pág. 4727
SIMULACIÓN NUMÉRICA DE UNA TURBINA
DE IMPULSO RADIAL PARA BANCO DE
PRUEBAS DE UN SISTEMA OWC
NUMERICAL SIMULATION OF A RADIAL IMPULSE
TURBINE FOR AN OWC SYSTEM TEST BENCH
Andrés Felipe Torres Recalde
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA - ASTIN.
Fredy Fernando Miramag Martinez
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA - ASTIN.
Bairo Vera Mondragón
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA - ASTIN.
pág. 4728
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i3.24541
Simulación numérica de una turbina de impulso radial para banco de pruebas
de un sistema OWC
Andrés Felipe Torres Recalde1
atorresr@sena.edu.co
https://orcid.org/0009-0000-7686-4110
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA -
ASTIN.
Cali, Colombia
Fredy Fernando Miramag Martinez
fmiramagm@sena.edu.co
https://orcid.org/0000-0003-1902-8778
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA -
ASTIN.
Cali, Colombia
Bairo Vera Mondragón
bvera@sena.edu.co
https://orcid.org/0009-0000-7686-4110
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA -
ASTIN., Cali, Colombia
RESUMEN
Se presenta la simulación numérica CFD de una turbina de impulso radial destinada a un banco de pruebas
de un sistema de columna de agua oscilante (OWC). Se construyó el modelo 3D de rotor y estátor y se
resolvieron las ecuaciones RANS con turbulencia k-ω SST en ANSYS CFX, empleando marco de
referencia múltiple e interfaces GGI. Con aire a 25 °C y 1 atm, se evaluaron par, potencia y campo de
velocidades para diferentes velocidades angulares. Los resultados muestran distribución de flujo
coherente, convergencia estable y un torque casi constante (≈760–770 N·m), mientras la potencia útil crece
linealmente hasta ~615 W a 800 rad/s. El desempeño obtenido valida el diseño antes de la manufactura y
respalda su aplicación experimental en OWC.
Palabras clave: autoarranque, columna de agua oscilante (OWC), dinámica de fluidos computacional
(CFD), energía undimotriz, turbina de impulso radial.
1 Autor principal
Correspondencia: atorresr@sena.edu.co
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i3.24541
Simulación numérica de una turbina de impulso radial para banco de pruebas
de un sistema OWC
Andrés Felipe Torres Recalde1
atorresr@sena.edu.co
https://orcid.org/0009-0000-7686-4110
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA -
ASTIN.
Cali, Colombia
Fredy Fernando Miramag Martinez
fmiramagm@sena.edu.co
https://orcid.org/0000-0003-1902-8778
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA -
ASTIN.
Cali, Colombia
Bairo Vera Mondragón
bvera@sena.edu.co
https://orcid.org/0009-0000-7686-4110
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA -
ASTIN., Cali, Colombia
RESUMEN
Se presenta la simulación numérica CFD de una turbina de impulso radial destinada a un banco de pruebas
de un sistema de columna de agua oscilante (OWC). Se construyó el modelo 3D de rotor y estátor y se
resolvieron las ecuaciones RANS con turbulencia k-ω SST en ANSYS CFX, empleando marco de
referencia múltiple e interfaces GGI. Con aire a 25 °C y 1 atm, se evaluaron par, potencia y campo de
velocidades para diferentes velocidades angulares. Los resultados muestran distribución de flujo
coherente, convergencia estable y un torque casi constante (≈760–770 N·m), mientras la potencia útil crece
linealmente hasta ~615 W a 800 rad/s. El desempeño obtenido valida el diseño antes de la manufactura y
respalda su aplicación experimental en OWC.
Palabras clave: autoarranque, columna de agua oscilante (OWC), dinámica de fluidos computacional
(CFD), energía undimotriz, turbina de impulso radial.
