Simulación numérica de turbinas Francis (2011)
Este libro recoge los resultados más relevantes acerca de la simulación computacional de máquinas hidráulicas, obtenidos en el desarrollo del proyecto de investigación Modelación dinámica computacional de la turbina Prancis en condiciones reales de explotación, que permita la simulación del comportamiento de la condición de estado de la turbina en diferentes modos de fallas, desarrollado conjuntamente entre el Grupo de Mecánica Aplicada de la Universidad EAFIT y el Grupo de Mecánica de Fluidos de la Universidad Autónoma de Occidente. Dicho proyecto de investigación forma parte del contrato N. 0 272 del 11 de diciembre de 2006, suscrito entre Colciencias, Empresas Públicas de Medellín y la Universidad EAFIT, para realizar el proyecto de investigación DIFRANCI, Investigación para el diagnóstico técnico de una turbina Prancis en la central hidroeléctrica La Herradura, bajo una aproximación holística. Como parte del desarrollo del proyecto DIFRANCI, también se suscribió un acuerdo de cooperación académica y científica en el campo Hydropower Science and Technology con la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suiza, con la colaboración directa del director del Laboratorio de Máquinas Hidráulicas, el profesor Fram;ois A vellan. Durante los últimos 20 años, la aplicación del software Computational Fluid Dynamics, CFD, a problemas industriales, ha venido incrementándose día tras día. La principal ventaja de la CFD yace, por un lado, en la predicción de las condiciones de funcionamiento; y, por el otro, en el análisis del flujo interno o externo, algo que desde el punto de vista experimental a veces es difícil o imposible de lograr. Una gran ventaja frente a las medidas experimentales, es la disponibilidad. de las ecuaciones de evolución temporal del flujo. Además, la realización de estudios paramétricos, por ejemplo, variaciones en la geometría y condiciones de carga, es rápida y barata. Sin embargo, el flujo en una turbomáquina hidráulica es extremadamente complejo, puesto que generalmente es turbulento, no estacionario, aparecen altos gradientes de presión, posiblemente bifásicos agua-aire y altamente tridimensionales, con fuertes efectos de la rotación y la curvatura. Por estas razones, la simulación numérica y predicción del flujo en estas máquinas es una tarea muy exigente que no está exenta de dificultades, y requiere de grandes esfuerzos por parte de personal experimentado. Debido a ello, el uso de esta técnica no es muy común en países en vías de desarrollo. Adicionalmente, hasta donde llega nuestro conocimiento, no existe en la literatura especializada un documento dedicado a abordar las especificidades de la simulación numérica de turbomáquinas hidráulicas que utilice la CFD; por ello, los autores creemos que este libro puede resultar de gran utilidad a aquellos ingenieros que deseen o necesiten adentrarse en el mundo de la simulación numérica de sistemas, con elementos rotantes tales como turbinas, bombas o aerogeneradores