PROYECTO DE UN MINI GRUPO GENERADOR A VAPOR

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Natalia Piñeiro Olivares
hace 8 años
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1 CÁTEDRA DE MAQUINAS TERMICAS 1 ING ELECTROMEC. AÑO: SEMESTRE: 7º PROFESOR RESPONSABLE: Ing Primo Cano C PROYECTO DE UN MINI GRUPO GENERADOR A VAPOR 1) OBJETIVO: El objetivo del presente trabajo es la instalación de un pequeño generador de energía a la micro turbina a vapor que se dispone en el Laboratorio de la FIUNA. La micro turbina de referencia fue prestada por la ANDE hace unos años y es en realidad una turbo bomba de aceite de una de las turbinas a vapor de la ex-central térmica a vapor ubicada en Pto Sajonia. En semestres anteriores esta micro turbina fue montada sobre un deposito de aceite y conectada a la caldera del Laboratorio. En el año lectivo anterior, se realizo el cambio de la tobera por una adecuada a la presión de funcionamiento de la caldera del Laboratorio. Con la instalación del pequeño generador sobre la turbina se busca poder generar unos kilovatios y de esta forma poder hacer cálculos de rendimiento térmico en esta pequeña instalación térmica.- 2) MATERIALES DISPONIBLES: a. Micro turbina a vapor con su correspondiente bomba de aceite b. Caldera de vapor con capacidad de 100 kg/h, 7 Kg/cm2 c. Toberas diseñadas por alumnos del año anterior d. Tuberías de suministro y escape de vapor Caldera Escape de vapor Tobera de vapor Turbina a vapor

a la micro turbina a vapor que se dispone en el Laboratorio de la FIUNA.

2 Entrada de vapor Salida de aceite hidráulico y retorno al deposito Deposito de aceite 3) ACTIVIDADES a. Verificación teórica de la potencia disponible en la micro turbina b. Verificación de la velocidad de giro de la turbina funcionando en estado de régimen en el estado actual, revisión de cómo afecta la presión de la bomba de aceite y posición de la tobera c. Diseño y construcción del eje de salida para acople a generador d. Diseño y construcción de tapa para alojar a la tobera, salida de eje y soporte del generador e. Montaje de generador y acople sobre tapa de la turbina f. Montaje de tablerito con banco de capacitores, voltímetro, amperímetro, toma trifásica y llave termomagnética g. Instalación y prueba.

tobera c. Diseño y construcción del eje de salida para acople a generador d. Diseño y construcción de tapa para alojar a la tobera, salida de eje y soporte del generador e.

3 Motor trifásico, de inducción usado como generador Acople flexible Eje postizo prolongación del eje de la turbina Nueva tapa de la turbina con salida para eje y soporte para generador 4) DETALLES DEL TRABAJO: 4.1 Generador: a fin de facilitar el trabajo estaremos usando como generador trifásico, un motor trifásico de inducción (jaula de ardilla) ya que es mucho más sencillo de obtener para bajas potencias y además el costo mucho menor. Para que un motor trifásico de este tipo funcione como generador debemos superar la velocidad de sincronismo del motor (1500 o 3000 rpm dependiendo del número de polos). Ver ( ) De allí la importancia de analizar la velocidad de giro en las condiciones actuales de la turbina. Esta velocidad ahora está limitada solamente por el rozamiento y por la potencia absorbida por la bomba de aceite. Variando la

1 Generador: a fin de facilitar el trabajo estaremos usando como generador trifásico, un motor trifásico de inducción (jaula de ardilla) ya que es mucho más sencillo de obtener para bajas potencias y

