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Recolección de datos turbina de Pelton:


Imagen 1. Estudio del caudal rivera de la P. Universidad Javeriana Cali

Imagen 2. Estudio del caudal rivera Campus Nova  PUJ Cali

Imagen 3. Estudio de la caída rivera,Puente a Facultad de Arquitectura  PUJ Cali

Imagen 3. Estudio del nivel de la rivera PUJ Cali

Imagen 4. Estudio del nivel de la rivera PUJ Cali

Imagen 4. Estudio de la caída de la rivera PUJ Cali

Imagen 5. Recolección de datos de la rivera PUJ Cali

Imagen 6. recolección de datos río Melendez

Imagen 7. recolección de datos río Melendez

Imagen 9. recolección de datos río Melendez

Imagen 10. recolección de datos río Melendez

Imagen 11. recolección de datos río Melendez


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DISEÑO BÁSICO DE UNA MICROTURBINA PELTON


La turbina Pelton que se va a diseñar será para abastecer de energía algunas dependencias de la universidad, aprovechando los cauces y pronunciados desniveles que hay en el campus universitario de la Pontificia Universidad Javeriana Cali. Se diseñará una turbina que pueda generar 1,5kW de potencia. En función de esta potencia se calcula el caudal de diseño de la turbina (el desnivel se toma de la tabla 2):

CÁLCULO DEL CAUDAL DE LA FUENTE

  •        CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DEL CAUCE

Los siguientes datos son tomados directamente de la fuente:


La velocidad del cauce se toma como la velocidad promedio (vel. Prom) de los datos tomados sobre el cauce:

·         ÁREA TRANSVERSAL DEL CAUCE



·         CAUDAL DEL CAUCE

Al tomar un 15% del caudal es suficiente para generar 1500W ya que el caudal mínimo para esto es de 0,012m^3/s.


ALTURA DEL SALTO O CAIDA (DESNIVEL DESDE EL NIVEL DE LA FUENTE HASTA EL CHORRO DEL INYECTOR DE LA TURBINA)

Los siguientes datos de la altura del salto y longitud fueron:


Tabla2. Desnivel y longitud entre nivel del cauce y  chorro de salida de la tobera



ALTURA NETA DEL SALTO O CAIDA
          ·         CÁLCULO DE LA TUBERÍA A PRESIÓN:



Tabla 1. Fuente: sitio.plastigama.com


Como se puede observar en la tabla de la fuente 1, el diámetro comercial que se ajusta más al de 86 mm es el de 160 mm. Estos diámetros mostrados en la tabla son para tuberías de material PVC.

·         DETERMINACIÓN DE LA RUGOSIDAD PARA UNA TUVERIA DE PVC



En la tabla 2 se muestran valores de la rugosidad absoluta del material de la tubería a presión, como se escogió tuberías de PVC en estado normal, entonces la rugosidad que se toma es:


·         ESTIMACIÓN DE LA RUGOSIDAD CON EL DIAGRAMA DE MOODY

La rugosidad f se estima con los siguientes valores y con el diagrama de Moody:


Figura 1. Fuente:







Figura 2. Geometría de una cuchara para turbina Pelton.


DIÁMETRO DEL RODETE







 Imagen 1. Turbina Pelton vista frontal
Imagen 2. Turbina Pelton vista lateral izquierda


Imagen 3. Turbina Pelton vista superior


              REFERENCIAS








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Ventajas y desventajas de la energía hidráulica.

VENTAJAS 

  • Debido al ciclo del agua su disponibilidad es inagotable.
  • Es una energía totalmente limpia, no emite gases, no produce emisiones toxicas, y no causa ningún tipo de lluvia acida.
  • Es una energía barata, los costes de operación son muy bajos, existen mejoras tecnológicas constantemente que ayudan a explotar de manera más eficiente los recursos.
  • Permite el almacenamiento de agua para abastecer fácilmente a actividades recreativas o sistemas de riego.
  • Se pueden regular los controles de flujo en caso de que haya riesgo de una inundación.
  • La vida útil de las instalaciones la hacen una de las formas de obtener energía eléctrica más utilizadas actualmente.
  • Ayuda a disminuir la emisión de gases de efecto invernadero que sustituyendo otras fuentes energía eléctrica contaminantes (Se calcula que alrededor que por cada KWh generado por la energía hidroeléctrica se evitan la importación 220g de petróleo,que en un año en promedio se evitan 7 millones de toneladas en España) .
  • Permite el almacenamiento del recurso hídrico en embalses para su utilización.
  • Una vez realizada la inversión los costos de operación  son bajos y sostenibles. La inversión en mejora tecnológica mejora la eficiencia de la producción de energía,por lo que está fuente de producción de energía es baja.
  • Los embalses creados para surtir esta fuente de energía,pueden mejorar la actividad económica de una población cercana,pues crean actividades turísticas que significan un ingreso extra.  

