Metodología para el cálculo de turbinas hidrocinéticas para los ríos afluentes del Amazonas en Bolivia

Resumen

Las turbinas Hidrocinética son máquinas hidráulicas que aprovechan energía cinética de las corrientes de agua por pasada, no requieren infraestructura de obras civiles para su instalación y son ideales para aprovechar energía en potencias pequeñas de 1 a 10 kW. Se adecua para abastecer energía hasta tres familias para uso en iluminación y electrodomésticos.

El diseño y fabricación de estas turbinas tiene falencias por no existir un procedimiento detallado, más aún en países en vías de desarrollo donde se utiliza tecnología apropiada para su aplicación.

El presente proyecto desarrolla un procedimiento de selección de alabes para la turbina acorde a la eficiencia de los coeficientes de sustentación y arrastre desarrollados por algoritmo Xfoil, luego esta selección se procede al análisis de potencia que desarrolla la turbina de acuerdo a la metodología BEM, particularmente da un énfasis al procedimiento del cálculo de la potencia para distintas condiciones de rotación en función del ángulo de ataque del fluido en alabe y así mismo analiza el ángulo de paso del álabe.

El presente estudio logra clarificar el comportamiento de la turbina hidrocinética para distintas rotaciones y velocidades de agua de río, puede aprovechar mejor la potencia, quiere decir que el programa desarrollado, puede lograr graficar una curva de potencia de la turbina hidrocinética con el fin de establecer la rotación óptima, ángulo de ataque, ángulo de paso y diámetro de la turbina.

el programa desarrollado en Excel permite también exportar la geometría del alabe optimizada para una potencia y velocidad de agua, exportarla mediante macros en Visual Basic para el software de diseño SolidWorks la geometría final, con el fin de hacer los análisis a resistencia mecánica y comportamiento con el fluido en softwares ANSYS CFD.

Para este estudio se hizo una revisión de aproximadamente 60 tesis y se llegó a la conclusión que no existe un procedimiento claro para determinar la potencia en función de las anteriores variables.

La metodología utilizada es absolutamente teórico analítico con la metodología BEM, pero se realizó las verificaciones en software ANSYS CFD el comportamiento del fluido dentro la turbina para completar y establecer las presiones que ejerce el flujo de agua en los álabes y de tal manera de poder analizar la residencia de los álabes y se puede validar la estela de agua con el fin de descartar la turbulencia que podría provocar vibraciones en el rotor con software Qblade.

Palabras clave: diseño mecánico, energía hidráulica, energía limpia y sustentable, tecnología apropiada, cambio de matriz energética

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Citas

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Publicado
2022-11-28
Cómo citar
Maldonado López, M. P., Guzmán Pascual, I. C. E., & Maldonado Nogales, M. M. (2022). Metodología para el cálculo de turbinas hidrocinéticas para los ríos afluentes del Amazonas en Bolivia. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 6(6), 1556-1581. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i6.3610
Sección
Artículos