Diseño de un prototipo de generación de energía renovable - hidráulica para fines académicos

Abstract

En el presente trabajo de investigación, se realizó el estudio, análisis y diseño de un prototipo de generación de energías renovables hidráulica para fines académicos. Se abordan los diferentes tipos de turbinas según clasificación: grado de reacción, la dirección del flujo del rodete y el número específico de revoluciones. Después de analizar todos los tipos de turbina, se tomó en cuenta que la turbina AST es una turbina novedosa para el estudio con fines académicos, ya que con esta turbina se puede diseñar una micro central hidroeléctrica, puesto que es muy fácil de usar para saltos pequeños, los cálculos son favorables en laboratorios, presenta menos paradas por mantenimiento y sobre todo es conocida como turbina ecológica debido a que, es amigable con el ecosistema en donde se implementa y sobre todo amigable con los peces, puesto que pueden circular por la turbina sin lastimarse físicamente, disminuyendo el impacto ambiental. Para la selección de la forma ideal del tornillo se debe de escoger la distancia de paso y número de filetes, previo cálculo del caudal donde se quiere implementar la turbina y el salto de altura. Para poder corroborar los cálculos se utilizó MATLAB, a su vez se utiliza para poder diseñar otra AST con diferente altura, ángulo, número de filetes y caudal. Tras los datos obtenidos de la turbina, se procede al dimensionamiento de la maqueta, que incluye un reservorio de ingreso de agua y otro reservorio inferior para el depósito del líquido, conectados por una tubería y una bomba para poder recircularla, todo esto diseñado en el software Inventor; luego se exportó la AST al software ANSYS para realizar el análisis estructural, haciendo pruebas con acero estructural, fibra de carbono de 230 GPa, 290 GPa, aluminio moldeado, ABS y polipropileno.