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https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13983| Title: | Diseño de una microturbina hidráulica para la generación de energía verde a partir de la recuperación energética en redes de tuberías de suministro de agua |
| Authors: | Paez Soto, David Emiliano%1313852 |
| metadata.dc.subject.other: | Microturbinas hidráulicas, turbina de eje vertical, dinámica de fluidos, computacionales (cfd), diseño asistido por computadora (cad), diseño basado en espirales matemáticas, energía verde, energía distribuida, redes hidráulicas eficiencia mecánica-hidráulica, monitoreo autónomo |
| Issue Date: | 2026-09-02 |
| Publisher: | Tecnológico Nacional de México |
| metadata.dc.publisher.tecnm: | Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico |
| Description: | El monitoreo continuo de las redes de suministro para mitigar pérdidas de agua demanda el uso de sensores electrónicos autónomos. No obstante, su implementación enfrenta importantes limitaciones logísticas y económicas, debido a la dependencia del suministro de energía en zonas remotas. En algunos casos, estos sistemas utilizan baterías que requieren ser reemplazadas periódicamente, lo que representa una dificultad adicional en lugares de difícil acceso. Aunque las microturbinas hidráulicas de eje vertical colocadas directamente en las tuberías presurizadas representan una alternativa viable de autoabastecimiento, los diseños tradicionales de arrastre inducen elevadas caídas de presión que obstruyen el flujo en el conducto hídrico. Para superar esta problemática, en este trabajo se propone el diseño paramétrico de álabes utilizando tres espirales matemáticas inspiradas en la naturaleza: Arquímedes, Fibonacci y Logarítmica. El proceso incluyó la validación y verificación de las simulaciones de las turbinas instaladas en una tubería mediante el software, utilizando datos numéricos y experimentales como referencia. Durante la verificación, se obtuvo un error relativo inferior al 5 % en la estimación del torque y la eficiencia. Los resultados de las simulaciones demuestran que la espiral Logarítmica es la más eficiente, alcanzando un 16.5 %, superando al diseño convencional S-Shaped (12.8 %) y al perfil Bach (15.8 %) reportados en la literatura. Aunque el torque generado fue menor en comparación con el de la turbina de referencia (S-Shaped), las turbinas propuestas lograron reducir la caída de presión en casi un 50 %, al pasar de 14 256 Pa a 8 069 Pa. Esto favorece una menor pérdida de carga en el sistema hidráulico. En conclusión, el uso de geometrías basadas en espirales matemáticas, como las empleadas en este proyecto, mejora la eficiencia mecánico-hidráulica y favorece la implementación de microturbinas como fuentes sostenibles de energía para redes inteligentes de agua. Estas tecnologías representan una solución innovadora para avanzar hacia infraestructuras hídricas energéticamente autónomas. |
| metadata.dc.type: | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Appears in Collections: | Tesis de Maestría en Ingeniería Mecánica |
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