1 Autor principal
Correspondencia: atorresr@sena.edu.co
pág. 4729
Numerical simulation of a radial impulse turbine for an OWC system test
bench
ABSTRACT
This work presents a CFD numerical simulation of a radial impulse turbine intended for an oscillating
water column (OWC) test bench. A 3D model of stator and rotor was built and the RANS equations with
the k–ω SST turbulence model were solved in ANSYS CFX using a multiple reference frame approach
and GGI interfaces. With air at 25 °C and 1 atm, torque, power and velocity fields were evaluated for
several angular speeds. The solution shows coherent flow patterns, stable convergence and an almost
constant torque (≈760–770 N·m), while useful power increases linearly up to about 615 W at 800 rad/s.
These results validate the turbine design prior to manufacturing and support its experimental
implementation in laboratory-scale OWC systems.
Keywords— auto-starting, computational fluid dynamics (CFD), oscillating water column (OWC), radial
impulse turbine, wave energy.
Artículo recibido 25 abril 2026
Aceptado para publicación: 25 mayo 2026
Numerical simulation of a radial impulse turbine for an OWC system test
bench
ABSTRACT
This work presents a CFD numerical simulation of a radial impulse turbine intended for an oscillating
water column (OWC) test bench. A 3D model of stator and rotor was built and the RANS equations with
the k–ω SST turbulence model were solved in ANSYS CFX using a multiple reference frame approach
and GGI interfaces. With air at 25 °C and 1 atm, torque, power and velocity fields were evaluated for
several angular speeds. The solution shows coherent flow patterns, stable convergence and an almost
constant torque (≈760–770 N·m), while useful power increases linearly up to about 615 W at 800 rad/s.
These results validate the turbine design prior to manufacturing and support its experimental
implementation in laboratory-scale OWC systems.
Keywords— auto-starting, computational fluid dynamics (CFD), oscillating water column (OWC), radial
impulse turbine, wave energy.
Artículo recibido 25 abril 2026
Aceptado para publicación: 25 mayo 2026
pág. 4730
INTRODUCCIÓN
La transición energética global hacia fuentes de carbono neutral se ha posicionado como un imperativo
para mitigar los efectos del cambio climático. En este contexto, las energías renovables no
convencionales emergen como pilares para diversificar la matriz energética y fortalecer la seguridad de
suministro. Latinoamérica, dotada de riqueza en recursos naturales, avanza en esta dirección: en 2022
la capacidad renovable regional siguió creciendo con fuerza, dentro de la tendencia global [1]. No
obstante, el potencial de la energía marina en particular, la undimotriz permanece subexplotado pese a
ofrecer un recurso denso, relativamente predecible y con disponibilidad horaria amplia [1]
En Colombia, con costas en el Pacífico y el Caribe, se han publicado estimaciones y evaluaciones
preliminares que apuntan a un potencial relevante del oleaje, aunque con brechas históricas de medición
in situ. Estudios recientes y tesis nacionales que combinan datos de reanálisis con modelación han
caracterizado el recurso y seleccionado tecnologías WEC para condiciones locales [2]
Entre las tecnologías para aprovechar la energía de las olas, los sistemas de columna de agua oscilante
(OWC) destacan por su simplicidad y robustez. En un OWC, la oscilación del nivel de agua comprime
y descomprime una cámara de aire que acciona una turbina neumática bidireccional. Aunque las turbinas
axiales tipo Wells han sido ampliamente estudiadas, en la última década han ganado tracciones
alternativas no axiales (p. ej., birradial, radiales autorectificantes) por su mejor comportamiento de
arranque y rango operativo[3]
La investigación latinoamericana viene creciendo: en Brasil se han publicado evaluaciones y
optimizaciones geométricas de dispositivos OWC con base en oleajes característicos del Atlántico Sur
([4]); en México existen trabajos de caracterización del recurso en nodos costeros y tesis dedicadas al
potencial undimotriz y sus usos [5], [6]
En el ámbito iberoamericano y europeo hay también contribuciones relevantes para turbinas no axiales
en OWC—incluidos análisis CFD y configuraciones “twin-turbine” con turbinas radiales u outflow—
