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Diseño de un Sistema de Microgeneración Eléctrica Aprovechando la Corriente de Salida de los Vertidos Finales de un Proceso de Desinfección por Cavitación Hidrodinámica y Vorticidad

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dc.contributor.advisorMartinez-Amariz, Alejandro David
dc.contributor.authorArévalo-Toscano, Jhon
dc.contributor.juryLuna-Guevara, Francisco
dc.contributor.juryPalomino-Prieto, Orlando
dc.date.accessioned2024-07-26T19:31:05Z
dc.date.available2026-05-20
dc.date.available2024-07-26T19:31:05Z
dc.date.issued2024-05-20
dc.descriptionDigitalspa
dc.description.abstractLas energías renovables hoy en día contribuyen a disminuir el calentamiento global. Es por ello que el proyecto de investigación se basa en el desarrollo de una microcentral hidroeléctrica que aprovecha la energía turbinable presente en la corriente de salida de los vertidos finales del proceso de desinfección por cavitación hidrodinámica y vorticidad de aguas residuales. La investigación tiene como objetivo aprovechar la energía del agua que sale de un proceso para generar electricidad, reduciendo así el impacto ambiental y los costos de operación. La generación de energía eléctrica en este caso se basa en el aprovechamiento de la energía cinética y potencial del fluido, proponiendo una turbina hidráulica que convierte la energía del fluido en energía rotativa, la cual luego es llevada a un generador que se encarga de convertirla en energía eléctrica. El proyecto de investigación plantea varios objetivos, entre ellos la selección y el diseño de la turbina del sistema de microgeneración para su posterior implementación en la corriente de salida del proceso de desinfección. La investigación busca tener impactos significativos en términos científicos, tecnológicos y ambientales. En el ámbito científico, se pretende formar recursos humanos en investigación y nuevas tecnologías, así como mejorar la oferta de servicios tecnológicos y fortalecer grupos de investigación. A nivel tecnológico, el diseño del sistema de microgeneración ayuda a la producción de la empresa y su beneficio, generando empleo y estableciendo alianzas estratégicas. Los impactos ambientales y sociales incluyen la reducción del gasto de energía y la disminución de la emisión de gases de efecto invernadero.spa
dc.description.abstractRenewable energies today contribute to reducing global warming. That is why the research project is based on the development of a hydroelectric microcentral that takes advantage of the turbinable energy present in the outlet current of the final discharges of the disinfection process by hydrodynamic cavitation and vorticity of water residual. The research aims to harness the energy from water coming out of a process to generate electricity, thus reducing environmental impact and operating costs. The generation of electrical energy in this case is based on the exploitation of the kinetic energy and potential of the fluid, proposing a hydraulic turbine that converts the fluid energy into rotative energy, which is then taken to a generator that is responsible for converting it into electrical energy. The research project proposes several objectives, including the selection and design of the turbine of the microgeneration system for its subsequent implementation in the flow of the disinfection process. The research aims to have significant impacts in scientific, technological and environmental terms. In the scientific field, the aim is to train human resources in research and new technologies, improve the supply of technological services and strengthen research groups. At the technological level, the design of the microgeneration system helps the company’s production and profits, generating employment and establishing strategic alliances. Environmental and social impacts include reduced energy expenditure and reduced greenhouse gas emissions.eng
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Recursos Energéticos
