Análisis computacional fluidodinámico del flujo del agua en una turbina Pelton

Abstract

La tesis tiene como objetivo establecer una metodología para modelar numéricamente una turbina Pelton y estudiar el comportamiento del flujo del agua desde el inyector hasta su impacto en el rodete, aplicando herramientas y técnicas de la dinámica de fluidos computacional, basado en la geometría de la unidad de generación de la Central Hidroeléctrica Cañón del Pato (Áncash, Perú). Para lo cual, se desarrolló una metodología que involucra la creación de la geometría de los dominios, la discretización y la configuración de las condiciones iniciales, condiciones de frontera y parámetros de solución en el software ANSYS CFX 19.0. Con lo cual, se obtuvo como resultados la predicción del perfil de velocidad del chorro a lo largo de su recorrido, la fuerza y torque generado en la cuchara, así como la potencia transferida al rodete. Tras estos desarrollos, se concluye que, dentro del estudio del perfil de velocidades, se analizó la velocidad del chorro en el inyector y se determinó que no es uniforme, pues presenta un aumento gradual de velocidad en la zona de la tobera hasta su salida. En tanto, la velocidad del chorro en la salida del inyector obtenida de la simulación presenta una diferencia de 0.5% respecto al valor teórico. Mientras que, en el estudio de potencia, se determinó que la potencia transferida al rodete presenta una precisión del 93% respecto al valor experimental y del 88% respecto al valor teórico. En consecuencia, la metodología utilizada es la correcta para modelar con buena precisión y bajo costo computacional cualquier turbina de acción.