bomba

Simulaciones numéricas de una bomba centrífuga operando en modo
turbina
Matsuo Bashō
Universidad EAFIT, Medellín Colombia

RESUMEN: El proyecto desarrolla una metodología que permite conocer el comportamiento del fluido de
una bomba centrífuga operando como turbina; se presenta como una alternativa de microgeneración de energía para regiones aisladas que no están conectadas a la red deenergía en el territorio colombiano. Se obtuvieron modelos computacionales 3D de una bomba centrífuga usando procesos de ingeniería inversa con el fin
de realizar simulaciones CFD para diferentes condiciones de flujo cuando la bomba es operada en modo
bomba, y cuando es operada en modo inverso (turbina). Luego de realizar las simulaciones, se obtuvieron los
valores de operación óptimos (caudal ycabeza de presión), capaces de generar 1.5 kW de electricidad en el
punto de máxima eficiencia en operación inversa de la bomba. Finalmente los resultados obtenidos se compararon con datos experimentales expuestos por diferentes autores.
ABSTRACT: The project develops a method to predict the behavior of the fluid inside a centrifugal pump
operating in turbine mode, as an alternative in micropower generation for isolated regions of Colombia that
are not connected to the national energy network. 3D Computational models were obtained by reverse engineering techniques in order to perform CFD simulations at several conditions for a centrifugal pump when
operated in pump mode and in reverse behavior (turbine). After simulating, optimum values for flow rate and
head were obtained. Thesevalues were able to generate electricity up to 1.5 kW in the maximum efficiency
point for reverse operation of the pump. Finally the results were compared with experimental data collected
by researchers worldwide.
1 INTRODUCCIÓN
1.1 Motivación
En los últimos años, se ha venido hablando sobre
una creciente problemática en cuanto a los efectos
que causan algunas fuentes de energía en nuestroplaneta, generando un gran interés en las energías
renovables. Se sabe que la energía eléctrica brinda
una mejor calidad de vida a las personas pero desafortunadamente en Colombia aun existen regiones
apartadas que no tienen acceso a este recurso.
Las ventajas del uso de bombas centrífugas como
turbinas para generación eléctrica a pequeña escala
presenta ventajas como disponibilidad demaquinaria, repuestos inmediatos, fácil instalación y lo más
importante, bajo costo.
Sin embargo, la falta de conocimiento del comportamiento del fluido para la configuración de

bomba como turbina, conlleva a ofrecer bajas eficiencias en cuanto al funcionamiento
Aprovechando las tecnologías actuales para el estudio de los fluidos se plantea un estudio detallado
de CFD (Dinámica de fluidoscomputacional) del
comportamiento de una bomba centrifuga utilizada
como turbina con el fin de generar energía eléctrica.

1.2 Objetivo
El objetivo del proyecto es conocer las condiciones
de operación y el comportamiento del fluido en una
bomba centrífuga operada en modo turbina mediante
simulaciones numéricas. Se plantea la evaluación de
diferentes condiciones de flujo para un mismo valor
develocidad angular del impulsor (mismas revoluciones); este valor es aquel donde la bomba opera en
su punto de máxima eficiencia (1750 rpm).

A continuación se describe brevemente cómo se
realiza la transmisión de la energía en la configuración de una bomba centrífuga y en la configuración
de la bomba como turbina.
El esquema tradicional consiste en utilizar la
energía eléctrica, transformarlaen energía mecánica
por medio del motor de la bomba y por último entregarla al fluido como energía hidráulica; puede
verse en la figura 1.

Figura 1. Configuración tradicional bomba centrífuga

Para la configuración de la bomba como turbina,
se aprovecha la energía del fluido para hacer rotar el
impulsor y transformar esta energía hidráulica en
energía mecánica manifestada en la...