Diseño hidráulico de rodetes de turbinas tipo francis para reducir la erosion por el impacto de particulas presentes en afluentes del ecuador, mediante python y openfoam

En este trabajo se desarrolló una metodología integrada para el diseño hidráulico de un rodete Francis orientado a la reducción de erosión por partículas sólidas, combinando herramientas de diseño paramétrico en Python, simulación CFD estacionaria en OpenFOAM y un modelo lagrangiano de seguimiento de partículas con cálculo de erosión mediante el modelo empírico de Oka. El diseño hidráulico se realizó para condiciones representativas de una central hidroeléctrica tipo Francis, obteniéndose un rodete geométrica y cinemáticamente consistente con los criterios clásicos de diseño hidráulico. La geometría generada fue reconstruida tridimensionalmente mediante herramientas CAD especializadas y posteriormente utilizada para la generación de mallas destinadas a la simulación CFD. La simulación estacionaria del flujo, implementada mediante el enfoque de rotor congelado (Frozen Rotor) con la técnica de Multiple Reference Frame (MRF), permitió obtener un campo de velocidades y presiones estable y físicamente coherente. Este campo hidrodinámico se empleó como condición de fondo para la integración lagrangiana de partículas sólidas, permitiendo estudiar su transporte, interacción con la geometría del rodete y eventos de colisión. El análisis de trayectorias y colisiones evidenció patrones de impacto dependientes de la geometría del rodete y de la curvatura del flujo. A partir de esta información, se aplicó el modelo de erosión de Oka para cuantificar el desgaste inducido por impactos individuales y su acumulación espacial sobre la superficie del rodete. Los resultados mostraron que el diseño hidráulico influye de manera directa en la severidad y localización del fenómeno erosivo. En conjunto, el estudio demuestra que la integración de diseño hidráulico, CFD, modelado lagrangiano y cálculo de erosión constituye una herramienta robusta para analizar y mitigar el desgaste en turbinas Francis que operan en ríos con alta carga sedimentaria

• Hovedforfatter: Narváez Quelal, Mateo Andrés (author)
• Format: masterThesis
• Sprog: spa
• Udgivet: 2026
• Fag: TURBINA FRANCIS; EROSIÓN POR PARTÍCULAS; MODELO DE OKA; DISEÑO HIDRÁULICO
• Online adgang: https://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/27162