Estudio con CFD del comportamiento de una turbina Francis con daños a la entrada del rotor

Abstract

Las centrales hidroeléctricas son una fuente de energía renovable de importancia en España. En total, en 2018, 4.215.199 MWh fueron producidos por energía hidroeléctrica. Dichas centrales, necesitan cierto mantenimiento, pues con el paso del tiempo se pueden crear desperfectos. Una de las partes más sensibles es la turbina hidráulica, ya que debido al paso del fluido entre sus álabes, puede sufrir daños como por ejemplo erosión o cavitación. En el presente trabajo se expone el estudio del comportamiento de una turbina Francis con daños a la entrada del rotor. Se trata del prototipo real de una turbina hidráulica, que forma parte de la central hidroeléctrica reversible del embalse de Gento-Sallente, en la provincia de Lérida. Partiendo del modelo de la turbina modelado en CAD, se realizan diversas geometrías que escenifican los posibles daños que puede sufrir la turbina en el rotor debido a erosión, impacto o cavitación, para su posterior análisis, con el objetivo de determinar cómo afectan estos daños al comportamiento de la turbina. El estudio se realiza mediante dinámica computacional de fluidos, CFD, con tal de discretizar los fenómenos fluidodinámicos implicados en el funcionamiento de la máquina hidráulica. El software de simulación utilizado es Ansys y, más concretamente, la herramienta CFX que se encarga del análisis computacional de fluidos. Esta memoria expone el proceso seguido para llevar a cabo la simulación y los posteriores resultados y conclusiones.