Desarrollo y pruebas de un controlador electrónico para una microturbina hidráulica de uso Académico

Abstract

Debido a la dificultad de entregar energía eléctrica a casas ubicadas en zonas aisladas y bajo la motivación de aplicar una solución innovadora sobre la generación de electricidad a nivel domiciliario, ya que, se utilizan las áreas de energía, proyecto, diseño y control. Conlleva a realizar el control electrónico de una microturbina hidráulica asociada a una microcentral. Con este fin, y tomando en consideración que la microcentral hidráulica se compone por una microturbina pelton y un generador de imanes permanentes, que entregan aproximadamente 10 [kW] a distribuir en cargas variables, asemejándose al uso eléctrico de una casa, se impone que la microcentral debe entregar potencia eléctrica a una frecuencia de 50 [Hz] y un voltaje de 220 [V] de forma constante. A su vez, se debe estudiar la operación de su microturbina asociada con el fin de entregar conocimiento sobre su funcionamiento a lo largo del país. Por lo tanto, el objetivo principal es desarrollar e implementar un control electrónico para una microturbina hidráulica, con el fin de mejorar el laboratorio de turbomáquinas hidráulicas del Departamento de Ingeniería Civil Mecánica de la Universidad de Chile, para generación distribuida, estudios e investigaciones. Para ello, se tienen como objetivos específicos el diseño y construcción de un sistema de control electrónico para una microcentral hidráulica que genera energía eléctrica a 220 [V] y 50 [Hz] de forma constante. Al igual que del control para caracterizar el funcionamiento de la microturbina hidráulica asociada, sin requerir voltaje o frecuencia constante. Ambos con un sistema de seguridad como protección que debe ser diseñado y evaluado para un correcto funcionamiento. Por ende, se debe proponer una solución de control electrónico, modelarla y realizar simulaciones, cotizar y montar la solución con la microcentral hidráulica, para finalmente, verificar su funcionamiento con la microcentral y con su sistema de seguridad. Por lo tanto, se van a estudiar informes y papers de control de microcentrales hidráulicas, se realizarán simulaciones con los programas Matlab y Simulink, para luego, montar el sistema de control electrónico en el laboratorio de turbomáquinas hidráulicas del Departamento de Ingeniería Civil Mecánica de la Universidad de Chile, requiriendo la microcentral hidráulica con una piscina, una bomba, un sistema de cañerías, instrumentación, válvulas y la solución de control a proponer. Finalmente, se puede decir que se debe lograr proponer una solución simple y factible de realizar, que es funcional para controlar y generar conocimiento de la operación de una microcentral hidráulica y su microturbina asociada. Siendo posible de ser aplicada en redes domiciliarias para su aplicación en generación distribuida y en universidades para su aplicación en la toma de conocimiento.