Diseño de una turbina hidráulica para el laboratorio de térmica de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Carabobo

Abstract

En el presente proyecto se realiza el diseño de un sistema que permite la utilización de un rodete de “De Laval” para operación con agua líquida a temperatura ambiental en una turbina de uso didáctico en el Laboratorio de Térmicas de La Escuela de Ingeniería Mecánica (EIM) de la Universidad de Carabobo (UC), y para cualquier casa de estudios que posteriormente desee adquirir un ejemplar similar. El diseño de esta turbina se basó en la convergencia de conocimientos, criterios y teorías acerca de turbinas Pelton, Turbinas de De Laval y otras turbinas hidráulicas de flujo axial. El proyecto está conformado en 6 fases. Inicialmente se realizó la caracterización hidráulica y geométrica del impulsor, seguidamente se realizó el diseño hidráulico y mecánico del sistema de la turbina, conjuntamente, se determinó el salto hidráulico equivalente. Luego, se realizó el diseño del sistema de seguridad y control de la turbina. Finalmente se realizó un estudio de factibilidad económica para evaluar la posible implementación del dispositivo. En los cálculos realizados se obtuvo un valor máximo de potencia teórica de 1,647 kW tanto con dos como con cuatro inyectores, valor que puede ser evaluado con la construcción y ensayo de la turbina, además la turbina presenta una eficiencia de aproximadamente 33,3%. Por otra parte es importante destacar que debido a que la información sobre este tipo de turbinas es escasa, se desarrolló una metodología secuencial y de retroalimentación para llevar a cabo el diseño de la turbina para el Laboratorio de Térmica de la EIM de la UC Además se pudo determinar que las curvas de Potencia y Eficiencia obtenidas mediante cálculos matemáticos se asemejan en comportamiento a los datos de la bibliografía consultada y a las curvas de comportamiento de la Turbina Armfield, con lo cual se logra una validación de los resultados obtenidos, por otra parte se puede acotar que el rango de operación de la turbina diseñada permite la elaboración de mayor número de ensayos de laboratorio que con la actual turbina hidráulica disponible. Por último es significativo tener en cuenta que por la geometría diseñada y los materiales seleccionados se hace posible la fabricación de los inyectores, el porta inyectores, el eje, los engranajes y los porta rodamientos en el Laboratorio de Materiales de la EIM de la UC en conjunto con el Laboratorio de Procesos de Fabricación entre otros.