Diseño y simulación de un sistema pico-hydro para la generación de energía eléctrica en zonas rurales, mediante un software de mecánica de fluidos computacional

Resumen

En este artículo se presenta un procedimiento para el diseño de todos los componentes de un sistema pico-hydro, a partir de una turbina hidráulica tipo hélice de acuerdo a las condiciones específicas del potencial del agua para un sitio estimado de operación basado en un análisis teórico y técnico. Para este fin, las principales características del rodete se determinan por medio de correlaciones estadísticas de diferentes autores que han estudiado turbinas instaladas alrededor del mundo, y definiendo restricciones para el diseño tales como el salto de la turbina, el caudal nominal y la potencia requerida, a partir de los datos mencionados anteriormente, se establece el valor de todas las variables relacionadas con el comportamiento del fluido en su paso por el rodete y a partir del valor de dichas variables y de la geometría establecida para el rodete, se procede a determinar la geometría y las especificaciones de los demás componentes del sistema pico-hydro tales como la cámara espiral, el tubo de aspiración, el generador y el distribuidor, para el cual se estudiaron dos tipos que son un distribuidor de entrada axial del fluido y otro de entrada radial del fluido con respecto al eje de rotación de la turbina. Para la verificación del diseño y de los resultados esperados, se utiliza una herramienta moderna de ingeniería como lo es la dinámica de fluidos computacional (CFD), en especial el componente (CFX) para predecir el flujo y el rendimiento que puede arrojar el sistema diseñado. Por último se procede a realizar un análisis técnico-económico para estudiar la viabilidad de implementar este tipo de sistemas en una zona rural.