“Implementación de un módulo didáctico para el análisis de eficiencia mecánica en la turbina pelton en microgeneración hidráulica”.
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Date
2023-02
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Publisher
Ecuador : La Maná : Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC)
Abstract
El presente trabajo de titulación está orientado a obtener el rendimiento mecánico de una turbina Pelton ya que en la actualidad es la más utilizada en micro generación hidroeléctrica y existe poca información enfocada a su rendimiento mecánico por lo cual se vio la necesidad de implementar un módulo didáctico que permita analizar este rendimiento. El diseño de la turbina se realizó en un software CAD, los sensores seleccionados permitieron monitorear las variables físicas (presión, caudal, torque y velocidad angular) que se encuentran inmersas en el sistema, en donde se realizaron una serie de cálculos que determinaron el rango de cada uno de ellos. La programación se lo realizó en el microcontrolador Arduino utilizando las librerías Nextion.h, ModbusRtu.h y HX711.h, las cuales permitieron adquirir los datos para monitorear estas variables, las que se enviaron por comunicación serial al HMI Nextion en la cual se graficó las curvas de Rendimiento vs RPM, para determinar el rendimiento máximo y mínimo que tiene la turbina Pelton se lo realizó en 2 diferentes metodologías (practico y teórico teniendo un porcentaje de error máximo del 3%, en donde el rendimiento mínimo fue de 49% con las condiciones de altura de caída de 55 metros, un torque de 2 Nm y el rendimiento máximo fue de 62% con las condiciones de altura de caída de 60 metros y un torque de 3,6 Nm.
Description
This degree work is oriented to obtain the mechanical efficiency of a Pelton turbine since it is currently the most used in micro hydroelectric generation and there is little information focused on its mechanical performance, so it was necessary to implement a didactic module that allows analyzing this performance. The design of the turbine was done in a CAD software, the selected sensors allowed to monitor the physical variables (pressure, flow, torque and angular velocity) that are immersed in the system, where a series of calculations were performed to determine the range of each one of them. The programming was done in the Arduino microcontroller using the Nextion.h, ModbusRtu.h and HX711. h, which allowed to acquire the data to monitor these variables, which were sent by serial communication to the Nextion HMI in which the Performance vs RPM curves were plotted, to determine the maximum and minimum performance of the Pelton turbine was performed in 2 different methodologies (practical and theoretical having a maximum error rate of 3%, where the minimum efficiency was 49% with a drop height of 55 meters, a torque of 2 Nm and the maximum efficiency was 62% with a drop height of 60 meters and a torque of 3.6 Nm.
Keywords
RENDIMIENTO MECÁNICO, VARIABLES FÍSICAS, Y ADQUISICIÓN DE DATOS, TURBINA PELTON
Citation
Lema Neto Mayra Elizabeth, Oto Toaquiza Erika Fernanda (2023); “Implementación de un módulo didáctico para el análisis de eficiencia mecánica en la turbina pelton en microgeneración hidráulica”. UTC. La Maná. 130 p.