Diseño de la turbina Pelton

Es la turbina más eficiente para poder realizar generación eléctrica puesto que los alabes con los que cuenta y el diseño de los mismo hace que permite mejor aprovechamiento del trabajo realizado por el agua para poder hacerlo rotar.

Cuenta un cierto número de álabes, que son impulsados por un chorro de agua (a presión), que esté a su vez causa en la turbina una rotación y aceleración rotacional. Para nuestro proyecto el agua será tomada y redireccionada en una tubería especial con un diámetro bastante angosto.

Componentes a tener en cuenta la altura, tamaño de los álabes y el radio de la turbina.

Generador Eléctrico

Nuestro generador electrico estar compuesto por cajas de imanes que rodean un rotador en su interior y este estará cubierto sin realizar contacto físico de un material conductor lo cual por el principio de inducción electromagnética (Principio de faraday) produce una corriente eléctrica por agitación de el campo eléctrico generado en el interior del material conductor.

Modelo de Consumo

Al pensar en el proyecto, se debe diseñar un modelo de consumo de energía de los siguientes componentes que constituye el proyecto le proveerá energía, en este caso es una finca en el municipio de Chocó.

Potencia eléctrica (W) = Voltaje (V) X Corriente eléctrica (A)

Donde:

Potencia eléctrica en Vatios (W)
Voltaje en voltios (V)
Corriente eléctrica en amperios (A)

Cuando un electrodoméstico se conecta al tomacorriente y se enciende, este va a consumir una cantidad de energía eléctrica que depende del tiempo que lo mantengamos encendido, así como de su potencia eléctrica; es por ello que si deseas saber el consumo de energía eléctrica de un electrodoméstico, debes primero conocer el valor de su potencia eléctrica, generalmente expresado en Watts (W) y las horas de encendido del equipo (horas de uso promedio por día); luego se toman dichos valores y se aplica el siguiente cálculo:

Energía Eléctrica= Potencia Eléctrica (W) X tiempo de uso en horas (h)

Energía Electrica (Watts por hora)= Wh

Las unidades obtenidas cuando se aplica la formula anterior son Wh, este valor se debe multiplicar por la cantidad de días de uso al mes y dividirlo entre 1 000 (mil) para obtener los kWh que indica el recibo eléctrico (1000 Wh = 1 kWh).

Potencia en Vatios(Por dia) Horas De Consumo(diario)

Iluminación de Cocina x 1= 40 W 4

Comedor x 1= 40 W 4

TV = 250 W 3

Plancha = 1500 W 0.8

Exteriores X 3 = 40 W = 360W 3

Bombillos infrarrojos X 5 (R. animales) = 150 W = 9000W 12

Total Consumo Por = (40x4)+(40x4)+(250x3)+(1500x0.8)+(40x3)+(150x12)=

160 + 160 + 750 + 1200 + 360 + 9000 =

11,630 W

11,63 KW/dia

348,9 KW/mes

Modelo de Generación

Caudal, altura y velocidad del agua

Caudal

El caudal está definido como volumen de agua que circula por el cauce de un río en un lugar y tiempo determinados, Suele medirse en m³/seg, ya que hay bastante variación en el cálculo del caudal en necesario tomar esta medida en sitios de aforo, es decir en donde no exista variación del área del cálculo, para esto se pueden instalar dispositivos de Aforo como Aforadores de pared con ángulos rectos (como una piscina), por donde fluye el agua.

El cuadal está definido por la siguiente formula:

Q = A·v

En nuestro caso asumiendo que el Área (A) que un riachuelo en Chocó tiene en promedio 2 m de profundidad y 5 m de ancho, entonces A =10 m^2.

Ahora, igualmente asumiendo que la velocidad (v) de un riachuelo en Chocó es de v = 0,5 m/seg.

Entonces Q=A.v,

Q=(10 m2). (0,5 m/seg),

Q= 5 m3/Seg.

Es el Caudal producido por un riachuelo en el Chocó.