que sirven como base metodológica para configuraciones de banco de pruebas [7]. Estas evidencias
refuerzan el interés en turbinas de impulso radial por su capacidad de autoarranque, robustez y
mantenimiento simplificado, haciéndolas candidatas idóneas para acoplar a sistemas OWC a escala de
laboratorio. [8]
INTRODUCCIÓN
La transición energética global hacia fuentes de carbono neutral se ha posicionado como un imperativo
para mitigar los efectos del cambio climático. En este contexto, las energías renovables no
convencionales emergen como pilares para diversificar la matriz energética y fortalecer la seguridad de
suministro. Latinoamérica, dotada de riqueza en recursos naturales, avanza en esta dirección: en 2022
la capacidad renovable regional siguió creciendo con fuerza, dentro de la tendencia global [1]. No
obstante, el potencial de la energía marina en particular, la undimotriz permanece subexplotado pese a
ofrecer un recurso denso, relativamente predecible y con disponibilidad horaria amplia [1]
En Colombia, con costas en el Pacífico y el Caribe, se han publicado estimaciones y evaluaciones
preliminares que apuntan a un potencial relevante del oleaje, aunque con brechas históricas de medición
in situ. Estudios recientes y tesis nacionales que combinan datos de reanálisis con modelación han
caracterizado el recurso y seleccionado tecnologías WEC para condiciones locales [2]
Entre las tecnologías para aprovechar la energía de las olas, los sistemas de columna de agua oscilante
(OWC) destacan por su simplicidad y robustez. En un OWC, la oscilación del nivel de agua comprime
y descomprime una cámara de aire que acciona una turbina neumática bidireccional. Aunque las turbinas
axiales tipo Wells han sido ampliamente estudiadas, en la última década han ganado tracciones
alternativas no axiales (p. ej., birradial, radiales autorectificantes) por su mejor comportamiento de
arranque y rango operativo[3]
La investigación latinoamericana viene creciendo: en Brasil se han publicado evaluaciones y
optimizaciones geométricas de dispositivos OWC con base en oleajes característicos del Atlántico Sur
([4]); en México existen trabajos de caracterización del recurso en nodos costeros y tesis dedicadas al
potencial undimotriz y sus usos [5], [6]
En el ámbito iberoamericano y europeo hay también contribuciones relevantes para turbinas no axiales
en OWC—incluidos análisis CFD y configuraciones “twin-turbine” con turbinas radiales u outflow—
que sirven como base metodológica para configuraciones de banco de pruebas [7]. Estas evidencias
refuerzan el interés en turbinas de impulso radial por su capacidad de autoarranque, robustez y
mantenimiento simplificado, haciéndolas candidatas idóneas para acoplar a sistemas OWC a escala de
laboratorio. [8]
pág. 4731
En este marco, el presente artículo aporta mediante la simulación numérica computacional de una
turbina de impulso radial con geometría optimizada, diseñada para su acoplamiento a un sistema OWC
en banco de pruebas experimental, contribuyendo a la maduración tecnológica de soluciones adaptadas
al contexto colombiano y regional.
El estudio se centra en el análisis del comportamiento aerodinámico del rotor bajo condiciones de
operación, evaluando parámetros clave como el par , la velocidad de giro y la potencia, con el fin de
validar su desempeño antes de la fase de manufactura y ensayos físicos, contribuyendo así al avance del
conocimiento en conversión de energía undimotriz en Colombia.
MARCO TEÓRICO O ESTADO DE LA TÉCNICA
Conversión de Energía Undimotriz y Principio de los Sistemas OWC
La energía undimotriz se origina a partir del movimiento del oleaje superficial, generado por la
transferencia de energía del viento hacia la superficie del mar. Entre las distintas tecnologías de
aprovechamiento de este recurso, los sistemas de columna de agua oscilante (OWC, Oscillating Water
Column) destacan por su elevada fiabilidad y simplicidad mecánica [9].
El principio de funcionamiento de un sistema OWC consiste en una cámara parcialmente sumergida
donde el nivel del agua oscila con las olas, comprimiendo y descomprimiendo la masa de aire contenida
sobre ella. Este flujo alternante atraviesa una turbina neumática bidireccional, acoplada a un generador
eléctrico, sin necesidad de válvulas ni componentes móviles en contacto con el agua [9].