dc.description.tableofcontentsIntroducción 22 Planteamiento del Problema 24 Objetivos 26 Objetivo General 26 Objetivos Específicos 26 Justificación 27 Estado del Arte y Antecedentes 28 Antecedentes 28 Antecedente Mundial 28 Antecedente Nacional 30 Antecedente Regional 34 Historia de la Turbina Michell Banki 37 Historia y el Desarrollo de la Turbina Michel Banki 37 Microcéntrales Hidroeléctricas 40 Energía Hidráulica 40 Turbinas Hidráulicas 42 Turbina Kaplan 42 Turbina Pelton 43 Turbina Michel Banki 43 Metodología, Estrategias o Tácticas 45 Consideraciones Éticas, Bioéticas y de Integridad Científica 46 Resultados 47 Seleccionar el Tipo de Turbina Para el Sistema de Microgeneración de Energía Eléctrica, a Partir de Parámetros Específicos del Caso de Estudio y su Aplicación 47 Selección de la Turbina 48 Ecuación General de la Energía 50 Principios Fundamentales del Funcionamiento de una Turbina Michel Banki. 60 Identifica las Aplicaciones Específicas de la Turbina Michell Banki en la Generación de Energía Hidroeléctrica 63 Ventajas y Desventajas de la Turbina Michel Banki 65 Ventajas. 65 Desventajas. 66 Diseñar el Sistema de Microgeneración de Energía Eléctrica Según Normativa Vigente 67 Datos Iniciales del Proyecto 67 Cálculos del Rotor de la Michell Banki 69 Velocidad Relativa del Fluido. 73 Velocidad Tangencial del Fluido. 74 Velocidad Absoluta en la Dirección Meridiana. 74 Diámetro Externo del Rotor. 75 Diámetro Interno del Rotor. 76 Eficiencia de la Turbina. 77 El Rendimiento Hidráulico. 77 Velocidad Específica. 78 Velocidad Específica del Caudal. 79 Velocidad Especifica de Potencia. 79 Velocidad Tangencial a la Salida. 80 Velocidad Absoluta en la Dirección Meridiana. 81 Velocidad Absoluta 82 Calculo Para el Triángulo de Velocidades en la Segunda Etapa. 82 Numero de Alabes 83 Cálculos del Alabe 84 Paso Entre Alabes. 86 Número de Alabes que Reciben el Fluido. 87 Coeficiente Xz. 87 Diseño Geométrico, el Cual se Refiere a los Elementos que Componen el Banco o Estructura de Microgeneración Hidráulica que Soporta la Carga de los Mismos 88 Cálculos del Inyector. 88 Cálculos Mecánicos 93 Análisis Estático del eje en Software 101 Cálculo de la Chaveta 106 Carcasa de la Turbina Michell Banki. 108 Inyector con el Rotor 111 Calculo de la Correa y las Poleas 113 Simular el Comportamiento del Sistema de Microgeneración de Energía en Términos de Eficiencia Energética y Producción Eléctrica en Software Especializado 116 Conclusiones y Recomendaciones 122 Referencias Bibliográficas 125spa
dc.format.extent129 p
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.format.mimetypeapplication/msword
dc.identifier.instnameUniversidad de Santander
dc.identifier.localT 93.24 A729d
dc.identifier.reponameRepositorio Digital Universidad de Santander
dc.identifier.repourlhttps://repositorio.udes.edu.co
dc.identifier.urihttps://repositorio.udes.edu.co/handle/001/10748
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad de Santander
dc.publisher.branchBucaramanga
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías y Tecnologías
dc.publisher.placeBucaramanga, Colombia
dc.publisher.programMaestría en Recursos Energéticos
dc.relation.referencesJ. I. Gomez Gomez, E. A. Palacio Higuita, and C. A. Paredes Gutierrez, “La turbina Michell-Banki y su precensia en Colombia,” Av. en Recur. hidráulicos, no. 6, pp. 37–42, 2012, [Online]. Available: http://biblat.unam.mx/es/revista/avances-en-recursos-hidraulicos/articulo/regionalizacion-de-la-temperatura-del-aire-en-colombia
dc.relation.referencesE. Torres Quintero, “Investigación en pequeñas centrales en Colombia,” Rev. Ingenio Libr., pp. 1–15, 2016.
dc.relation.referencesJ. Larios, “Diseño, montaje y pruebas de un prototipo de micro-central hidroeléctrica con Turbina Pelton,” p. 123, 2007.
dc.relation.referencesJ. C. Rivera Balcazar, “Análisis de los elementos constitutivos de la Turbina Michell Banki aplicada a estaciones de bombeo cuyo fin es identificar las zonas influyentes en el Rendimiento del Sistema,” 2013. [Online]. Available: http://dspace.unl.edu.ec/jspui/bitstream/123456789/17025/1/TESIS WILSON FERNANDO.pdf
dc.relation.referencesJ. V. Benites Principe, “Diseño de un grupo hidroenergético Michell-Banki de 120 kW,” 2014.
dc.relation.referencesC. Bonilla and L. González, “Estructuración, financiación y valoración de Pequeñas centrales eléctricas en Colombia a través de opciones reales,” 2017.
dc.relation.referencesJ. & S. J. Alarcon, “Ensayo Y Estudio De Una Turbina Pelton,” pp. 19–161, 2008.
dc.relation.referencesUPME, “Atlas de potencial Hidroenergético en Colombia.” p. 160, 2015.
