad económica disminuyendo costos y permitiendo dimensionamientos óptimos para los diferentes rangos de potencia requerida.Electricity is an essential service that brings development and quality of life to human beings. The use of electricity started a century ago. However, an important number of people around the world still suffering because of its unavailability. Different technologies are available to produce electricity in non-interconnected areas. However, their high cost has made it difficult to address them in the coming future. This research, therefore, proposes a methodology to design Pelton pico-hydro turbines able to transform the hydrological resources at the south of Ibague and promote the structuring of future projects, to enhance the illumination of squares of villages; on behalf of poor communities that live near these hydrological resources.PregradoIngeniero IndustrialRESUMEN.....6 ABSTRACT.....6 INTRODUCCIÓN.....8 1. OBJETIVOS.....9 1.1. Objetivo General.....9 1.2. Objetivos específicos.....9 2. MARCO CONCEPTUAL.....10 2.1 Definición de turbomáquinas y clasificación.....10 2.2 Principio de funcioanmiento de las turbomáquinas.....10 2.3 Formas de energía mecánica.....12 2.4 Ecuación general de la energía.....13 2.5 Energías renovables.....14 2.6 Turbinas Hidráulicas: Turbina Pelton.....14 2.7 Desgaste de materiales.....18 2.8 Corriente directa y alterna.....20 2.9 Equipos auxiliares.....21 2.9.1 Generadores eléctricos.....21 2.9.2 Almacenamiento de energía eléctrica.....22 2.9.3 Convertidor de energía eléctrica.....23 3. MARCO TEÓRICO.....25 3.1 Referentes empíricos y teóricos.....25 3.2 Tipos de centrales hidroeléctricas.....26 3.3 Clasificación de las centrales hidroeléctricas según la potencia generada.....28 4. MARCO GEOGRÁFICO.....28 5. METODOLOGÍA.....30 5.1 Toma de datos.....30 5.2 Selección de equipos.....31 5.3 Cálculos requeridos para el diseño de microturbinas Pelton.....33 5.4 Generación de código en el software Octave.....38 5.5 Eficiencia máxima de la microturbina.....39 5.6 Selección de materiales.....43 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS.....44 7. CONCLUSIONES.....54 8. RECOMENDACIONES.....5463 páginasapplication/pdfVarón Céspedes, J. M., (2021). Generación de energía eléctrica por medio de una microturbina Pelton en veredas del sur de Ibagué. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4079https://hdl.handle.net/20.500.12313/4079spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaPolo, M. (1976) Turbomáquinas hidráulicas. LimusaElsenring, M. (1991) Micro Pelton Turbines. MHPGThake, J. (2000) The micro-hydro Pelton Turbine Manual. Practical ActionYunus, C. (2006) Mecánica de fluidos. Mc Graw HillMataix, C. (1982) Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. 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Obtenido de: http://www.ijsrp.org/research-paper-0719/ijsrp-p9131.pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Energía eléctrica - Ibagué (Tolima)Microturbina Pelton - Generación de energía - Ibagué (Tolima)Red electricaGeneracionPico HidroMicroturbina PeltonElectrical networkGenerationHydro PeakPelton MicroturbineGeneración de energía eléctrica por medio de una microturbina Pelton en veredes del sur de IbaguéTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionPublicationORIGINALTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfapplication/pdf2870225https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/bfec09f3-76cf-49ad-a04f-5b1ec34bc267/downloadbb329906091d344e5d1ad6272d460cb7MD51Anexos (3).zipAnexos (3).zipapplication/zip501178https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/470ccb27-0622-4d8f-a90f-13618526b664/download752cfb5c38e17d55fa8d71fad8c0a51fMD52Formato de autorización.pdfapplication/pdf144870https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/9724d0f6-18db-4881-b8a8-681e513c55d5/downloadec7f16535acb67b04e3b0728f5d74647MD55TEXTTrabajo de grado.pdf.txtTrabajo de grado.pdf.txtExtracted texttext/plain105410https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/561ca1dd-7555-400b-b871-1b47e7cc6ca2/download474edba6a0b5ca209d52d34056708787MD56Formato de autorización.pdf.txtFormato de autorización.pdf.txtExtracted texttext/plain3776https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/64737d5d-e29f-4c7d-99b0-b885fb85673a/downloadd5ba2049fcc26b2ff613fadc1e776ce8MD58THUMBNAILTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6899https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/4a5822a0-dd37-4fc0-ba95-959504f6ec9e/download53b8799462ca01b716050bfb12e61d06MD57Formato de autorización.pdf.jpgFormato de autorización.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg14395https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/f4ac067f-1042-47c3-a3f0-918701ec7a00/download0c2a6edb63a9bf2f9b8782b3eb469f1dMD59LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8134https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/d93a4a0b-e732-46fb-982a-bc576c1991e0/download2fa3e590786b9c0f3ceba1b9656b7ac3MD5420.500.12313/4079oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/40792024-02-17 03:01:10.468https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/https://repositorio.unibague.edu.coRepositorio Institucional Universidad de Ibaguébdigital@metabiblioteca.comQ3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucyBBdHRyaWJ1dGlvbi1Ob25Db21tZXJjaWFsLU5vRGVyaXZhdGl2ZXMgNC4wIEludGVybmF0aW9uYWwgTGljZW5zZQ0KaHR0cHM6Ly9jcmVhdGl2ZWNvbW1vbnMub3JnL2xpY2Vuc2VzL2J5LW5jLW5kLzQuMC8=