Construcción del tanque para un sistema de hidrogeneración basado en vórtice gravitacional.Juan Peña#1, Jorge Luis Jaramillo#2 #1Profesional en formación, Universidad Técnica Particular de Loja. #2 Docente de la EET, Universidad Técnica Particular de Loja. Loja, Ecuador 2012. 1
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[email protected] Resumen — Se describe el proceso de construcción del tanque para un sistema de hidrogeneración basado en vórtice gravitacional, destinado al Departamento de Geología, Minas, e, Ingeniería Civil de la UTPL. Palabras claves — tanque de vórtice gravitacional, sistema de hidrogeneración basado en vórtice gravitacional I. INTRODUCCIÓN La eficiencia de una central hidroeléctrica basada en vórtice gravitacional, depende de muchos factores como el tipo de turbina y de generador eléctrico. Muchos autores coinciden en que, considerando que el aprovechamiento de energía, empieza con la formación del vórtice, los parámetros más importantes están relacionados con el diseño y construcción del tanque / reservorio / cuenca. En este marco, investigadores como Punit Singh y Franz Nestman, trabajan en la optimización del diseño y construcción de piscinas de vórtice gravitacional, en búsqueda de lograr el uso extendido como fuente de energía renovable en el futuro [1]. En este trabajo, se describe la construcción del tanque del sistema de hidrogeneración basado en vórtice gravitacional, para el Departamento de Geología, Minas, e, Ingeniería Civil de la UTPL, diseñado en trabajos anteriores. II. CONSTRUCCIÓN DEL TANQUE DEL SISTEMA DE HIDROGENERACIÓN BASADO EN VÓRTICE GRAVITACIONAL. Fig. 1. Esquema general de la geometría del tanque de vórtice diseñado. En trabajos anteriores, se planteó que el diseño del tanque de vórtice para el sistema de hidrogeneración, incluyera una arquitectura de tres componentes: canal abierto, tanque circular dispuesto en forma vertical, y, soporte mecánico (ver Fig. 1 y 2). Fig. 2. Vista general del tanque de vórtice gravitacional diseñado acoplado al banco hidráulico. A. Construcción del canal abierto Para la construcción del canal abierto, con el objetivo de prolongar o eliminar la corrosión producido por el agua, se utilizó acero galvanizado de 0.002 m de grosor [2]. El diseño del canal abierto, también incluye la construcción de una placa cóncava a ser colocada a la entrada del tanque, a fin de evitar pérdidas de carga. La Fig. 4, muestra la placa cóncava construida. La Fig. 3, muestra el proceso de ensamblaje y de soldadura de las diferentes secciones del canal rectangular. En a), se muestra el corte realizado a la salida del canal, que permite el ingreso tangencial del agua en el tanque. Fig. 4. Placa cóncava construida para reducir pérdidas de carga en el tanque circular. B. Construcción del tanque circular Para soportar el peso del agua en el tanque, en la construcción del tanque circular se utilizó acero galvanizado de 0.003 m. a. Ensamblaje del canal abierto. La Fig. 5, muestra el proceso de corte de la plancha de acero con ayuda de una cortadora de plasma. La Fig. 6, muestra la forma circular que tomó la plancha de acero pasada por el torno. La Fig. 7, muestra el proceso de soldadura de los extremos del tanque circular, con electrodos E-6010 que permiten obtener cordones de soldadura resistentes y duraderos. b. Proceso de Soldadura del canal abierto. Fig. 3. Construcción del componente del canal abierto. Fig. 7. Proceso de soldadura del tanque circular. Fig. 5. Corte de la plancha de acero mediante cortadora de plasma. La Fig. 8, muestra el estado del tanque al finalizar el proceso de soldadura. Se muestra que 0.30 m de la unión, no se han soldado, facilitando el corte tangencial requerido para acoplar el canal abierto, y, con ello cumplir con el requisito de la entrada tangencial del agua en el tanque (ver Fig. 9). Fig. 6. Forma circular que toma la plancha de acero una vez pasada por el torno. Fig. 8. Tanque una vez finalizado el proceso de soldadura. La Fig. 10, muestra el proceso de elaboración del acople de aseguramiento del canal abierto y del tanque. Para esto, se utilizó una platina de 0.025 m de ancho y 0.002 m de grosor. El acople se terminó con tornillos pasantes. a. Trazado de la longitud de la entrada tangencial. b. Trazado de la altura de la entrada tangencial. a. Soldadura del acople. c. Corte de la entrada tangencial. b. Acople de aseguramiento. Fig. 10. Acople de aseguramiento del canal