Turbina de corriente libre para bombeo de agua

Abstract

El abastecimiento de agua para usos productivos y domésticos es uno de los problemas más graves en las zonas rurales de nuestro país. Estas necesidades energéticas pueden ser satisfechas gracias al empleo de energía renovable. El tema analizado en la presente tesis es la descripción y análisis de una turbina que aprovecha la energía cinética de un río. Este dispositivo se denomina turbina de corriente libre, y se presenta como una alternativa para la provisión de agua en zonas en los que no existe un salto disponible. Como se sabe, la energía cinética de un río es más “densa“ (más energía por unidad de área) que la energía eólica pero no puede competir con la energía disponible en un pequeño salto. En este trabajo se describen los diferentes tipos de turbinas de corriente libre que han sido experimentados en varios lugares del mundo, y se selecciona un tipo que luego viene presentado en detalle. Para el análisis del comportamiento de la turbina en el agua se han utilizado las relaciones que gobiernan el comportamiento de los álabes en un medio fluido, haciendo uso extensivo de las relaciones que se emplean para el dimensionamiento de aerobombas, puesto que este tipo de dispositivos son conceptualmente similares a las turbinas de corriente libre. Entre las más importantes conclusiones a las que llega este estudio, es que una de las características geómetricas indispensables e importantes en el dimensionamiento del rotor es el ángulo de setting, el cual determina el modo en que cada parte del rotor contribuye a la generación de potencia. Se ha encontrado además que para tener la facilidad de manufacturar el álabe con cuerda constante, es necesario mantener un ángulo de curvatura a lo largo del mismo, lo que permite aprovechar al máximo la energía de la corriente. Para lograr la máxima potencia de un sistema como el propuesto se debe tratar que el proceso de fabricación del sistema dé dimensiones lo más cercanas posibles a las dimensiones determinadas teóricamente, y que esto sea posible de obtener a un costo razonable.