TURBINA MICHELL BANKI

TURBINA MICHELL BANKI

1. ANTECENDENTES:

ANTECEDENTES NACIONALES

En lima, (Benites P., 2014), en su “Diseño de un grupo Hidroenergético Michell-Banki de 120 KW” tuvo como objetivo presentar una buena alternativa en la instalación de grupos hidroenergéticos en las Pequeñas Centrales Hidroeléctricas que se construyen en el Perú y de este modo cubrir el déficit de electrificación en zonas rurales. Para ello, se planteó el diseño de un grupo hidroenergético que opere con una turbina estandarizada Michell- Banki debido a que esta turbina tiene una buena eficiencia dentro de un amplio rango de caudal, bajo costo y es de fácil fabricación local,para el resultado se usó una turbina hidráulica donde sus principales características son: potencia de 120 kW, tensión de 220/440V, 60Hz, 1800 rpm y de 4 polos. En conclusión las características nominales de la turbina fueron, Potencia de diseño igual 120 kW  en el  eje de la turbina Michell-Banki, eficiencia igual a 82% a plena carga, velocidad de giro de 1800 rpm, Ns de 100, caudal de diseño igual a 0.19 m3/s, salto neto de 75.4 m. De acuerdo a la zona de trabajo hidráulico se tiene un rango de salto neto desde 50.8 m hasta 113. 8 m y un rango de caudal desde 0.11 /s hasta 0.2 m3/s. y por último el costo del grupo hidroenergético de 120 kW utilizando una turbina Michell-Bank es aproximadamente S/. 40,391.97 considerando costos ingeniería, costos de fabricación y costos de equipos de compra directa.[pic 1]

En Huancayo , (Arotoma D., 2009) ,en su tesis “Diseño de una turbina Michell - Banki de 50 kW” para la construcción de una micro central hidroeléctrica en la comunidad de San José, Yurinaki, Chanchamayo- Junín, su objetivo es el diseño de una turbina Michell - Banki para dar solución a la necesidad de energía eléctrica de la comunidad San José, el cual pertenece al centro poblado de Yurinaki distrito de Perene provincia de Chanchamayo. El resultado es que el rotor, está compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los alabes, curvados en forma de sector circular, la forma del perfil del alabe es única y la forma cilíndrica del rodete, en conclusión, los parámetros que se emplearon permitió que la turbina pueda trabajar dentro de grandes rangos de variación de caudal con solo darle al rodete la longitud que corresponde y así poder generar energía eléctrica. (p.58).

En lima,  (Milla O., 2015), en su “diseño de una turbina Michell Banki para su implementación en el banco de ensayos de turbinas del laboratorio de energía”, tuvo como objetivo presentar una propuesta económica y versátil del acople de una turbina Michell-Banki en el banco de ensayo de turbinas del Laboratorio de Energía ubicado en la sección de Ing. Mecánica, a fin de utilizar la mayoría de recursos existentes en él y obtener los parámetros de operación de la turbina Michell- Banki. Para el resultado se seleccionó una electrobomba monoblock de 1,9 HP de potencia, 3500 rpm, 18 m.c.a. y 4,5 𝑙/𝑠 de caudal con alimentación 220/440 V, la cual puede trabajar con ambas turbinas (2990 rpm para Michell- Banki y 3100 rpm para Pelton) según el acondicionamiento del banco de ensayo. En conclusión, las características nominales de la turbina fueron 200 W de potencia en el eje, velocidad de rotación de 1000 rpm, 70% de eficiencia, velocidad específica igual a 43, salto neto de 6,5 m y caudal de 4,7 𝑙/𝑠. Asi también se obtuvo los principales componentes la turbina se obtuvo un rotor de 100 mm de diámetro y 35 mm de ancho; un eje de 15 mm de diámetro en la sección que acoge al rotor y de 28 mm en la sección más ancha; un inyector de 125 mm de largo, 23,3 mm de ancho y 26 mm de altura de garganta.

ANTECEDENTES INTERNACIONALES:

En Colombia, (Quintero L., 2015),en su tesis “Diseño de una Turbina Michell -Banki para la Recolección de aguas y Generación de energía en una propiedad Agrícola”, tuvo como objetivo el diseño de prototipos utilizando software como Solidworks con el propósito de utilizar recursos naturales siendo el agua un elemento principal, con el cual se genera energía mecánica para así hacer la conversión a energía eléctrica. Dando como resultado generación de energía más amigable con el ambiente, durante el proceso de elaboración del proyecto se manejan diversos parámetros de diseño, el caudal a emplear ,la potencia requerida  de la turbina, la velocidad del fluido a la salida del inyector y a través de los álabes del rotor, diseño del rodete  tanto en la selección del lugar como un ejemplo de aplicación del sistema a diseñar, proporcionando ideas para utilizar energías renovables en la generación de energía eléctrica .En conclusión esta  idea se empleó bajo diversos estándares no solo de diseño, sino de proyección a largo plazo en el desarrollo del prototipo y así ser aplicarlo para cubrir las necesidades que día a día enfrenta un propietario de una finca o hacienda agrícola con las variaciones económicas y climáticas que allí ocurran.

En Ecuador, (Moreno D., 2017) ,en su tesis “Diseño por CDF de una Roto Bomba accionada con una turbina Michell-Banki, para el bombeo de agua de riego en sectores vulnerables”, tuvo por objetivo el estudio por dinámica computacional de fluidos (CFD) de una turbina Michell-Banki para poder bombear agua sin la utilización de energía eléctrica y sin la utilización de combustibles fósiles como es la tendencia general.Como resultado se analizó el correcto funcionamiento de la turbina, la velocidad del fluido a la salida del inyector y a través de los álabes del rotor, la fracción volumétrica del fluido para poder determinar si cumple con las condiciones de funcionamiento de la turbina que indica que es de flujo cruzado y la turbulencia que se encuentra dentro de la turbina para poder determinar si la propuesta de este diseño es la adecuada y no se está perdiendo demasiada energía en sectores que no son de mayor influencia. El estudio realizado ha sido expuesto a varias modificaciones hasta lograr la configuración adecuada de la turbina y por medio de las simulaciones en el SOFTWARE ANSYS con el módulo de FLUENT se ha podido llegar a concluir que el diseño que se expone es el adecuado para el funcionamiento de la Roto-Bomba.

1. VARIABLES A MEDIR:

• Caudal (Q):                                                                                 [pic 3][pic 2]
• Altura Util o Netal (H):                                            [pic 5][pic 4]
• Potencia Hidraulica (P):                                                     [pic 7][pic 6]
• Potencia (Ph):                                                                                      [pic 9][pic 8]
• Velocidad entrada y salida (V):                                                    [pic 11][pic 10]
• Rendimiento (n%):                                                                 [pic 13][pic 12]

1. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Según (Inmaculada & Robles , pág. 3) Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central.

El agua en su caída entre dos niveles de un cauce se hace pasar por una turbina hidráulica haciendo que gire su eje y transformando la energía potencial de la caída del agua en energía mecánica rotatoria. A su vez, el eje de la turbina está conectado a un generador de corriente alterna, denominado por esta razón alternador y le trasmite su energía mecánica rotatoria, transformándose en energía eléctrica. (Inmaculada & Robles , pág. 3)

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