abierto y de la entrada tangencial del tanque. d. Entrada tangencial del tanque. Las Fig. 11 y 12, muestran el proceso de construcción de la tapa del fondo del tanque. Para esto se utilizó acero galvanizado de 0.003 m de grosor. Para realizar el corte del acero, se utilizó una cortadora de plasma, con lo que se obtuvo un corte preciso y libre de escorias. Para el proceso de soldadura se utilizó electrodos E-6011. Fig. 9. Proceso para obtener la entrada tangencial del agua en el tanque. a. Tapa de fondo construido. a. Corte de la plancha de acero galvanizado. b. b. Tapa del fondo del tanque. Soldadura de la tapa del fondo al tanque. c. Corte del diámetro del desagüe. c. Tanque completo. Fig. 11. Construcción de la tapa del fondo del tanque. Fig. 12. Construcción de la tapa del fondo del tanque. Para que el tanque circular pueda convertirse en un modelo experimental, fue necesario construir cinco desagües desmontables, que permitan variar con relativa facilidad el diámetro del vórtice gravitacional. La Fig. 13, muestra el proceso de construcción de los desagües. C. Construcción del soporte mecánico Las Fig. 14 y 15, muestran el proceso de construcción del componente de soporte mecánico, que permitirá anexar el tanque a la piscina del banco hidráulico. Para la construcción se utilizó tubo cuadrado de 0.05 m, como base del soporte, y, tubo cuadrado de 0.04 m para la estructura rectangular del soporte. a. Placa rectangular de acople entre el desagüe y el fondo del tanque. a. Estructura del soporte mecánico. b. Nivelación de la placa con respecto al tubo del desagüe. b. Vista frontal del soporte mecánico. c. Desagüe completo. c. Vista lateral izquierda del soporte mecánico. Fig. 13. Construcción de los desagües del tanque circular. Fig. 14. Construcción del soporte mecánico del tanque. III. INSTALACIÓN DEL TANQUE DEL SISTEMA DE HIDROGENERACIÓN BASADO EN VÓRTICE GRAVITACIONAL. Las Fig. 16, 17, y, 18, muestran el proceso de instalación del canal abierto, del tanque circular, y, del soporte mecánico del sistema diseñado y construido. El sistema se anexó a la piscina del banco hidráulico del Departamento de Geología, Minas, e, Ingeniería Civil de la UTPL. a. Aseguramiento del tanque al soporte mecánico. a. Anexo del soporte mecánico a la piscina del banco hidráulico. b. Vista frontal del aseguramiento del tanque al soporte. b. Anexo de tanque al soporte. c. Vista lateral izquierda del aseguramiento del tanque al soporte. c. Aseguramiento del canal abierto a la salida del canal del banco hidráulico. Fig. 15. Construcción del soporte mecánico del tanque. Fig. 16. Instalación del canal abierto, del tanque circular, y, del soporte mecánico diseñados y construidos, en el banco hidráulico del Departamento de Geología, Minas, e, Ingeniería Civil de la UTPL. a. Aseguramiento del canal al tanque. a. Colocación de pernos galvanizados laterales en el acople de aseguramiento del canal abierto y el tanque. b. Colocación de pernos galvanizados en el acople de aseguramiento del canal abierto y el tanque. Fig. 17. Instalación del canal abierto, del tanque circular, y, del soporte mecánico diseñados y construidos, en el banco hidráulico del Departamento de Geología, Minas, e, Ingeniería Civil de la UTPL. b. Colocación del soporte del canal abierto. Fig. 18. Instalación del canal abierto, del tanque circular, y, del soporte mecánico diseñados y construidos, en el banco hidráulico del Departamento de Geología, Minas, e, Ingeniería Civil de la UTPL. La Fig. 19, muestra el sistema instalado. Fig. 19. Canal abierto, tanque y soporte mecánico, del sistema de hidrogeneración de vórtice gravitacional. IV. CONCLUSIONES El diseño y construcción del tanque/reservorio/cuenca se convierte en el parámetro de mayor importancia tomando en cuenta que es en este donde comienza todo el proceso de transformación energía, considerando como punto de partida la formación del vórtice gravitacional. V. REFERENCIAS [1] Preliminary Design of a Vortex Pool for Electrical Generation [Online]: Disponible en: ‹http://images.sujate.multiply.multiplycontent.com/attach ment/0/TrNF8AooCtQAADrsQLY1/Preliminary%20Des ign%20of%20a%20Vortex%20Pool%20for%20Electrical %20Generation.pdf?key=sujate:journal:57&nmid=49673 1140 › [Consultado el 10 de enero del 2013]. Planchas DIPAC® PRODUCTOS DE ACERO [Online]: Disponible en: ‹ http://www.dipacmanta.com/images/pdf/descargas/catalo go_planchas.pdf› [Consultado el 10 de enero del 2013]. [2]