Diseño e Implementación de un Sistema de Regulación de Carga de Batería en una Planta de Microgeneración Hidráulica

Abstract

ResumenEn este proyecto se diseña y construye un sistema de regulación de carga de batería en una planta de microgeneración hidráulica que usa una turbina de reacción tipo Francis. Para regular la carga de la batería se adapta un controlador MPPT [Maximum Power Point Tracker] el cual se utiliza en sistemas fotovoltaicos. La turbina convierte la energía hidráulica en energía mecánica y el generador transforma la energía mecánica en energía eléctrica, la cual se rectifica a 12 V DC (Direct Current) para alimentar el controlador que regula la carga de la batería. La energía hidráulica se genera con una bomba centrifuga de 5.5 Hp y proporciona una altura o cabeza equivalente a 28 m. Se utiliza una batería de 12 V/100 Ah y es cargada por el sistema en 24 h, la eficiencia del generador es aproximadamente 75%. Abstract In this project, a battery charge regulation system was designed and built using a microgeneration plant with a Francis type turbine. To regulate the charge of the battery an MPPT (Maximum Power Point Tracker) controller was adapted which is used in photovoltaic systems. The turbine converts the hydraulic energy into mechanical energy and the generator transforms the mechanical energy into electrical energy, which was rectified at 12 V DC [Direct Current] and the controller regulates the charge of the battery. The hydraulic power was generated with a centrifugal pump of 5.5 Hp and it provides a height or head equivalent to 28 m. In this setup a 12 V/100 Ah battery was charged by the system in 24 h and the generator efficiency is approximately 75%. Palabras ClaveTurbina hidráulica; controlador de carga; bomba centrifuga; batería. Key words Hydraulic turbine; load controller; centrifugal pump; battery.1 Facultad de ingenierías, Universidad Pontificia Bolivariana, Colombia *Autor correspondiente: emil.hernandez@upb.edu.co Manuscrito recibido 24-03-2017; revisado 11-04-2017; aceptado 26-04-2017. IntroducciónLas turbinas son comúnmente usadas en sistemas de microhidropotencia. El agua en movimiento impacta losálabes de la turbina, en la mayoría de los casos como en una rueda hidráulica produciendo el giro de un eje. Sin embargo, las turbinas son más compactas conforme aumenta la energía de salida de las ruedas hidráulicas. Estás ruedas, tienen pocos engranajes y requieren menos material para su construcción [1]. Las baterías son el tanque de almacenamiento de potencia de los sistemas solares e hídricos, además suministran potencia cuando hay ausencia del sol [2].Es por ello, que existen numerosas investigaciones sobre sistemas de control de carga en baterías, como, por ejemplo, Yasser y Naggar [2], quienes diseñan e implementan un controlador utilizando una técnica MPPT, un algoritmo genético y una estrategia de corriente y voltaje constante. Estas modificaciones reducen apreciablemente el periodo de carga de la batería. Los resultados experimentales muestran que el nuevo controlador tiene una mejora significativa y una mayor eficiencia comparado con el controlador tradicional.Las turbinas microhidro cargan l...