La potencia neumática disponible depende de la amplitud de oscilación del nivel del agua y del volumen
de aire desplazado, parámetros que están directamente relacionados con la geometría de la cámara y la
frecuencia dominante del oleaje [10]. Diversos estudios han modelado el comportamiento
termodinámico de la cámara OWC mediante ecuaciones de estado del aire (ideal o politrópico) y
balances de masa y energía, logrando representar la interacción aire-agua mediante enfoques
unidimensionales y simulaciones CFD [9].
Turbinas Neumáticas Bidireccionales: Estado del Arte.
Las turbinas aplicadas en sistemas OWC deben operar bajo flujo de aire alternante. Entre las
configuraciones más estudiadas se encuentran las turbinas axiales tipo Wells y las turbinas de impulso
radial o birradial autorectificantes [11].
En este marco, el presente artículo aporta mediante la simulación numérica computacional de una
turbina de impulso radial con geometría optimizada, diseñada para su acoplamiento a un sistema OWC
en banco de pruebas experimental, contribuyendo a la maduración tecnológica de soluciones adaptadas
al contexto colombiano y regional.
El estudio se centra en el análisis del comportamiento aerodinámico del rotor bajo condiciones de
operación, evaluando parámetros clave como el par , la velocidad de giro y la potencia, con el fin de
validar su desempeño antes de la fase de manufactura y ensayos físicos, contribuyendo así al avance del
conocimiento en conversión de energía undimotriz en Colombia.
MARCO TEÓRICO O ESTADO DE LA TÉCNICA
Conversión de Energía Undimotriz y Principio de los Sistemas OWC
La energía undimotriz se origina a partir del movimiento del oleaje superficial, generado por la
transferencia de energía del viento hacia la superficie del mar. Entre las distintas tecnologías de
aprovechamiento de este recurso, los sistemas de columna de agua oscilante (OWC, Oscillating Water
Column) destacan por su elevada fiabilidad y simplicidad mecánica [9].
El principio de funcionamiento de un sistema OWC consiste en una cámara parcialmente sumergida
donde el nivel del agua oscila con las olas, comprimiendo y descomprimiendo la masa de aire contenida
sobre ella. Este flujo alternante atraviesa una turbina neumática bidireccional, acoplada a un generador
eléctrico, sin necesidad de válvulas ni componentes móviles en contacto con el agua [9].
La potencia neumática disponible depende de la amplitud de oscilación del nivel del agua y del volumen
de aire desplazado, parámetros que están directamente relacionados con la geometría de la cámara y la
frecuencia dominante del oleaje [10]. Diversos estudios han modelado el comportamiento
termodinámico de la cámara OWC mediante ecuaciones de estado del aire (ideal o politrópico) y
balances de masa y energía, logrando representar la interacción aire-agua mediante enfoques
unidimensionales y simulaciones CFD [9].
Turbinas Neumáticas Bidireccionales: Estado del Arte.
Las turbinas aplicadas en sistemas OWC deben operar bajo flujo de aire alternante. Entre las
configuraciones más estudiadas se encuentran las turbinas axiales tipo Wells y las turbinas de impulso
radial o birradial autorectificantes [11].
pág. 4732
La turbina Wells, basada en perfiles simétricos tipo NACA, presenta una geometría sencilla y un
rendimiento aceptable a altas velocidades angulares; sin embargo, sufre de bajo par de arranque y
elevadas pérdidas en condiciones de flujo reversible [11].
Por su parte, las turbinas de impulso radial aprovechan el cambio de dirección del flujo mediante toberas
y álabes fijos, manteniendo el sentido de rotación constante. Este principio proporciona autoarranque y
un rango operativo más amplio, lo que las hace especialmente adecuadas para bancos de prueba
experimentales [12].
Modelación y Simulación Numérica de Turbinas de Impulso Radial
La dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta fundamental para analizar el
desempeño de turbinas sometidas a flujos alternantes. Los modelos basados en las ecuaciones de
Navier–Stokes promediadas (RANS) ofrecen un equilibrio adecuado entre precisión y costo
computacional [13].
