Estudio del Cono de Sombra de una Turbina Hidrocinética de Lecho Fluvial y Propuesta Inicial de una Granja de Generación Hidrofluvial

Abstract

El aprovechamiento de los recursos hídricos puede realizarse mediante turbinas convencionales y no convencionales. En este último grupo se encuentran las turbinas hidrocinéticas para lechos fluviales, las cuales se desarrollaron con el objetivo de aprovechar la energía cinética de los ríos, lo cual las hacen ideales para generación aislada. Para realizar un mayor aprovechamiento del recurso hídrico es que se opta por diseñar granjas de turbinas, éstas cuentan con una configuración serie-paralelo de turbinas ubicadas de tal modo que el fluido turbinado no afecte a las demás. En el presente trabajo se estudia el fenómeno físico que se produce mediante la interacción entre la turbina y el fluido, el cual delimita una zona llamada “cono de sombra”, en donde el fluido cuenta tanto con velocidades inferiores a la de ingreso como con vórtices turbulentos, por lo que no es aconsejable ubicar una turbina dentro de dicha zona; es por esto que dicho fenómeno resulta tan importante, sin embargo, prácticamente no existen estudios acerca del mismo. Cabe destacar que cada tipo de turbina cuenta con un cono de sombra propio, dado que dicho fenómeno se encuentra estrechamente vinculada a la geometría de la turbina. Para realizar el análisis de este fenómeno se simuló una turbina hidrocinética en particular dentro de un flujo confinado con el objetivo de visualizar las dimensiones y la forma del cono de sombra, y con esto se propuso una primera distribución de las demás turbinas que conforman la granja. A las superficies que rodean el volumen de control se le impusieron condiciones de no deslizamiento, con el objeto de simplificar la simulación y por ende la cantidad de elementos. La discretización de los cuerpos se realizó mediante un mallado no estructurado de volúmenes finitos, implementando un algoritmo de turbulencia del tipo k-εpsilon y una resolución implícita.