Caracterización de turbinas Pelton para generación de energía eléctrica por medio de modelos a escala

Abstract

La evaluación del rendimiento de turbinas hidráulicas está usualmente basada en términos de eficiencia, potencia, velocidad específica y torque entre otros parámetros. La medición de la eficiencia y rendimiento de las turbinas instaladas pueden ser especialmente costosas, sobre todo, en caso de requerir un re-diseño. Es por eso que, la modelación a escala puede proporcionar estimaciones del rendimiento siempre y cuando represente similitud geométrica, cinética y dinámica con los modelos físicos de experimentación reales. Por ello, el objetivo de este proyecto es caracterizar una turbina tipo Pelton para la generación de energía hidroeléctrica por medio de la comparación experimental de un modelo a escala, similar geométricamente a un modelo físico de experimentación tipo Pelton para la relación de indicadores en sistemas de captación de agua de lluvia. La caracterización se propone empleando parámetros geométricos obtenidos mediante el teorema Pi de Buckingham considerando las variables relevantes que intervienen en el rendimiento de una turbina. Se muestra un procedimiento para diseñar un modelo a escala con similitud geométrica a un modelo físico de experimentación y establecer una relación entre los parámetros físicos de una turbina Pelton, como la potencia y el torque, con grupos adimensionales asociados con características geométricas para la predicción de condiciones de indicadores de rendimiento del modelo físico de experimentación a partir de las pruebas experimentales en el modelo a escala. Los resultados mostraron una mejor correlación cuando las observaciones del modelo a escala son consideradas en conjunto con las observaciones del modelo físico de experimentación. Con ello, fue posible inferir que el modelo a escala permita establecer estimaciones adecuadas para diferentes condiciones de operación asociadas con el modelo físico de experimentación seleccionado y, por consecuencia, contribuir al estudio de la eficiencia en mecanismos para la recuperación de recursos hídricos.