En el presente trabajo de tesis se desarrolla el diseño energético de una turbina de impulso auto-rectificante de 15 W para el laboratorio de energía (LABEN) de la PUCP. Esto se hace en base a recomendaciones y datos experimentales de investigaciones previas, primero seleccionando el tipo de turbina a tratar en el trabajo y posteriormente definiendo la geometría tomando la base teórica sobre este tipo de turbomáquinas. El diseño se basa en teoría bidimensional de turbomáquinas, principalmente la fórmula de Euler, como también en correlaciones experimentales para la estimación de pérdidas a través de la turbina, como las de Soderberg, Ainley y Mathieson, entre otros. Se utiliza una metodología basada en las correlaciones de pérdidas y la teoría básica de turbinas auto-rectificantes para que con la ayuda de un software computacional (específicamente MathCad) se logre predecir el comportamiento de la turbina. Los resultados analíticos de esta metodología son comparados con datos experimentales de otros autores obteniendo resultados satisfactorios. Se realiza un cálculo iterativo para seleccionar el diámetro y obtener simultáneamente la potencia deseada. Este cálculo iterativo se realiza al reemplazar diferentes diámetros y aplicar el modelo de MathCad junto con los datos de la instalación del LABEN que se selecciona para el trabajo. Finalmente, habiendo verificado que la metodología empleada corresponde con la realidad y habiendo definido las dimensiones de la turbina, se procede a realizar el diseño en 3D de esta, como también los cálculos de resistencia para verificar que no falle mecánicamente. Para la turbina del proyecto, se propone la instalación para el LABEN como también los ensayos a realizar, equipos a utilizar y las gráficas a obtener en base a los datos. / Tesis

En el Perú el 24% de la población nacional carece de acceso al servicio eléctrico; esto significa que alrededor de 6.5 millones de peruanos permanecen al margen del desarrollo y la modernidad. En el sector rural la situación es más grave pues solamente un 32% posee suministro eléctrico. La electrificación rural en el país se viene desarrollando, en base a los Pequeños Sistemas Eléctricos; a la extensión de las Líneas de Transmisión y Subestaciones asociadas a la construcción de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas. Se presenta el diseño de un grupo hidráulico utilizando una turbina Michell Banki de 8 a 20 kW de potencia para ser instalado en diversas localidades de la zona rural del país. El trabajo ha abarcado el diseño de un grupo de generación para el rango de potencias establecido incluyendo el diseño de la turbina, el sistema de transmisión para la transformación de energía mecánica a eléctrica, la selección del generador eléctrico y los instrumentos de control, además de la confección de la carta de trabajo de la turbina y los manuales de uso, instalación y mantenimiento. El grupo se encuentra diseñado para operar a 1800 revoluciones por minuto, con un caudal de diseño de 85.8 l/s y un salto neto necesario de 45.9 metros. El rotor esta compuesto por 24 álabes con un diámetro exterior de 149 milímetros y un ancho de 160 milímetros. Para regulación del caudal de entrada y con ello de la potencia de salida cuenta con un álabe directriz ubicado en el inyector de la turbina y regulable a través de una manivela exterior. La turbina estará conectada a un motor asíncrono trifásico de 4 polos operando como generador. Se podría hacer un paralelo entre este equipo y un grupo electrógeno. Mientras que en la parte técnica no se observará gran diferencia si la habrá en la parte económica, pues si bien el grupo hidroenergético presenta una inversión inicial mucho mayor que la del grupo electrógeno, prácticamente no tiene costo de operación. Por lo que para proyectos a largo plazo se presenta como una excelente opción. El costo del proyecto esta alrededor de los US$ 42 000 sin incluir el impuesto general a las ventas. El equipo en cuestión será capaz de trabajar en una amplia zona de trabajo. Pudiendo operar en múltiples combinaciones de salto y caudal que cumplan con la relación que se muestra en el desarrollo del trabajo. Con esto se logra un equipo con una alta flexibilidad de utilización. Con ello es posible tener una producción en masa de este equipo y destinarlo a ser utilizado en la electrificación de pequeños poblados en zonas alejadas del país que se ajusten a los requerimientos de caudal y salto neto del equipo. Con esto se logra también un equipo estandarizado y con ello bajar costos de reparación y de repuestos, además de tener técnicos especializados en el equipo. / Tesis

