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Diseño del rotor de una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional para la generación de energía en la vereda caño rasquiña

Resumen

El diseño de un rotor para una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional (TVG) fue desarrollado con el objetivo de generar 5 kW de potencia en la vereda Caño Rasquiña, una zona rural con acceso limitado a infraestructura eléctrica. A través de un análisis paramétrico y optimización computacional, se determinó que la configuración óptima del rotor corresponde a cinco aspas con un ángulo de ataque de 23°, un diámetro de 0.53 m y material de acero inoxidable 304. Los resultados demostraron que esta configuración maximiza la eficiencia energética, logrando un coeficiente de potencia del 86% y un equilibrio óptimo entre torque, tensión estructural, deformación y desplazamiento. Además, el análisis estadístico permitió identificar la influencia del número de aspas y el ángulo de ataque en el comportamiento mecánico del rotor, destacando su impacto en la estabilidad y durabilidad del sistema. Los estudios estructurales en SolidWorks validaron la viabilidad del diseño, con factor de seguridad mínimo de 0.5 en las uniones del eje y una frecuencia de operación que evita riesgos de resonancia. La evaluación económica evidenció un ahorro energético estimado de 6'387.500 COP anuales, con un costo del rotor inferior al 0.1% del ahorro proyectado, consolidando su viabilidad financiera. Estos resultados posicionan la turbina como una alternativa eficiente y replicable para la generación de energía renovable en comunidades rurales, aprovechando los recursos hídricos del río Magdalena con mínimo impacto ambiental y promoviendo el acceso equitativo a la energía.