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Simulación fluidodinámica del rotor de una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional para la generación de energía eléctrica en la vereda caño rasquiña.

Resumen

En el presente proyecto se estableció como objetivo principal la simulación numérica del rotor de una turbina de vórtice gravitacional para la generación de energía eléctrica en la vereda Caño Rasquiña. Se inició con una revisión bibliográfica sobre estudios relacionados con el diseño, simulación y pruebas experimentales de este tipo de turbinas. A partir de dicha revisión, se seleccionó un trabajo de referencia cuyas geometrías sirvieron como base para el diseño inicial, modelado en SolidWorks y posteriormente simulado en ANSYS Fluent. Esto con el fin de analizar el comportamiento hidrodinámico del rotor, específicamente en términos de torque y velocidad angular. Los resultados numéricos se compararon con los datos experimentales del estudio base, procurando que el error no superara el 20%, con el fin de validar la precisión del modelo. Una vez validada la simulación, se realizó un análisis paramétrico para evaluar la influencia de dos parámetros: el número de álabes y el ángulo de torsión, con el propósito de determinar cuál impacta más significativamente el rendimiento del rotor en aplicaciones de pico-generación. Con los datos obtenidos, se utilizó el software Minitab para identificar el parámetro con mayor incidencia sobre la eficiencia. Aunque ambos mostraron influencia moderada, el número de álabes fue el factor más determinante. Finalmente, se llevó a cabo un análisis gráfico para evidenciar el intercambio de energía entre el fluido y el rotor, mediante la construcción del triángulo de velocidades de la ecuación de Euler, verificando los ángulos de entrada y salida del fluido respecto a los álabes. También se evaluó la ubicación del rotor dentro de la cámara de descarga, concluyendo que una posición más cercana a la salida mejora el rendimiento, ya que el fluido conserva mayor energía en esa zona.