Diseño por elementos finitos de una roto bomba accionada con una turbina Pelton para riego de cultivos en los sectores vulnerables
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Date
2017-10
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
The present work of investigation is about the design of a Pelton turbine that works
with conditions of net jump of 45 m and flow of 0.05 m3 / s, was realized with the
module CFD to determine the conditions of operation like pressure, speed, turbulence.
In the design of the turbine consists of the geometry of the spoons, the dimensions of
the impeller, injector, injector needle and mechanical dimensioning of the turbine
shaft. The CFD analysis was performed taking into account the considerations that the
turbine works with biphasic flow, ie there is presence of water and air, was used
rotating mesh to rotate the impeller, stationary mesh for injectors and part of the Case.
A study was carried out on the convergence of the mesh and its influence on the results,
as well as the different models of turbulence available. These results were validated
by calculating the efficiency of the turbine and the triangle of velocities at the exit of
the turbine spoons, obtaining errors of 12.19% and 8.43%, respectively.
Description
El presente trabajo de investigación trata sobre el diseño de una turbina Pelton que
trabaja con condiciones de salto neto de 45 m y caudal de 0.05 m3/s, se realizó análisis
con el módulo CFD para determinar las condiciones de funcionamiento como presión,
velocidad, turbulencia. En el diseño de la turbina consta de la geometría de las
cucharas, las dimensiones del rodete, inyector, aguja del inyector y el
dimensionamiento mecánico del eje de la turbina. El análisis por CFD se realizó
tomando en cuenta las consideraciones de que la turbina trabaja con flujo bifásico, es
decir que se tiene presencia de agua y aire, se utilizó malla rotatoria para hacer girar al
rodete, malla estacionaria para los inyectores y parte de la carcasa. Se realizó un
estudio sobre la convergencia de la malla y su influencia en los resultados, así como
también los diferentes modelos de turbulencia que se dispone. Estos resultados fueron
validados por medio del cálculo de la eficiencia de la turbina y el triángulo de
velocidades a la salida de las cucharas de la turbina obteniéndose errores de 12.19% y
8.43%, respectivamente.
Keywords
ELEMENTOS FINITOS, ROTOBOMBA, TURBINA PELTON, SECTORES VULNERABLES, TURBINA HIDRÁULICAS, ANSYS, CFD, BOMBAS CENTRÍFUGAS