Metodología computacional para el diseño de cámaras en espiral de turbinas hidráulicas

Abstract

El desarrollo sostenible se basa en tres pilares inseparables fundamentales que son el desarrollo social, económico y la protección del medio ambiente con el fin de garantizar la dignidad humana para todos, la falta de energía eléctrica en pequeñas comunidades aisladas es a menudo un obstáculo para el desarrollo socio-económico al no tener sistemas de generación de energía eléctrica/mecánica amigables con el medio ambiente con potencias no superiores a 100 kW, como es el caso de los sistemas modulares de micro generación hidráulica, este obstáculo puede ser superado y relegado. Este trabajo muestra cómo se emplean las herramientas computacionales con el fin de realizar un diseño geométrico preciso y fiel de las cámaras en espiral de las turbinas hidráulicas de reacción. Se parte de las ecuaciones características de curvas planas como las espirales Fermat, logarítmica, Arquímedes, galileo y polinómica, llegando a un modelo matemático, el cual por medio de rutinas en Matlab® se obtienen puntos espaciales que dan forma de secciones transversales a través de su trayectoria en configuración espiral con sus coordenadas espaciales y a su vez organiza estas posiciones en el plano para obtener un formato de texto predeterminado, que puede ser reconocido por software de modelamiento ingenieril (Parametric 3.0, Siemens NX 9.0, Ansys, entre otros) y así por medio de modelado avanzado construir la geometría de forma precisa de la cámara en espiral. Teniendo de esta manera modelos funcionales que pueden ser empleados en la simulación fluido dinámica o estructural que permitirán analizar su desempeño o comportamiento dentro de las diferentes geometrías en condiciones estándar.