En este contexto, el modelo de turbulencia k–ω SST (Shear Stress Transport) ha demostrado una gran
robustez en la simulación de flujos internos con separación, por lo que se considera el más apropiado
para el análisis de turbinas OWC [14]
1. Parámetros de Evaluación y Criterios de Desempeño.
El desempeño de la turbina se evaluará mediante los coeficientes adimensionales de presión (Cₚ), torque
(Cₜ) y eficiencia isentrópica (ηₛ), definidos de acuerdo con la norma IEC TS 62600-200 [14].
Los resultados de la simulación permitirán generar mapas de presión y velocidad que evidencien zonas
de recirculación y pérdidas de carga, aportando información crítica para la optimización geométrica.
La validación numérica se realizará contrastando los resultados obtenidos con curvas experimentales de
turbinas radiales similares
3. METODOLOGIA
El presente artículo aborda el estudio de las secciones correspondientes al estátor y al rotor de un
dispositivo OWC. Este equipo se compone de una sección de entrada, una sección de salida, un estátor
ubicado aguas arriba, otras aguas abajo y un rotor. Los estatores, dispuestos de manera simétrica respecto
al rotor, permiten que el dispositivo OWC opere en ambas direcciones, aunque el rotor mantenga un
La turbina Wells, basada en perfiles simétricos tipo NACA, presenta una geometría sencilla y un
rendimiento aceptable a altas velocidades angulares; sin embargo, sufre de bajo par de arranque y
elevadas pérdidas en condiciones de flujo reversible [11].
Por su parte, las turbinas de impulso radial aprovechan el cambio de dirección del flujo mediante toberas
y álabes fijos, manteniendo el sentido de rotación constante. Este principio proporciona autoarranque y
un rango operativo más amplio, lo que las hace especialmente adecuadas para bancos de prueba
experimentales [12].
Modelación y Simulación Numérica de Turbinas de Impulso Radial
La dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta fundamental para analizar el
desempeño de turbinas sometidas a flujos alternantes. Los modelos basados en las ecuaciones de
Navier–Stokes promediadas (RANS) ofrecen un equilibrio adecuado entre precisión y costo
computacional [13].
En este contexto, el modelo de turbulencia k–ω SST (Shear Stress Transport) ha demostrado una gran
robustez en la simulación de flujos internos con separación, por lo que se considera el más apropiado
para el análisis de turbinas OWC [14]
1. Parámetros de Evaluación y Criterios de Desempeño.
El desempeño de la turbina se evaluará mediante los coeficientes adimensionales de presión (Cₚ), torque
(Cₜ) y eficiencia isentrópica (ηₛ), definidos de acuerdo con la norma IEC TS 62600-200 [14].
Los resultados de la simulación permitirán generar mapas de presión y velocidad que evidencien zonas
de recirculación y pérdidas de carga, aportando información crítica para la optimización geométrica.
La validación numérica se realizará contrastando los resultados obtenidos con curvas experimentales de
turbinas radiales similares
3. METODOLOGIA
El presente artículo aborda el estudio de las secciones correspondientes al estátor y al rotor de un
dispositivo OWC. Este equipo se compone de una sección de entrada, una sección de salida, un estátor
ubicado aguas arriba, otras aguas abajo y un rotor. Los estatores, dispuestos de manera simétrica respecto
al rotor, permiten que el dispositivo OWC opere en ambas direcciones, aunque el rotor mantenga un
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giro unidireccional. Con el propósito de simplificar el análisis del comportamiento dinámico del sistema
OWC, el estudio se enfoca exclusivamente en el caso de flujo unidireccional.
La Figura 1 ilustra la configuración general del prototipo a escala del dispositivo de columna de agua
oscilante. El diseño particular del conjunto rotor–estátor resulta esencial para la conversión de energía
en el sistema OWC. Tal como se muestra en la Figura 2, ambos componentes presentan una estructura
en forma de pala: el rotor está conformado por 26 palas, mientras que el estátor cuenta con 26. Esta
disposición permite que el flujo de aire atraviese el rotor ingresando por el estátor aguas arriba y salga
posteriormente por el estátor aguas abajo, conforme se observa en la figura 2.
