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• Mauricio LLano

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRONICA

CENTRALES DE GENERACIÓN DE ENERGIA TAREA II En la comunidad Rural de la Provincia de Pichincha le solicita su análisis para instalar una micro central hidroeléctrica para brindar servicio a 20 familias; donde la altura neta h=25m, el caudal mínimo promedio en la época de estiaje es Q=427 lt/s, además se pretende acoplarla directamente a un generador de 800 rpm. Tomando en cuenta estos datos calculen la potencia eléctrica de la MCH, y seleccione que tipo de turbina que podría utilizarse. Datos: #familias = 20 Hn = altura neta = 25 [m] Qmin = caudal mínimo = 427 [lt/s] Ng = velocidad del generador = velocidad de la turbina = 800 [rpm] Calculo de la potencia mínima en base a la demanda: Se asume que cada familia requiere 0.22 KW, y se considera un ƞ=35 % de factor de seguridad. 𝒅𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒂 = (

𝒅𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒂 𝒂𝒔𝒖𝒎𝒊𝒅𝒂 ∗ #𝒇𝒂𝒎𝒊𝒍𝒊𝒂𝒔) 𝒇𝒂𝒎𝒊𝒍𝒊𝒂

𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 = (0.22𝐾𝑤/𝑓𝑎𝑚𝑖𝑙𝑖𝑎 ∗ 20𝑓𝑎𝑚𝑖𝑙𝑖𝑎𝑠) = 4.4[𝑘𝑤] 𝑷 = (𝟏 + 𝒏) ∗ 𝒅𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒂 𝑃 = (1 + 0,35) ∗ 4.4𝑘𝑤 = 5.94[𝑘𝑤]

Calculo de la potencia de acuerdo al aporte de los recursos: Considerando que una micro central hidroeléctrica (MCH) su K está entre 5-6.5, se asume una k = 5.3 [kWs/m4 ] 𝑷 = 𝒌 ∗ 𝑸𝒎𝒊𝒏 ∗ 𝑯𝒏 𝑃=

5.3 𝑘𝑊𝑠 427 𝑙𝑡 1𝑚3 ∗ 𝑥 ∗ 25 𝑚 𝑚4 𝑠 1000𝑙𝑡

𝑃 = 56.57 [𝑘𝑤] 𝑃 = 57 [𝑘𝑤](𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥. ) En base a los recursos si podemos abastecer la demanda requerida por la comunidad

Calculo de la potencia neta de la turbina de acuerdo a los recursos: 𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1000[𝑘𝑔/𝑚3 ] 𝑔 = 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 = 9.8[𝑚/𝑠 2 ]

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CENTRALES DE GENERACIÓN DE ENERGIA ɳ𝑔𝑡 = 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎 − 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 = 0.81 𝑷𝒏 = 𝝆 ∗ 𝒈 ∗ 𝑸 ∗ 𝑯𝒏 ∗ ɳ𝒈𝒕 𝑃𝑛 = 1000

1𝑊 = 1

𝐾𝑔 𝑚 427 𝑙𝑡 1𝑚3 𝐾𝑔𝑚2 3 ∗ 9.8 ∗ ∗ 25 𝑚 ∗ 0.81 ∗ = 84.73𝑥10 [ ] 𝑚3 s2 𝑠 1000𝑙𝑡 𝑠3

𝐾𝑔𝑚2 𝑠3

𝑃𝑛 = 84.73𝑥103 [𝑊] = 84.73[𝑘𝑊]

Calculo de la velocidad específica:

𝑁𝑠 =

𝑃𝑛 𝑁𝑔 ∗ √#𝑖𝑛𝑦 𝐻

5⁄ 4

Para el caso de un inyector: 84.73 1

800 ∗ √ 𝑁𝑠 =

25

5⁄ 4

= 131.7

Para el caso de dos inyectores:

𝑁𝑠 =

84.73 800 ∗ √ 2 25

5⁄ 4

= 93.14

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CENTRALES DE GENERACIÓN DE ENERGIA De acuerdo al criterio de la grafica altura vs caudal: el tipo de turbina escogida seria la turbina Banki

De acuerdo al criterio de la grafica Ns vs Altura: el tipo de turbina escogida seria la turbina Banki

De acuerdo al criterio de la grafica Nomograma: el tipo de turbina escogida seria la turbina Banki En conclusión: analizando todas las graficas el tipo de turbina escogía seria la turbina Banki