Estudio del efecto del espesor de álabe y la contracción de la vena en el diseño de la Turbinas Hidraúlicas de flujos cruzados

Abstract

Las características principales del motor hidráulico conocido con los nombres de turbina Hidráulica de Flujo Cruzado, turbina Hidráulica de Flujo Transversal, turbina Michell – Banki, turbina Michell o por su nombre en inglés Cross Flow Turbine, son su rango de aplicación (Q = 0.02 a 8 m3/s y H = 1 a 200 m), su versatilidad (operan eficientemente para un amplio rango de caudales, desde un 20% a más del 100% del caudal de diseño), su simplicidad constructiva y por ende su bajo costo de manufactura; haciéndola ideal para ser utilizada en el aprovechamiento de micro y mini – saltos hidráulicos. Desde su difusión en nuestro medio alrededor del año 1961 ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., ha sido considerada como una de las mejores alternativas desde el punto de vista técnico y económico, en comparación a posibilidades más comerciales y convencionales (turbinas Pelton o turbinas Francis) para el aprovechamiento de micro y mini saltos hidráulicos en la generación de energía eléctrica, destinado principalmente a la electrificación rural y a la promoción del desarrollo sostenible a través del empleo de energías limpias. A pesar de todas sus bondades, en adición a la enorme disponibilidad del recurso hídrico de determinadas zonas del país1, el recurso hídrico no es explotado o se efectúa de manera deficiente, principalmente, a criterio del autor, debido a: i. La relativa baja rentabilidad relacionada a éste tipo de proyectos hidroenergéticos en micro y mini escalas. ii. La deficiente difusión de la tecnología en el ambiente académico y comercial, que reduce las posibilidades en su empleo, y iii. La reducida y casi inexistente adecuación tecnológica para la realidad peruana en relación con la disponibilidad del recurso hídrico del país. La primera razón que explica la deficiente explotación del recurso hídrico en el contexto planteado, se debe a la naturaleza del proyecto (relación entre ingresos y los costos calculados), poco o nada se puede hacer para mejorar esta situación, sino más bien disminuir los costos de inversión (generación de tecnología barata, entre otras alternativas), para mejorar su rentabilidad. La segunda razón del déficit en el empleo de la tecnología para el aprovechamiento del recurso hídrico en micro y mini escalas, fácilmente puede ser solucionado con programas de capacitación, siempre y cuando se cuente con tecnología debidamente adecuada y validada a la realidad nacional; es en este punto, donde los dos últimos aspectos confluyen, la situación tecnológica de la turbina no ha cambiado significativamente en los últimos 30 años, por lo menos para la realidad nacional, la difusión de una tecnología parcial o casi nada adecuada, como es su caso, no implican mejoras en el aprovechamiento del recurso hídrico, aquí se evidencia la necesidad de efectuar una revisión y replanteamiento de los principios, supuestos y relaciones que determinan el diseño y predicen el comportamiento de la turbina, con la finalidad de mejorar la tecnología para la realidad nacional, esta es la razón de ser del presente tema de tesis.