Imagen 1. Central en el Valle de Aburrá,Antioquia.



DESVENTAJAS

  • La construcción de las platas requiere una gran inversión, por otra parte, los sitios donde se pueden construir centrales en condiciones económicas son muy limitadas.
  • Las presas se convierten en obstáculos para las especies como el salmón
  • Las represas afectan al lecho de los ríos, causando erosión y afectar el ecosistema del lugar.
  • Las presas tienden a estar lejos de las grandes poblaciones, entonces es necesario transportar la electricidad producida a través de redes costosas.
  • Después de la construcción pueden afectar el entorno ecológico cercano tanto en fauna como flora

Imagen 2. Presa Porce III: El embalse comienza en el sitio conocido como Puente Acacias,Antioquia

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¿Cuál es la situación de la energía hidráulica en Colombia?

En el mundo:


Imagen 1. Three Gorges 18,460 MW, China


Imagen 2. Itaipu 14,750 MW, Brazil/Paraguay
                                                     Fuente: http://www.skyscraperlife.com

Imagen 3. Raul Leoni (Guri) 10,055 MW, Venezuela
                                                    Fuente: http://www.skyscraperlife.com

Imagen 4. Tucurui 8,370 MW, Brazil
                                           Fuente: http://www.skyscraperlife.com



Imagen 5. Kashiwazaki-Kariwa 8,206 MW, Japan
                                                 Fuente: http://www.skyscraperlife.com
La energía hidráulica es el segundo recurso renovable más utilizado en el mundo. Colombia, debido a su situación privilegiada desde el punto de vista hidrológico, tiene un gran potencial para desarrollar proyectos que impliquen aprovechamientos hidráulicos.

La energía hidráulica Colombiana esta en 63,7% de la capacidad instalada, y se incrementa a 68% si se suman las pequeñas microcentrales. La segunda fuente de generación es la termoelectricidad, que también tiene un peso importante en la canasta total, con un 31% --a gas (18,64%), a carbón (7,41%) y a combustibles líquidos (5,31%)-. El resto de la composición nacional del mercado se apoya en otras fuentes como la cogeneración, con una participación de 0,46%; y la eólica, que apenas suma 0,14%

Los principales países importadores de energía eléctrica son  Ecuador y Venezuela. Actualmente también exporta a Chile,Panamá, Puerto rico, República Dominicana.
Esta cuenta con 31 hidroeléctricas entre las cuales, las principales son:
BETANIA 540 540 180*3 1987 Yaguará Huila
RÍO MAYO 21 21 9*3 1969 San Pablo Nariño
PRADO 45 44 16*2+15*1 1973 Prado Tolima
PRADO IV 5 5 5*1 1973 Prado Tolima
ALTO ANCHICAYÁ 365 365 125*3 1973 Buenaventura Valle
CALIMA 132 120 33*4 1967 Calima (Darien) Valle
BAJO ANCHICAYÁ 74 74 13*2+24*2 1957 B/ventura Valle
El estudio de Competitividad Global de Energía 2012, realizado por el Instituto Choiseul y Kpmg, que ubica al país en el puesto cinco entre 146 naciones; apenas después de territorios con menores dificultades geográficas y con economías más desarrolladas que Colombia, como Noruega, Canadá, Islandia y Dinamarca.

La energía eléctrica colombiana, según el índice es de alta calidad, confiable y respetuosa con el medio ambiente. "Y precisamente, en lo que mejor sale calificado el país en este estudio es en la composición de su canasta energética. En esa variable Colombia ocupó el segundo lugar. La canasta nacional ha demostrado ser confiable, al combinar la generación hidroeléctrica con la termoeléctrica para abastecerse cuando hay veranos muy prolongados. Es una canasta muy segura", señala el profesor Jorge Villada, del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Antioquia.



Este reporte anual de la UPME refleja cómo en enero del 2009 más del 80% de la energía que se producía en el país era hidráulica. Un año después, en enero del 2010, disminuyó al 43% debido al fenómeno de El Niño.


Las turbinas Pelton son turbinas de chorro libre que se acomodan a la utilización de saltos de agua con mucho desnivel y caudales relativamente pequeños, Fig. III.1, con márgenes de empleo entre 60 y 1500 metros, consiguiéndose rendimientos máximos del orden del 90%.

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¿Qué es la energía hidráulica?

La energía hidráulica es una fuente de energía renovable que se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta alturaLa energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores.

Imagen 1. Central hidroeléctrica


Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua y, una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. La potencia obtenida a través de los recursos hidráulicos depende del volumen de agua que fluye por unidad de tiempo y de la altura de caída de ésta.


REFERENCIAS


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