dc.relation.referencesCELSIA, “Nuestras centrales hidroeléctricas,” CELSIA, 2024. https://www.celsia.com/es/centrales-hidroelectricas/?country=colombia-centrales-hidroelectricas (accessed Mar. 03, 2024).
dc.relation.referencesA. B. Niño, G. Guerrero Gómez, and M. I. Cabellos Martínez, “MICRO CENTRAL HIDROELÉCTRICA PARA LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA SAN ALBERTO No 2 DEL MUNICIPIO DE TOLEDO NORTE DE SANTANDER,” no. 2, p. 10, 2016.
dc.relation.referencesA. Bohórquez Niño, “Microturbina Pelton, Una Solucion Real De Energia Para Zonas No Interconectadas (Zni),” Rev. Colomb. Tecnol. Av., vol. 1, no. 31, pp. 72–76, 2018, doi: 10.24054/16927257.v31.n31.2018.2768.
dc.relation.referencesR. C. Adhikari and D. H. Wood, “A new nozzle design methodology for high efficiency crossflow hydro turbines,” Energy Sustain. Dev., vol. 41, no. June, pp. 139–148, 2017, doi: 10.1016/j.esd.2017.09.004.
dc.relation.referencesC. A. Mockmore and F. Merryfield, “The Banki Water Turbine, Engineering Experiment Station,” Bull. Ser., no. 25, p. 2, 1949.
dc.relation.referencesO. E. Balje, “Turbomachines: A Guide to Design, Selection and Theory. John Wiley & Sons Inc., Hoboken,” vol. 110, pp. 91–93, 1981.
dc.relation.referencesA. M. Panasyuk, K. A. Tokombaev, and G. I. Shainova, “Small hydroelectric stations and prospects of their development,” Hydrotechnical Constr., vol. 21, no. 6, pp. 366–373, 1987, doi: 10.1007/BF01427663.
dc.relation.referencesJ. Makansi, “Equipment options multiply for small scale hydro,” Power, vol. 127, p. 33, 1983.
dc.relation.referencesR. Hothersall, “Micro-hydro, turbine selection criteria,” Int. Water Power Dam Constr., pp. 26–29, 1984.
dc.relation.referencesS. Khosrowpanah, M. Albertson, and A. Fiuzat, “Historical overview of crossflow turbine,” Int. Water Power Dam Constr., pp. 38–43, 1984.
dc.relation.referencesF. Romero, L. Velásquez, and E. Chica, “Consideraciones de diseño de una turbina Michell-Banki,” Rev. UIS Ing., vol. 20, no. 1, pp. 23–46, 2020, doi: 10.18273/revuin.v20n1-2021003.
dc.relation.referencesA. Rojas Rodriguez, “Cálculo hidráulico y dimensionamiento de una turbina Michell-Banki. Diámetro 600 mm, velocidad específica 142.,” 2017. [Online]. Available: https://dspace.uclv.edu.cu/bitstream/handle/123456789/8580/Rojas Rodríguez%2C Adrian.pdf?sequence=1&isAllowed=y
dc.relation.referencesS. Cuadro Camargo and F. Restrepo Mogollón, “Diseño, construcción y montaje de una turbina Pelton para la generación de enegía eléctrica,” 2003.
dc.relation.referencesP. Pérez, “Grupo de generación kaplan tubular para 3.0 Kw de capacidad,” 2011. [Online]. Available: http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/20.500.12404/385
dc.relation.referencesC. O. Coronel Miranda and J. J. Hernández Ortiz, “Diseño y construcción de una turbo bomba accionada mediante una turbina Michell Banki para riego de cultivos en los sectores vulnerables,” 2018. [Online]. Available: http://repositorio.uta.edu.ec/handle/123456789/27681
dc.relation.referencesR. E. Zuloeta Bonilla, “Diseño de un grupo hidro energético con una turbina Michell-Banki de 40 kw,” 2012.
dc.relation.referencesG. Map, “Localización de la Subestación ESSA San Gil. Santander,” Google Map, 2024. https://www.google.com/maps/place/SUBESTACION+ESSA+SAN+GIL,+SANTANDER/@6.5559914,-73.1478451,17.25z/data=!4m6!3m5!1s0x8e69c6c49a0b43ab:0x608e91107681a453!8m2!3d6.5591462!4d-73.1489924!16s%2Fg%2F11bzs4vws2?hl=es&entry=ttu (accessed Aug. 03, 2024).
