Diseño de prototipo de Turbina tipo tornillo de Arquímedes en canales primarios para la generación de energía eléctrica

• Autores: Flores Caton, Antoni Junior, Samame Campos, Luis Ayrton Aldayr
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Señor de Sipan
• Repositorio: USS-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.uss.edu.pe:20.500.12802/17123
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12802/17123
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Turbina de tornillo de arquímedes; Micro generación hidroeléctrica; Diseño mecánico; Energía renovable; Electrificación rural; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.03.01

Este proyecto se centra en el diseño y la evaluación de un prototipo de turbina tipo Arquímedes para la microgeneración de electricidad en canales de riego primarios del distrito de Huarango, Cajamarca, donde el acceso a la energía sigue siendo muy limitado. La hipótesis es que estos canales, caracterizados por caudales estables y baja altura de canal, representan un recurso hidráulico subutilizado. La investigación examina precedentes internacionales y nacionales que demuestran la eficacia de las ATV (entre un 60% y un 80%) y su idoneidad para aplicaciones rurales gracias a su bajo impacto ambiental, simplicidad mecánica y capacidad para operar con caudales variables. El estudio requiere adaptar esta tecnología a las condiciones locales, ya que la mayoría de los diseños previos no garantizan una potencia experimental inferior a 150 W. El prototipo, en revisión, propone generar entre 200 y 250 W gracias a la optimización geométrica de la vista con parámetros como el diámetro, la relación paso/diámetro y un ángulo de inclinación de aproximadamente 30°. La metodología empleada incluye mediciones hidráulicas in situ, modelado paramétrico en SolidWorks y simulaciones CFD en ANSYS Fluent para evaluar la velocidad, la presión y el torque del agua. Además, se seleccionó un sistema de generación sincronizada y permanente para optimizar la eficiencia del acoplamiento a baja velocidad. Los resultados de la simulación indican que se puede lograr una eficiencia hidráulica superior al 65 % con caudales mínimos de 0,08 m³/s y diferencias de elevación ambientales de 1m, lo que confirma la viabilidad del sistema. La conclusión es que la implementación de un sistema de almacenamiento de energía hidroeléctrica (SEE) a medida puede mejorar significativamente la independencia energética de las comunidades rurales, a un costo razonable, con un impacto ambiental mínimo y una alta reproducibilidad en zonas con características hidráulicas similares en el norte del Perú.