Simulación mediante modelos numéricos de una bomba-turbina integral

Abstract

El proyecto surge como continuación de varios proyectos anteriores relacionados con una Bomba-Turbina Integral y pretende realizar diferentes análisis numéricos, mediante el programa ANSYS, de un modelo tridimensional. El primer proyecto relacionado con la máquina, y realizado por el mismo autor del presente trabajo, fue Diseño de una Bomba-Turbina Integral. En este proyecto se diseñó una bomba-turbina para una localización concreta. Un año después se realizó el proyecto de Prototipado y Ensayo de un Modelo a Escala de una Bomba-Turbina Integral, realizado por Cayetana Urbina. En este proyecto se fabricó un modelo a escala (1/5) del diseño del primer proyecto para ser probado en un banco de ensayos en el laboratorio de la escuela. La fabricación de cada una de las partes se realizó mediante técnicas de fabricación aditiva en una impresora 3D. El objetivo principal del proyecto fue el estudio hidráulico del rodete del prototipo anteriormente mencionado. El rodete es la parte que diferencia esta máquina del resto de turbomáquinas hidráulicas, por ello hay que tener en cuenta que se trata de un estudio muy genérico y que no se tienen en cuenta todos los componentes que generalmente componen una máquina de estas características, así como se despreciaron numerosas pérdidas habituales en estos casos como las mecánicas o volumétricas. Con este proyecto lo que se pretende no es el estudio de la máquina en su totalidad, sino que únicamente se estudiará el comportamiento del rodete para poder definir en qué rango de trabajo aproximado nos encontramos con este diseño.

The project is a continuation of several previous projects related to the integral pump-turbine and aims to make different numerical analysis, of a three-dimensional model, using the program ANSYS. The first project related to the machine, which was done by the same author than this project, was Design of an Integral Pump-Turbine. In this project a pump-turbine to a particular location was designed. A year later the project Prototyping and Testing of a scale model of an integral pump-turbine was done by Cayetana Urbina. In this project was manufactured a scale model (1/5) of the first project design to be tested on a test bench in the university laboratory. The manufacture of each of the parts was performed using additive manufacturing techniques in a 3D printer. The main objective of the project was the hydraulic study of the impeller of the mentioned prototype. The impeller is the part that differentiates this machine from other hydraulic turbomachines, because of that it must be keep in mind that this is a very generic study and not all components that generally make up a machine are take into account, as well as numerous usual losses are neglected in these cases like the mechanicals or volumetric ones. With this project the aim is not the study of the whole machine, the aim is to study the behavior of the impeller in order to define the approximate range of work we came across with this design.