Since the turn of the century, the talk about the limited reserve of fossil fuels and the effects of their burning on our climate has become a major topic of the media. The evidence is staggering and as a consequence most of our world’s countries have started an energy transition. The main goal is to get away from fossil fuels and use “renewable energies”, so called because the resources are constantly renewed and compared to fossil fuels seem infinite. Energies such as solar, wind, biomass and geothermal are examples of such sources of renewables. Denmark is the current leader in wind generated electricity, California and Spain are showing how to harness the power of the Sun, and all those efforts to generate more with renewables has to be matched with the effort to make those solutions more efficient and more attractive to other countries who still view fossil fuels as the easy solution and keep on using them. With the knowledge available now renewables it feels for some that burning fossil fuels is a primitive solution. Nonetheless it should be the duty of engineers to enlarge and better that knowledge for everyone to use. Now more specifically about wind energy. Humans have harvested the energy in the wind for more than 2000 years (the Persians used windmills around 200 B.C.) and with time our technology has improved. They have designed incredible new machines such as the Savonius and Darreus type turbines and their knowledge of fluid dynamics has permitted the implementation of new streamlined blades that harvest more energy from the wind. Albert Betz has shown that a maximum of 59% was the limit for the efficiency of a wind-turbine. They have been getting closer to this number with the years but there is still room for improvement on certain types of turbines. Vertical axis wind turbines (or VAWTs) have always been considered not as suitable for energy production as horizontal type wind turbines. It is true because not all blades are exposed to the wind at all times (like in a horizontal axis wind turbine), but new studies have proved that streamlining the blades a certain way and adding a wing like thickness to them improved the overall efficiency of the turbine. Knowing that and considering that HAWTs are significantly cheaper to produce and maintain than HAWTS, it makes them a more viable solution notably for local decentralized production in isolated areas of the world.That leads to Peru. Peru is a fast growing still yet a 3rd world country. Its potential for renewable energies production (especially wind energy) is tremendous, yet the great amount of gas and oil available in the underground and them coming at a cheap price does not encourage the government to subsidize renewables. It leaves Peru dependent on foreign investments to develop this sector and takes away a great opportunity to forego its energetical transition and get ahead of competition in South America. Some projects have surfaced notably in northern Peru, in the Trujillo region, but there are few compared to the mega industry of oil and gas. This thesis paper has for goal to further the knowledge of wind turbines in the context of hoping to change Peru’s view on their use and also for the world to use as a database for further research and other works. / Tesis

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7011_1.pdf: 2413254 bytes, checksum: 70d29a97538ad63118aee52e1b7c7e23 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / As perspectivas de um grande número de acessos de turbinas eólicas ao sistema elétrico brasileiro incentivaram estudos sobre os controles desses geradores e os impactos que causarão na rede elétrica. Este trabalho, dividido em duas etapas, contempla o estudo de técnicas de controle de geradores de indução, com rotor tipo gaiola ou bobinado, quando acionados por turbinas eólicas, conectados à rede ou isolados. Na primeira etapa, são desenvolvidos os algoritmos de simulação. São analisadas as conexões à rede de aerogeradores com estator diretamente ligado a ela ou duplamente alimentados, com o uso de rotor bobinado. Também é estudado o uso isolado do gerador com rotor tipo gaiola. Na segunda etapa, são apresentados os ensaios realizados em uma montagem, que simula um conjunto de aerogeração isolada, alimentando uma carga CC. Todo o trabalho busca analisar estratégias para controle instantâneo das potências ativa e reativa geradas pela máquina de indução. Para o acionamento das máquinas, são escolhidas as técnicas de controle vetorial, incluindo orientação pelo fluxo da máquina, usando o método direto e alimentação em corrente. Por fim, são apresentados e analisados os resultados dos casos de simulação com conexão à rede elétrica e comparados os resultados das simulações do uso isolado do gerador com o experimental

