Efecto del diámetro de salida en un tanque cónico en la eficiencia de una Turbina de Vórtice Gravitacional para pico-generación

Abstract

La creciente demanda energética ha impulsado el estudio de nuevas energías renovables de bajo impacto ambiental, como lo son las turbinas de vórtice gravitacional (TVG). Las TVG son sistemas hidráulicos abiertos que transforman la energía hidrocinética de los ríos en energía eléctrica a un bajo costo, trabajan con la corriente natural de los ríos y no necesitan represamiento de agua, además las TVG pueden aumentar o disminuir la generación de energía eléctrica con el diseño de su geometría. Este estudio busca determinar, mediante análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés) el efecto en la eficiencia del diámetro del orificio de salida del tanque cónico de una TVG. Para el desarrollo de este estudio, se seleccionan con base a la literatura, un rotor Darrieus tipo H y tres (3) turbinas de tanque cónico con relación de diámetro de tanque y diámetro de salida de 14%, 16% y 18% (caso A, B y C respectivamente), para ser configurados cámara- rotor, esto se logra definiendo un dominio rotacional que representa el rotor y un dominio estacionario que representa el fluido en el interior de cada turbina. La simulación se configura a condiciones constantes con el modelo de turbulencia BSL RSM por su predicción en flujos rotativos. Los resultados demuestran que el caso C generó un mayor momento torsor 0.178 Nm con una eficiencia del 79 %, por otro lado, el caso A y B generaron un momento torsor de 0.118Nm y 0.153Nm, además presentaron eficiencias del orden del 52 y 68 % aproximadamente. Esto es debido a que el caso C posee mayor diámetro y permite que el vórtice tenga mejor formación con respecto al caso A y B. Esto permite extraer más energía cinética del fluido, lo que significa que es posible generar mayores cantidades energía eléctrica