Figura 1. Prototipo a escala de Columna de Agua Oscilante
Modelado 3D.
Figura 2 . Secciones de rotor y estátor del OWC
Primero, es importante definir la forma de las aspas, la hélice, la geometría y todos los elementos
necesarios para que el sistema funcione correctamente. El punto de partida es determinar el flujo de aire
giro unidireccional. Con el propósito de simplificar el análisis del comportamiento dinámico del sistema
OWC, el estudio se enfoca exclusivamente en el caso de flujo unidireccional.
La Figura 1 ilustra la configuración general del prototipo a escala del dispositivo de columna de agua
oscilante. El diseño particular del conjunto rotor–estátor resulta esencial para la conversión de energía
en el sistema OWC. Tal como se muestra en la Figura 2, ambos componentes presentan una estructura
en forma de pala: el rotor está conformado por 26 palas, mientras que el estátor cuenta con 26. Esta
disposición permite que el flujo de aire atraviese el rotor ingresando por el estátor aguas arriba y salga
posteriormente por el estátor aguas abajo, conforme se observa en la figura 2.
Figura 1. Prototipo a escala de Columna de Agua Oscilante
Modelado 3D.
Figura 2 . Secciones de rotor y estátor del OWC
Primero, es importante definir la forma de las aspas, la hélice, la geometría y todos los elementos
necesarios para que el sistema funcione correctamente. El punto de partida es determinar el flujo de aire
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que debe pasar por la columna de aire para lograr la velocidad de giro adecuada en la turbina y así
obtener el mejor rendimiento del motor.
Si P1 y P2 son las presiones de los puntos situados antes y después de la turbina, U1 y U2 las velocidades
del aire correspondientes, ρ la densidad del aire y ∆P la caída de presión Figura 3, el Teorema de
Bernoulli establece la siguiente relación:
Figura 3. Diferencia de presión a través de la turbina.
Ecuación 1
Siendo Q el caudal del flujo de aire generado, la potencia total (Wtotal) de la turbina Wells es:
W total = Q
⋅∆P Ecuación 2
Por otro lado, siendo Ω la velocidad de rotación angular y T el momento (par), la potencia útil de la
turbina es:
𝑾𝒖𝒕𝒊𝒍 = Ω ⋅ 𝑇 Ecuación 3
De ambas expresiones, siendo Wútil = Wtotal * η, se obtiene el rendimiento de la turbina:
Ecuación 4
Para la determinación de la potencia, se implementó un modelo de Análisis de Fluidos Computacional
(CFD), considerado un enfoque de investigación esencial sustentado en los principios de la dinámica de
fluidos y en la simulación numérica. Esta metodología resulta fundamental para el estudio detallado del
comportamiento del flujo y la optimización del desempeño en sistemas de maquinaria neumática[15].
que debe pasar por la columna de aire para lograr la velocidad de giro adecuada en la turbina y así
obtener el mejor rendimiento del motor.
Si P1 y P2 son las presiones de los puntos situados antes y después de la turbina, U1 y U2 las velocidades
del aire correspondientes, ρ la densidad del aire y ∆P la caída de presión Figura 3, el Teorema de
Bernoulli establece la siguiente relación:
Figura 3. Diferencia de presión a través de la turbina.
Ecuación 1
Siendo Q el caudal del flujo de aire generado, la potencia total (Wtotal) de la turbina Wells es:
W total = Q
⋅∆P Ecuación 2
Por otro lado, siendo Ω la velocidad de rotación angular y T el momento (par), la potencia útil de la
turbina es:
𝑾𝒖𝒕𝒊𝒍 = Ω ⋅ 𝑇 Ecuación 3
De ambas expresiones, siendo Wútil = Wtotal * η, se obtiene el rendimiento de la turbina:
Ecuación 4
Para la determinación de la potencia, se implementó un modelo de Análisis de Fluidos Computacional
(CFD), considerado un enfoque de investigación esencial sustentado en los principios de la dinámica de
fluidos y en la simulación numérica. Esta metodología resulta fundamental para el estudio detallado del
comportamiento del flujo y la optimización del desempeño en sistemas de maquinaria neumática[15].
