Diseño y simulación de un rotor para turbina hidrocinética de 15 kW aplicada al río Huallaga

Abstract

Se realizó el diseño y simulación del rotor para una turbina hidrocinética de 15 kW de capacidad, partiendo del análisis en cuatro ríos amazónicos, de los cuales se obtuvieron los valores de velocidad y profundidad según el periodo comprendido entre los años 2011 y 2018. De los ríos analizados, se seleccionó el río Huallaga debido a que presenta la mayor velocidad promedio y una profundidad no menor a 15 m. La turbina fue diseñada bajo el modelo aerodinámico Blade Element Momentum (BEM) y los resultados obtenidos fueron verificados mediante el software QBlade, utilizando variables como la velocidad del río, geometría detallada del álabe (longitud de cuerda, perfil hidrodinámico, ángulo de giro), velocidad específica y número de Reynolds. El diseño concluye obteniendo como resultado un rotor horizontal de tres álabes con radio de 1 m de longitud, utilizando un perfil NACA 4412; con el cual se obtiene un valor del coeficiente de potencia de 0.496 a una velocidad nominal de 2.75 m/s, logrando una potencia de 15 kW. Estos últimos valores fueron verificados, obteniendo un error de 2.29% con respecto al coeficiente de potencia. Esta capacidad permitirá la generación de 105.88 MWh/año, lo que representa un factor de planta de 81%. En consecuencia, esta producción eléctrica beneficiaría a 18 personas, lo que representa una cobertura del 7.15% en el Centro Poblado Nuevo Control, ubicado en el distrito de Picota en la región San Martín.