Diseño y construcción de un banco de pruebas para turbomáquinas hidráulicas, para potencias de generación de energía de hasta 6 KW

Abstract

La presente tesis de investigación tecnológica, está enfocado principalmente al diseño hidráulico, estructural y construcción de un banco de pruebas para ensayar turbomáquinas hidráulicas en laboratorio, el cual presenta una bomba centrífuga funcionando como turbina (BFT), y una turbina Michell-Banki, como equipos de generación no convencional y convencional respectivamente. Ambas turbinas presentan condiciones de operación similares pensados en la evaluación y comparación de potencia generada y eficiencia. Estos equipos son accionados de manera independiente por medio de una bomba centrífuga de simulación de recurso hidráulico que entrega hasta 6 kW de potencia hidráulica dentro de un rango de operación. El diseño conceptual del banco de pruebas se realiza de acuerdo a la directriz VDI 2221 y VDI 2225, cuyo proceso permite obtener y evaluar conceptos solución, proyectos preliminares y consecuentemente el proyecto definitivo a desarrollar. A partir de este diseño conceptual, se pasa a analizar hidráulicamente el banco de pruebas compuesto por turbomáquinas, tuberías, accesorios y válvulas, que son definidos de acuerdo a manuales y normas relacionados. Asimismo, el diseño estructural y volumetría del banco de pruebas se analizan mediante recomendaciones de manuales y análisis de esfuerzos para garantizar la rigidez estructural durante la operación. El CFD y la simulación estructural mediante software también se aplican en la presente tesis, como herramientas de respaldo para comparar resultados hallados en el sistema hidráulico y analizar componentes estructurales complejos, siendo usados los programas Ansys 19 y Solidworks 2018.