Análisis geométrico para la conversión de energía hidráulica mediante vibraciones inducidas por vórtices

Abstract

En la presente memoria se expone la investigación en relación a una fuente alternativa de generación eléctrica renovable mediante vibración inducida por vórtices, actualmente empresas están implementando este método a partir del viento por medio de generadores eólicos sin aspas, estos tienen forma de un cilindro circular semi-rígido montado de manera perpendicular al suelo, los cuales, gracias al viento circundante, vibran convirtiendo este movimiento en electricidad. Debido a que el viento puede provenir de cualquier dirección, es necesario que la forma del generador sea simétrica en 360° (un círculo), no así en caso de que se utilice esta tecnología una corriente de agua, ríos principalmente, para su funcionamiento, donde el flujo tiene una dirección preferente.

En este sentido, surge la interrogante si existen geometrías que favorezcan la amplitud las vibra- ciones producidas en el generador por medio de energía hidráulica, de esta forma, a mayor amplitud de vibración mayor capacidad de generación eléctrica.

El estudio se lleva a cabo mediante simulaciones computacionales y experimentación de un pro- totipo. Las geometrías estudiadas son un círculo como caso base y elipses de distintas relaciones de aspecto (AR) desde 0,5 a 2. Los resultados obtenidos de las simulaciones son la fuerza y coeficiente de arrastre y sustentación, frecuencia de desprendimiento de vórtices y número de Strouhal. Por otro lado, de los experimentos se obtiene la frecuencia y amplitud de oscilación, donde según este último se determina la eficiencia de cada geometría.

Los principales resultados y conclusiones muestran que si existen geometrías que producen una mayor amplitud de vibración, siendo a priori capaces de generar mayor potencia energética sin ser necesariamente simétricas en 360°, en este caso, la geometría de mayor oscilación fue una elipse de AR 0,8 teniendo una amplitud de 6,9°, seguido por AR 0,5; AR 1,0 y AR 1,3 con amplitudes 5,9°; 3,7º y 1,6º de oscilación respectivamente.

Obteniendo estos resultados, el trabajo próximo es implementar el sistema de generación eléctrica, entre otros sistemas que optimicen el funcionamiento.