Estudio Numérico de una Turbina Hidráulica Diseñada a partir de la Teoría de Atomizadores Centrífugos Variando Sus Parámetros de Entrada
Autores: Calzada, Daniel; Uribe, Anderson; Ronceros, Julio; Vargas, Dante; Raymundo, Carlos; Namay, Wilder; Zapata, Gianpierre; Ronceros, Gustavo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio Numérico de una Turbina Hidráulica Diseñada a partir de la Teoría de Atomizadores Centrífugos Variando Sus Parámetros de Entrada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Viabilidad
Atomizadores de remolino de presión
Ansys Fluent
Simulación numérica
Energía mecánica
Generación de energía renovable
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio analiza la viabilidad de utilizar atomizadores de presión en espiral a gran escala como generadores de energía. Asimismo, se utilizó la herramienta de simulación numérica Ansys Fluent, configurada en base al modelo multifásico de Volumen de Fluido (VOF) y movimiento de seis grados de libertad para cuerpos rígidos. A su vez, se probaron tres configuraciones de flujo de alimentación: colector superior, colector inferior y colector dual. Los resultados numéricos muestran que es posible producir energía mecánica con una eficiencia del 29.4% y 32.9% (utilizando el modelo de turbulencia SST k- y k-, respectivamente), mientras se genera un efecto de pulverización uniforme en la salida del atomizador, a pesar de que este presenta ciertas deformidades de tipo ovoide. Asimismo, se encontró que la adición de un rotor interno a la cámara de remolino provocó la generación de un contorno de muy baja presión, lo que llevó a un aumento en el consumo de flujo másico del atomizador. Además, se analizaron cuatro casos, considerando un suministro hidráulico de ambos colectores: 250 kPa, 300 kPa, 350 kPa y 400 kPa, con el fin de obtener la curva característica de la turbina dependiendo del flujo másico obtenido para cada caso. Finalmente, esta investigación demuestra cuán viable es el uso de este tipo de tecnología en el campo de la generación de energía renovable y el impacto en su rendimiento bajo diferentes configuraciones de suministro hidráulico.
Descripción
Este estudio analiza la viabilidad de utilizar atomizadores de presión en espiral a gran escala como generadores de energía. Asimismo, se utilizó la herramienta de simulación numérica Ansys Fluent, configurada en base al modelo multifásico de Volumen de Fluido (VOF) y movimiento de seis grados de libertad para cuerpos rígidos. A su vez, se probaron tres configuraciones de flujo de alimentación: colector superior, colector inferior y colector dual. Los resultados numéricos muestran que es posible producir energía mecánica con una eficiencia del 29.4% y 32.9% (utilizando el modelo de turbulencia SST k- y k-, respectivamente), mientras se genera un efecto de pulverización uniforme en la salida del atomizador, a pesar de que este presenta ciertas deformidades de tipo ovoide. Asimismo, se encontró que la adición de un rotor interno a la cámara de remolino provocó la generación de un contorno de muy baja presión, lo que llevó a un aumento en el consumo de flujo másico del atomizador. Además, se analizaron cuatro casos, considerando un suministro hidráulico de ambos colectores: 250 kPa, 300 kPa, 350 kPa y 400 kPa, con el fin de obtener la curva característica de la turbina dependiendo del flujo másico obtenido para cada caso. Finalmente, esta investigación demuestra cuán viable es el uso de este tipo de tecnología en el campo de la generación de energía renovable y el impacto en su rendimiento bajo diferentes configuraciones de suministro hidráulico.