Caudal Necesario

Teniendo el Consumo calculado anteriormente en el modelo de consumo, el Consumo de nuestra casa objetivo es: 348,9 KWh mes

K W h = 1000 [W] [h] = 1000 J/s * s = J

348,9 KWh = 348900 [ J/s ] [h] * [ 3600 s / h] = 1.256.040.000 J

La Potencia Consumida esta dada por P =Energía/Tiempo

P = 1.256.040.000 J / (30 * 24 * 3600 s)

P = 1.256.040.000 J / ( 2.592.000 s)

P 484,6 W

Caudal Necesario es

P = p * g * h * Q

P → Potencia.

p → Densidad Del Agua.

g → Gravedad.

h → Altura de Caída

Q → Caudal

Q = P/(p*g*h)

Q = (484,6 W) / (999,97 kg/m³ * 9,8 m / s^2 * 40 m)

Q = (484,6 Kg m^2 /s) / (999,97 kg/m³ * 9,8 m / s^2 * 40 m)

Q = (484,6 Kg m^2 /s) / (394.800 Kg / m s^2)

Q = 0,00123 m^3/seg

El Caudal necesario para poder generar la energía que se necesita en nuestra casa objetivo es:

Q = 0,00123 m3/seg

Potencia Hidráulica

La potencia hidráulica, es la máxima potencia que se puede obtener con un salto de agua H y un caudal Q:

Diámetro del chorro

Para obtener el diámetro del chorro, se utiliza la siguiente ecuación:

Para nuestro caso obtenemos un diámetro del chorro aproximado = 0.20 m

Diámetro de la turbina Pelton

El diámetro pelton, es la rueda tangente al centro del chorro, se calcula así:

Una aproximación del Dp = 4,32 m

Número de álabes para nuestra turbina Pelton

Para nuestro diseño de la turbina obtenemos un total de 15 álabes o cazoletas.

Profundidad del álabe

t=0,9 *d

Para nuestro diseño la turbina Pelton tendrá una profundidad de 0,18m

Factores que puede influir en la eficiencia de la turbina

Acabado y diseño de los álabes.
Fricción o turbulencia en la superficie base.
Turbulencia del agua que entra.

Difundir, segmentación de mercado y vender idea del proyecto (Modelo Canvas)

Canales

También se debe tener en cuenta que para el proyecto tenga éxito, el grupo Los Francos ha pensado en difundir la idea del éste proyecto, por medio de redes sociales (Facebook, Twitter, G+, etc), períodicos, bolantes y campañas en el Chocó y ciudades aledañas.

Costo y propuesta de valor

PROPUESTA DE VALOR:

Estamos interesados en entregar un dispositivo portable que genere energía eléctrica (por agua) para beneficiar a la población rural del chocó que se encuentra afectada por la falta de energía eléctrica domestica. Con éste dispositivo se logrará tener un fácil y ecológico acceso a la energía, ya que se podrá utilizar la riqueza hídrica de la región.

En el proyecto solo se hará una pequeña inversión económica al inicio, ya que después los beneficios serán mayores en cuanto al ahorro económico y ecológico, así como la facilidad de transportar el sistema generador a los lugares donde se lo requiera e igualmente los usuarios podrán disfrutar los beneficios que trae los electrodomésticos como la nevera, televisor, lavadora entre otros, etc.

También se organizará charlas el cual se piensa abordar qué tan renovable es ésta idea, por qué favorece usar el generador construidos por nosotros y los costos que también está pensado en que la mayoría de los habitantes en este caso del Chocó.

Nuestros clientes está pensado en los habitantes más afectados del chocó (inicialmente) posteriormente para otros municipios afectados del país.

Tipos de segmentación:

Greográfica: Chocó (inicialmente), demás resto ciudades y municipios afectadas por distintas razones.

Psicográfica: Clases sociales bajas, estrato 1 y 2 (inicialmente), luego hemos pensado en vender la turbina y generador eléctrico a empresas o microempresas.