Optimización de los álabes de una turbina hidrocinética tipo horizontal

Abstract

Esta investigación se enfoca en la optimización de los álabes de una turbina hidrocinética horizontal con el objetivo principal de mejorar su eficiencia y producción de energía en el contexto de la creciente demanda de energía renovable. Para lograr este propósito, se emplearon diversas técnicas numéricas y simulaciones por software para encontrar la geometría Óptima de los álabes que maximice su eficiencia. Se compararon diferentes perfiles NACA de 4 y 5 dígitos para identificar cuál ofrecía el mejor rendimiento. Los resultados destacaron el perfil NACA 4318 con un ·ángulo de ataque de 10° como la opción más eficiente. Los resultados de la simulación mostraron una distribución de presiones en los álabes, con valores que varían entre 97,429.80 Pa y 104,446.66 Pa, y se identificó una región de alta presión en el impacto frontal de la estructura. Además, se realizó un análisis estructural estético que consideró el torque y el material de los álabes (AISI 347 Acero Inoxidable), obteniendo valores de deformación de 3,643.57 y un límite elástico de 275,000,000 N/m2. El estudio concluyó que el álabe NACA 4318 mejoró significativamente la eficiencia de la turbina hidrocinética, lo que podría tener un impacto positivo en su rendimiento operacional. La ganancia de potencia obtenida fue de aproximadamente 118.029 W, lo que refleja un aumento en la eficiencia del sistema y una mayor capacidad de generación de energía. Además, se evaluó el fenómeno de cavitación en el álabe Óptimo y se determinó que no se espera que ocurra en las condiciones actuales de operación.