Diseño mecánico de una turbina hidrocinética para generación de electricidad en ríos amazónicos

Abstract

El aprovechamiento del agua para generar energía ha sido utilizado por muchas décadas y este ha favorecido enormemente para la electrificación a nivel mundial de millones de personas. Sin embargo, aún en estos días los servicios básicos como este no llegan a todo el mundo y sobre todo a las personas de bajos recursos económicos. Para esto, el desarrollo de esta tesis hace referencia al diseño de una turbina hidrocinética que favorezca a una comunidad amazónica específica para poder generarle energía. El primer capítulo específica cuáles son nuestros puntos de vista generales empezando por el objetivo principal que es el diseño de la turbina hidrocinética y la metodología con la que esta trabajará. Esta metodología abarca el concepto de diseño más ampliamente ya que a pesar que se tomó como base a los procesos de diseño alemanes (como el VDI 225) o el sistema i+P+p, se destaca por hacer un enfoque especial en el cliente, en la persona que va a ser parte del funcionamiento y el aprovechamiento del equipo. Procesos específicos como la planeación, el desarrollo del concepto y el diseño a detalle son parte de esta metodología y son las que más detalle tienen en este trabajo. Además, es importante mencionar que el trabajo pone énfasis en la aplicación de la turbina en el río Santiago que está ubicado en el distrito de Santiago, provincia de Condorcanqui en la zona de Amazonas. Esta fue seleccionada gracias a los reportes de la falta de electrificación en las zonas con menos conexión a la red del país y en las que la mayoría de gente no cuenta con un servicio básico como la electricidad. Por otra parte, si bien la planeación y el desarrollo del concepto apuntan al diseño total de la turbina, los alcances de esta tesis conllevan a realizar el diseño del rotor, buje y sistema de protección, por lo que, el sistema de transmisión y la selección del generador quedan como trabajo a futuro para la profundización de este proyecto. Finalmente, se concluye con el diseño de un rotor de 3 álabes distanciados a 120° con 2.82m de diámetro que cuenta con un rotor de 1.20m de longitud y que operará con una velocidad mínima de 0.77m/s (época de estiaje) y una máxima de 1.9m/s (época de avenidas). Esta generará una potencia de 6.73kW y cumplirá con la demanda anual de la comunidad de Río Santiago con un total de 2445.6kW anual por familia.