dc.relation.referencesE. Pedroza González, Hidráulica Básica: Historia, conceptos previos y ecuaciones, vol. 6, no. August. 2018.
dc.relation.referencesR. Mott and J. Untener, “Mecánica de fluidos. Impulsión de fluidos,” Mecánica De Fluidos, pp. 1–623, 2015, [Online]. Available: http://repositorio.uladech.edu.pe/handle/123456789/
dc.relation.referencesPAVCO, “Manual Tecnio Tubosistemas Presion PVC,” vol. 2. p. 22, 2020.
dc.relation.referencesL. P. S. Morales, L. Corredor, J. Paba, “Etapas de desarrollo de un proyecto de pequeñas centrales,” DYNA, vol. 81, no. 184, pp. 178–185, 2014.
dc.relation.referencesJ. Chávez, “Turbina Michell Banki 2,” Soluciones Prácticas-ITDG, no. 511, pp. 1–9, 2009, [Online]. Available: http://www.solucionespracticas.org.pe/ficha-tecnica-n2-turbina-michell-banki
dc.relation.referencesE. Polit and R. Mart, “CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN Máster Universitario en Ingeniería Energética Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón,” pp. 1–14.
dc.relation.referencesR. Ullah, “Performance analysis of multi-stage gravitational water vortex turbine,” Curr. Trends Civ. Struct. Eng., vol. 5, no. 5, p. 101924, 2020, doi: 10.33552/ctcse.2020.05.000625.
dc.relation.referencesC. Zapata Jiménez and Y. F. Barrera Cano, “Diseño y construcción de una Turbina Michell Banki,” 2016. [Online]. Available: http://dspace.unitru.edu.pe/bitstream/handle/UNITRU/10947/Miñano Guevara%2C Karen Anali.pdf?sequence=1&isAllowed=y%0Ahttps://repository.upb.edu.co/bitstream/handle/20.500.11912/3346/DIVERSIDAD DE MACROINVERTEBRADOS ACUÁTICOS Y SU.pdf?sequence=1&isAllowed=
dc.relation.referencesC. A. Paredes Gutiérrez, E. A. Palacio Higuita, and J. I. Goméz Gómez, “La turbina Michell-Banki y su presencia en Colombia,” Av. Recur. Hidraul., vol. 17, pp. 33–42, 2008.
dc.relation.referencesF. Mtalo, R. Wakati, A. Towo, S. K. Makhanu, O. Munyaneza, and B. Abate, “Design and Fabrication of Cross flow Turbine,” no. March, 2018.
dc.relation.referencesV. Sammartano, G. Morreale, M. Sinagra, A. Collura, and T. Tucciarelli, “Experimental study of Cross-Flow micro-turbines for aqueduct energy recovery,” Procedia Eng., vol. 89, pp. 540–547, 2014, doi: 10.1016/j.proeng.2014.11.476.
dc.relation.referencesOLADE, Manual De Diseno Estandarización y fabricación de equipos para pequeñas centrales Hidroelectricas. 1986.
dc.relation.referencesJosé Daniel Vásquez De León, “Micro-hidroeléctrica tipo michell banki, funcionamiento, mantenimiento y componentes,” 2007.
dc.relation.referencesM. A. Arellano Vilchez, “Geometria del álabe del rotor para mejorar el torque en una turbina Michell Banki,” 2015.
dc.relation.referencesE. R. Coronel Torres, “Diseño de una turbina Michell Banki para una microcentral hidroeléctrica en el sector la pradera en Ocaña, Norte de Santander,” 2018.
dc.relation.referencesSKF, “SY 25 FM,” SKF, 2024. https://www.skf.com/co/products/mounted-bearings/ball-bearing-units/pillow-block-ball-bearing-units/productid-SY 25 FM (accessed Mar. 03, 2024).
dc.relation.referencesS. G. Jiménez, “Prueba de una microturbina tipo Michel- Banki de baja potencia,” 2015.
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dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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dc.titleDiseño de un Sistema de Microgeneración Eléctrica Aprovechando la Corriente de Salida de los Vertidos Finales de un Proceso de Desinfección por Cavitación Hidrodinámica y Vorticidadspa
dc.title.translatedDesign of a Microgeneration System Using the Output Current of the Final Discharges of a Disinfection Process by Hydrodynamic Cavitation and Vorticity
dc.typeTrabajo de grado - Maestría
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dc.type.coarversionhttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32
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