Diseño y construcción de una turbina hidrocinética de eje vertical para generación de energía eléctrica en los canales de majes

• Autor: Cabrera Chayña, Rodrigo Daniel
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2020
• Institución: Universidad Nacional de San Agustín
• Repositorio: UNSA-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unsa.edu.pe:20.500.12773/13369
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12773/13369
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Turbina Hidrocinética; eje vertical; canales de riego; Majes; energía; LCoE; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.03.01

Se muestra el método de cálculo para poder diseñar la turbina hidrocinética con las recomendaciones ofrecidas por los estudios realizados con anterioridad y se propone una turbina hidrocinética formada por módulos o turbinas más pequeñas para menores fluctuaciones del torque con una fabricación rápida y sencilla. Se realiza una estimación de los requerimientos básicos de una vivienda para tener nuestro punto de partida. Se toman las dimensiones y velocidad superficial de un canal de riego en Majes, midiendo la velocidad superficial por el método del flotador, luego aplicando unos factores se obtiene la velocidad media y así se estima la densidad energética por hora disponible en el canal. Se diseñará la turbina para una velocidad de 1.18 m/s y perfil NACA 0018, teniendo una capacidad estimada de 2.4 KWh al día. Con ayuda de un software libre y de acuerdo a sus resultados se calcularon las fuerzas de arrastre y sustentación para luego calcular los perfiles y accesorios que resistan estructuralmente las fuerzas actuantes en la turbina, luego se realiza la simulación estructural por elementos finitos para tener una mejor visión de los esfuerzos y deformaciones en la turbina y las estructuras de soporte. Se realiza también una simulación CFD para obtener los coeficientes de potencia para varios TSRs y comparar los resultados obtenidos con el modelo de cálculo, obteniendo un Cp de 0.37 para un TSR igual a 2.5 y una reducción de las variaciones del torque en un 70 %. Después se muestra el proceso de construcción del prototipo y finalmente se realiza la evaluación económica incluyendo los componentes necesarios para la aplicación de la turbina, siendo la inversión S/4,419.74 por turbina y se tiene un periodo de recuperación de 6 años y 11.88 meses de la inversión de dos turbinas, adicionalmente se calcula el LCoE que tiene un valor de $0.23/KWh.