Metodología de Diseño de Cámaras en Espiral de Turbinas tipo Francis Basada en Condiciones de Frontera

Abstract

La producción de energía eléctrica es uno de los pilares fundamentales del desarrollo sostenible. Para el caso de la generación hidráulica de energía eléctrica, la turbina tipo Francis es ampliamente utilizada y la cámara en espiral es fundamental como elemento constitutivo de la turbomáquina encargándose de guiar el flujo de forma simétrica al rodete. En este trabajo se plantea la creación de las geometrías partiendo de funciones matemáticas que describen las espirales y que relacionan balances de materia y energía, acordes a las condiciones de frontera específicas del sistema. Con lo cual es generado un código computacional que permite reducir el tiempo de diseño de las mismas; los modelos geométricos generados fueron evaluados posteriormente a partir de simulaciones fluido-dinámicas CFD y experimentación física, para validar su comportamiento al medir variables como velocidad y presión en distintos puntos de la geometría. Este trabajo permite poner al alcance de la comunidad en general una metodología analítica de diseño de las cámaras en espiral la cual ha sido validada tanto numérica como experimentalmente.