pág. 4735
En el presente trabajo, se desarrolló una simulación mediante el software comercial ANSYS CFX, con
el propósito de reproducir el movimiento del fluido en el espacio comprendido entre los estatores y el
rotor, así como de analizar las fluctuaciones de presión generadas aguas abajo. La configuración del
modelo CFD se estableció considerando aire como fluido de trabajo, a una temperatura de 25 °C y una
presión de referencia de 1 atmósfera, garantizando condiciones de contorno representativas del
comportamiento experimental.
Tabla 1. Condiciones de entrada.
Área trasversal de la
tubería
0.0196 m2
Caudal de aire a la entrada
del tubo
0.0392m3/s
Velocidad del flujo de aire a
la entrada del tubo (𝑉𝑎)
2 m/s
RESULTADOS.
En el dominio de cálculo, la entrada del dispositivo OWC se estableció con una condición de contorno
de velocidad de entrada correspondiente a una velocidad 𝑉𝑎, mientras que la salida se definió mediante
una condición de contorno de presión hidrostática, con un valor de 0 Pa. Todas las paredes se
configuraron como superficies sin deslizamiento.
Se empleó un modelo de Marco de Referencia Múltiple (MRF), donde el rotor se consideró dentro de
un sistema de referencia rotacional con una velocidad angular de 35 rad/s, y los demás componentes
permanecieron en un sistema de referencia estacionario. Para el intercambio de información entre las
diferentes zonas del modelo, se utilizó el método de Interfaz de Malla General (GGI)
En el presente trabajo, se desarrolló una simulación mediante el software comercial ANSYS CFX, con
el propósito de reproducir el movimiento del fluido en el espacio comprendido entre los estatores y el
rotor, así como de analizar las fluctuaciones de presión generadas aguas abajo. La configuración del
modelo CFD se estableció considerando aire como fluido de trabajo, a una temperatura de 25 °C y una
presión de referencia de 1 atmósfera, garantizando condiciones de contorno representativas del
comportamiento experimental.
Tabla 1. Condiciones de entrada.
Área trasversal de la
tubería
0.0196 m2
Caudal de aire a la entrada
del tubo
0.0392m3/s
Velocidad del flujo de aire a
la entrada del tubo (𝑉𝑎)
2 m/s
RESULTADOS.
En el dominio de cálculo, la entrada del dispositivo OWC se estableció con una condición de contorno
de velocidad de entrada correspondiente a una velocidad 𝑉𝑎, mientras que la salida se definió mediante
una condición de contorno de presión hidrostática, con un valor de 0 Pa. Todas las paredes se
configuraron como superficies sin deslizamiento.
Se empleó un modelo de Marco de Referencia Múltiple (MRF), donde el rotor se consideró dentro de
un sistema de referencia rotacional con una velocidad angular de 35 rad/s, y los demás componentes
permanecieron en un sistema de referencia estacionario. Para el intercambio de información entre las
diferentes zonas del modelo, se utilizó el método de Interfaz de Malla General (GGI)
pág. 4736
Figura 4.
La simulación numérica incluyó tanto cálculos estacionarios como transitorios, usando los resultados de
los primeros como condición inicial para los segundos. El criterio de convergencia se definió de modo
que los residuos cuadráticos medios de las ecuaciones de cantidad de movimiento y continuidad fueran
menores que 0,0001.
Figura 4.
La simulación numérica incluyó tanto cálculos estacionarios como transitorios, usando los resultados de
los primeros como condición inicial para los segundos. El criterio de convergencia se definió de modo
que los residuos cuadráticos medios de las ecuaciones de cantidad de movimiento y continuidad fueran
menores que 0,0001.
pág. 4737
Figura 4. Dominio de fluido y malla para simulación CFD
Los resultados de la simulación La
Figura 4. Dominio de fluido y malla para simulación CFD
Los resultados de la simulación La