El diseño del sistema regulador de velocidad es una característica fundamental en las mini centrales hidroeléctricas, debido que al transcurrir el tiempo la demanda de la comunidad, donde está ubicada la mini central, va en aumento en función al crecimiento de la población. Es por eso que el mejoramiento de la eficiencia de las centrales hidroeléctricas es un factor importante, para satisfacer la demanda y mejorar la calidad de energía que se entrega a la comunidad. El presente informe presenta el diseño de un sistema de control de velocidad de una turbina Pelton en la central hidroeléctrica Buenos Aires Niepos usando algoritmo PI digital a través de la herramienta informática Matlab. El proceso de diseño de este modelo abordará desde la información de la ficha técnica hasta la obtención de parámetros necesarios para el diseño. Se realiza en primer lugar la obtención de parámetros para el cálculo del diámetro de la válvula , un vez hallado, se procede a plantear un modelo cascada de la central hidroeléctrica de Buenos Aires Niepos, una vez planteado el modelo se dará lugar a las ecuaciones de transferencias tanto en el servomotor, turbina y generador; y se procederá al desarrollo de la arquitectura del diseño del controlador , en esta etapa se emplea el Matlab para simular y comprobar el comportamiento del diseño y una vez desarrollado se pasará al cálculo de los parámetros del controlador PI (Controlador Proporcional-Integral ) digital. Los cálculos se realizarán mediante hojas de cálculo de Excel, se procederá a evaluar el modelo de la central hidroeléctrica, mediante Matlab, para obtener los parámetros para el algoritmo PI (Controlador Proporcional-Integral) digital. De esta manera concluir con el diseño final del sistema. / Tesis

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

El presente proyecto, es un módulo de pruebas dotado por dos turbinas una pelton y una francis que simula el funcionamiento de una pequeña central hidroeléctrica y permite disponer como herramienta para capacitar e incentivar a estudiantes en energías limpias y renovables. La tesis desarrollada abarca la construcción de un sistema que muestra el funcionamiento de dos turbinas, aprovechando la operación de una electrobomba centrífuga para simular el salto hidráulico. El trabajo comprende; la construcción del módulo “Montaje de las turbinas, sistema eléctrico, electrobomba y simulación de la caída de agua”, la selección de los instrumentos y dispositivos así como los procedimientos de evaluación y diseño, se utilizara datos comerciales. Que se propone permitirá: visualizar los diferentes comportamientos hidráulicos y eléctricos que se presenten. / Tesis

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A energia ocupa uma posição estratégica no mercado nacional, podendo ser considerada como insumo essencial à realização de praticamente todas as atividades humanas e ao desenvolvimento da sociedade. É compreensível a preocupação crescente e a importância de novos projetos de implantação ou ampliação da matriz energética brasileira, tanto em relação a geração como com a distribuição. Tais considerações são oportunas ao se propor também a geração distribuída ou plantas de cogeração como alternativas energéticas, onde se busca melhorar os procedimentos de conversão reduzindo perdas e garantindo uso racional de energia. Este trabalho apresenta um modelo de análise termodinâmica, o projeto, a montagem e o monitoramento de uma planta de cogeração compacta para geração de energia elétrica e água gelada para climatização. A planta é constituída por uma microturbina de 28 kWe e uma máquina de refrigeração por absorção água/amônia de 17 kWT, ambos operando originalmente via queima direta de gás natural. Para aumentar o nível de aproveitamento da energia do combustível utilizado na microturbina, o sistema de queima direta da máquina de refrigeração foi substituído por um sistema de recuperação de calor. Os resultados experimentais comprovam a viabilidade técnica da adaptação da máquina de refrigeração por absorção à microturbina. Operando em carga máxima, a planta de cogeração atinge um índice de utilização de energia primária (CP) em torno de 37 %, o que corresponde a um aumento de 75 % na utilização do combustível quando comparado com a eficiência da microturbina operando em modo simples. Os ensaios realizados mostram ainda que a adaptação da máquina de refrigeração não trouxe prejuízo significativo nos parâmetros de desempenho da microturbina. Em contrapartida, o COP da máquina de refrigeração atinge a 0,26 devido à diminuição da temperatura da fonte quente que alimenta o gerador.

En el presente trabajo se realiza un análisis fluido dinámico y energético de la micro – turbina de gas J66 – 8, para determinar velocidades, presiones y variación de densidades, así como también la evolución de la temperatura y entalpía del aire en cada etapa de la micro – turbina, pero cambiando el combustible tradicional con el que funciona, Jet A1, el cual es un hidrocarburo, un combustible hecho a base de carbono; por un combustible de cero emisiones de carbono en su combustión y con un mayor poder calorífico que cualquier otro, el hidrógeno. Se explica también que, para generar el mismo empuje en el micro – turbina, generado con el Jet A1, se necesita menos cantidad de hidrógeno, y además no hay necesidad de cambiar el material original de los componentes, ya que estos soportan la temperatura que se alcanza en la combustión de hidrógeno. / Tesis