4 carga en la bomba de aceite (con la válvula instalada en la línea de aceite) también podemos variar la velocidad de la turbina.- La medición de la velocidad de la turbina se debe realizar con un tacómetro óptico (disponible en el Lab. de electrotecnia o de hidráulica), para ello se debe pegar un trozo de material reflectante al eje de la turbina y luego apuntar con el haz de luz del instrumento para realizar la lectura. Tener cuidado ya que las tuberías de vapor están a alta temperatura.- El motor elegido deber ser preferentemente del tipo con brida para facilitar el acople con la turbina 4.2 Acople: El acople entre la turbina y el generador se propone realizar mediante el mecanizado de un eje postizo que entrará sobre el eje de la turbina en la parte superior y se asegurará por medio de un tornillo prisionero tipo allen, en el otro extremo tendrá un acople flexible (tipo Tupac, a cadena, tipo disco y perno, etc) y en el otro extremo del acople estará el generador. La tapa deberá tener una pequeña guía para centrarse por la carcasa de la turbina y deberá permitir la entrada de la tobera y la salida del eje, la tobera deberá ser soldada a la tapa en el punto exacto de trabajo y el eje deberá salir lo mas exacto posible para evitar escape excesivo de vapor. Sobre esta tapa deberá estar soldada una brida separada por unos pernos (3 o 4) para permitir ubicar allí el acople y soportar el motor de inducción. 4.3 Tablero eléctrico: en el tablero eléctrico debemos tener un voltímetro (0 300 Volts AC) y un amperímetro (0 10 Amp. AC) para medir la energía generada, además dentro del mismo debemos tener nuestro banco de capacitores (3 capacitores ) que nos proveerán la energía reactiva a nuestro generador, también necesitaremos de una llave termomagnética para permitir la conexión y desconexión del motor/generador a la red de la ANDE, también debemos tener una toma trifásica (3x16) para poder tomar energía cuando el sistema funcione en forma aislada.- 5) LISTA APROX DE MATERIALES NECESARIOS 5.1 Motor trifásico de inducción: potencia aprox 1,5 HP (a verificar) velocidad ( a verificar), de preferencia con base tipo brida. (Profield, Gotze, Comagro, Record Electric) 5.2 Acople flexible: preferentemente tipo Tupac (o estrella) o de disco y perno ( (Ferretería Beni Comercial, Petersen, Lanus e Hijos, Provindus) 5.3 Eje postizo: de acero trefilado, con un vaciado en un extremo con tornillo prisionero lateral y con chavetero en el otro extremo.-

de electrotecnia o de hidráulica), para ello se debe pegar un trozo de material reflectante al eje de la turbina y luego apuntar con el haz de luz del instrumento para realizar la lectura.

5 5.4 Tapa para turbina: chapa de acero 3/8 mínimo. 5.5 Soporte para generador: chapa de acero similar a la tapa de turbina con separadores, pueden ser varillas cuadradas o redondas de 12 mm y altura según necesidad de ubicar el acople flexible 5.6 Tablero eléctrico: puede ser en material plástico, dimensión aproximada 30 cm x 40 cm x 15 cm, con riel para instalación de llave termomagnetica 5.7 Llave termomagnética 3x Toma trifásica de sobreponer: 3x16 (macho y hembra) 5.9 Capacitores: 3 unidades de 10 uf (a verificar), 300 Volts (ver planilla adjunta y verificar con Cátedra de Maquinas eléctricas) 5.10 Cable multifilar para conexiones: 4 mm2 x 10 metros 5.11 Amperímetro: 0-10 Amp. CA, puede ser cuadrado de 48x48 mm o 72x72 mm, analógico 5.12 Voltímetro: ó Volts CA, idem dimensiones, analógico.- 6) OBTENCIÓN DE MATERIALES FALTANTES: una vez definido los parámetros de todos los compoentes, se gestionará la adquisición de los materiales faltantes a través del Departamento de Mecánica a cargo del Ing Carlos Oses. Se estima un costo total aproximado en materiales de Gs: ) PLAZOS DE EJECUCION: a. Verificaciones teóricas y de velocidad: 12/08/2011 b. Diseño y fabricación de eje de acople y tapa nueva con soporte de generador: 30/09/2011 c. Montaje eje, acople y generador: 7/10/2011 d. Montaje de tablerito con banco de capacitores, voltímetro, amperímetro, toma trifásica y llave termomagnética: 30/09/2011 e. Interconeccion final y pruebas: 14/10/2011 f. Cálculo del rendimiento térmico global o combinado de la instalación en una prueba de 10 minutos de duración. 21/10/2011

6 Tablero eléctrico: puede ser en material plástico, dimensión aproximada 30 cm x 40 cm x 15 cm, con riel para instalación de llave termomagnetica 5.7 Llave termomagnética 3x10 5.

6 8) EVALUACION: El puntaje asignado por este proyecto será de puntos y se tendrá en cuenta: puntualidad en la entrega, contenido y presentación. 9) PRESENTACION DE TRABAJOS: Cada grupo presentará un informe impreso del trabajo realizado donde se deberá asentar cálculos realizados, fotografías y el resultado final del rendimiento térmico.

9) PRESENTACION DE TRABAJOS: Cada grupo presentará un informe impreso del trabajo

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