Análisis Computacional de una Turbina Hidrocinética de Eje Horizontal con y sin Difusor

  • Cristian Cardona Mancilla Instituto Tecnológico Metropolitano
  • Julio Alberto Casas Monroy Instituto Tecnológico Metropolitano
  • Jorge Sierra Del Rio Instituto Tecnológico Metropolitano
  • Edwin Lenin Chica Arrieta Universidad de Antioquia – UdeA
  • Diego Hincapié-Zuluaga Instituto Tecnológico Metropolitano

Resumen

Las turbinas hidrocinéticas utilizan la energía contenida en el flujo de agua de mares, ríos,
canales, entre otros, para generar energía eléctrica. La principal ventaja de estas turbinas
es que no necesitan represas debido a que su funcionamiento es independiente de caídas o
cabezas de agua, convirtiéndolas en una tecnología de bajo costo. Actualmente, los casos
más exitosos de turbinas hidrocinéticas operativas se encuentran en Europa, no obstante
Brasil viene marcando una gran tendencia en el estudio e implementación de las mismas. Este
trabajo presenta el análisis computacional en modo transitorio de una turbina hidrocinética
de eje horizontal realizado en el programa ANSYS CFX V16.2®. La turbina está constituida por
tres álabes con perfil hidrodinámico NREL S822 y ángulo de ataque de 5°. También es analizado
un difusor, generado a partir del mismo perfil hidrodinámico, con el fin de evaluar su efecto
en el comportamiento de la turbina. Una velocidad de la corriente de agua de 1.5 m/s y una variación de la velocidad angular entre 0 y 300 RPM fueron utilizadas como condiciones de
operación para la simulación. Como resultado se obtiene la potencia generada en función de
la velocidad angular para ambos modelos. La mayor potencia generada por la turbina con y
sin difusor fue de 879.7 W a 180 RPM y 845.9 W a 200 RPM, respectivamente, equivalente a
un incremento del 3.84 %.

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Citas

[1] F. Behrouzi, a Maimun, and M. Nakisa, “Review of Various Designs and Development in Hydropower Turbines,” Int. J. Mech. Aerospace, Ind. Mechatronics Eng., vol. 8, no. 2, pp. 87–91, 2014.

[2] W. M. J. Batten, a. S. Bahaj, a. F. Molland, and J. R. Chaplin, “The prediction of the hydrodynamic performance of marine current turbines,” Renew. Energy, vol. 33, no. 5, pp. 1085–1096, 2008.

[3] a. S. Bahaj, W. M. J. Batten, and G. McCann, “Experimental verifications of numerical predictions for the hydrodynamic performance of horizontal axis marine current turbines,” Renew. Energy, vol. 32, no. 15, pp. 2479–2490, 2007.

[4] L. Chen, F. L. Ponta, and L. I. Lago, “Perspectives on innovative concepts in wind-power generation,” Energy Sustain. Dev., vol. 15, no. 4, pp. 398–410, 2011

[5] T. Y. Chen, Y. T. Liao, and C. C. Cheng, “Development of small wind turbines for moving vehicles: Effects of flanged diffusers on rotor performance,” Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 42, pp. 136–142, 2012.

[6] D. L. F. Gaden and E. L. Bibeau, “A numerical investigation into the effect of diffusers on the performance of hydro kinetic turbines using a validated momentum source turbine model,” Renew. Energy, vol. 35, no. 6, pp. 1152–1158, Jun. 2010.

[7] M. Shahsavarifard, E. L. Bibeau, and V. Chatoorgoon, “Effect of shroud on the performance of horizontal axis hydrokinetic turbines,” Ocean Eng., vol. 96, pp. 215–225, Mar. 2015.

[8] E. Chica, F. Perez, A. Rubio-Clemente, and S. Agudelo, “Design of a hydrokinetic turbine,” WIT Trans. Ecol. Environ., vol. 195, pp. 137–148, 2015

[9] ANSYS, “Relevance.” 2016.
Publicado
2017-06-30
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CARDONA MANCILLA, Cristian et al. Análisis Computacional de una Turbina Hidrocinética de Eje Horizontal con y sin Difusor. Revista CINTEX, [S.l.], v. 22, n. 1, p. 47-57, june 2017. ISSN 2422-2208. Disponible en: <http://www.pascualbravo.edu.co:5056/cintexpb/index.php/cintex/article/view/286>. Fecha de acceso: 18 oct. 2018
Sección
ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN / RESEARCH PAPERS