Browsing by Author "Bozo Nalli, Gonzalo Felipe"
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Thesis Estimación y medición de la erosión en palas de una turbina hidráulica mediante simulaciones computacionales(2023) Bozo Nalli, Gonzalo Felipe; Núñez Segovia, Jaime; Departamento de Ingeniería Mecánica; Cassineli, RodrigoEl objetivo principal de esta memoria es realizar una estimación de la erosión en una turbina hidráulica del tipo Pelton mediante métodos computacionales. Para lograrlo, se estudió la teoría aplicada a la erosión en métodos computacionales y se consideraron los parámetros más importantes. Además, se analiza la herramienta para realizar estas simulaciones, OpenFoam 8, y sus respectivas librerías asociadas, principalmente (DPMFoam). Para ejecutar las simulaciones, se utiliza el método computacional de volúmenes finitos a través del software OpenFoam y con una discretización basada en el esquema lineal de Gauss. Por otro lado, el seguimiento de las partículas se logra mediante el método de descripción Euler-Lagrange con un acoplamiento del tipo one-way, y para obtener la erosión, se considera el modelo de Finnie. La selección de los métodos señalados fue aplicada en la validación y en la simulación principal. El primer paso que se llevó a cabo fue la validación, utilizando como referencia el estudio realizado por la University of Glasgow, que consiste en un experimento del tipo jet impingement, como el realizado por Gnanavelu, con un objetivo a distancias de 5 mm y 25 mm. El propósito de esta validación fue obtener la posición de las partículas al momento del impacto, la velocidad de impacto y el ángulo de impacto de las partículas. Los resultados de la validación fueron positivos, salvo algunas diferencias que se deben principalmente a actualizaciones de la librería DPMFoam. Después de lograr una validación exitosa, se llevó a cabo la simulación para encontrar la erosión en una turbina Pelton. Con el fin de poder comparar los resultados con una situación real, se utilizaron los parámetros de una experiencia realizada en India, donde se replicó a escala una turbina Pelton de una planta de energía ubicada en el Himalaya Los resultados finales en términos de zonas de desgaste fueron positivos, ya que la simulación coincide con el experimento. Sin embargo, las mediciones realizadas en el experimento no se pueden replicar a la perfección debido a que son de una alta complejidad técnica y requieren de mayores recursos computacionales que los utilizados. Finalmente, se recomienda para futuros estudios considerar la deformación de la pala de la turbina, ya que influye significativamente en la erosión abrasiva que ocurre en los distintos materiales, y también realizar un estudio del fenómeno cuando se incorpora un revestimiento en la pala hidráulica.
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