Desarrollo de una turbina hidrocinética de eje horizontal de 1 HP para picogeneración de energía eléctrica en zonas no interconectadas

Abstract

En este trabajo se desarrolló una turbina hidrocinética de eje horizontal de 1 HP basada en las condiciones hídricas promedio de ríos colombianos con velocidades de 1.5 m/s, empleando además tres configuraciones de difusores, a fin de incrementar la potencia de salida y la eficiencia del mecanismo. La turbina, con y sin difusor, fue diseñada, evaluada y mejorada a partir de simulaciones hidrodinámicas (CFD). Posteriormente fue sometida a un análisis estructural de esfuerzos y deformaciones ante las cargas hidráulicas obtenidas de la interacción fluido-estructura usando el método de elementos finitos (FEA), para garantizar su integridad estructural. Dentro de los resultados se destaca el aumento de la eficiencia de la turbina de 0.285 a 0.487 al emplear el difusor de tercera generación, así como la fabricación de un prototipo del modelo de la turbina con diferentes ángulos de incidencia, empleando sobre el álabe un factor de escala de 0.15. El modelo construido se evaluó en un canal artificial bajo condiciones controladas de operación, calculando la potencia generada a partir de la medición del torque producido por la turbina y la variación de la velocidad del fluido aguas arriba de la misma, presentando un comportamiento similar al modelo simulado a nivel hidrodinámico. Con este trabajo se pretende generar una alternativa energética para las zonas no interconectadas y promover este tipo de turbinas como una tecnología limpia y asequible