TY - JOUR 
A1 - Navarro Garrido, Gonzalo
T1 - Mechanical design and simulation of an in-line cross-flow hydraulic picoturbine, for energy harvesting in pressure systems, using SolidWorks and FloXpress

Y1 - 2021
UR - http://hdl.handle.net/10317/10054
AB - El objetivo principal del Trabajo Fin de Grado es realizar el diseño fluidomecánico de una picoturbina hidráulica en línea de flujo cruzado para recuperación energética de forma distribuida en redes de tuberías a presión. Para ello se utilizará el software de diseño mecánico 3D SolidWorks y su módulo de simulación de flujos FloXpress. El trabajo incluye: - Realizar una revisión bibliográfica en relación con los diseños de picoturbinas hidráulicas en línea de flujo cruzado, y su aplicación a la recuperación energética en redes de tuberías a presión - Especialización en el manejo del software de diseño mecánico 3D SolidWorks y su módulo de simulación de flujos FloXpress - Desarrollar el procedimiento de diseño y cálculo paramétrico del modelo de picoturbina óptima para su aplicación en el rango de diámetro de tuberías típico en redes de abastecimiento de agua potable - Prediseño mecánico parametrizado del prototipo en SolidWorks 3D - Simulación numérica de la picoturbina mediante FloXpress - Optimización del diseño mecánico del prototipo en base a los resultados de la simulación
Resumen de la Oferta:	Los conductos principales de las redes de abastecimiento de agua potable disponen de elementos de regulación de presión que permiten ajustar esta, a la demanda variable de caudal típica de estos sistemas, así como, reducir el nivel de fugas producido por una presión de operación excesiva. El elemento típico utilizado son las válvulas reductoras de presión, cuya función es reducir y mantener constante el nivel de presión estática aguas abajo, para ello generan una pérdida de presión constante o variable, en función del estado de carga de la red, que se disipa en forma de calor y no es aprovechado. Una de las alternativas, que ya se implementan actualmente, para mejorar la eficiencia energética de este tipo de redes conductos, consiste en sustituir las válvulas reductoras de presión por turbinas convencionales, o bombas funcionando como turbinas (BFT). Este tipo de máquinas hidráulicas presentan problemas de viabilidad técnica y/o económica (especialmente las turbinas convencionales). Por otro lado, el potencial de implementación de este tipo de turbinas (convencionales o BFT) en redes de abastecimiento es limitado, ya que los emplazamientos que cumplen los requisitos hidráulicos mínimos de presión y caudal se restringen a los conductos principales de alimentación del sistema. Para poder aprovechar la energía disponible en conductos de menor diámetro, en el rango típico entre 100 y 400 mm, deben estudiarse soluciones y/o diseños en el campo de la pico-hidráulica (potencias inferiores a 10 kW). Una opción, también de corte clásico, es la utilización de bombas circuladoras en línea funcionando como turbina, sin embargo, por la configuración del estator de este tipo de BFT, el rendimiento hidráulico es muy bajo. Como alternativa, en la actualidad se están estudiando otros diseños, tales como las turbinas de flujo cruzado en línea, basadas en la generación de fuerzas de sustentación sobre perfiles aerodinámicos curvados y torsionados con el doble objetivo de aprovechar al máximo la sección transversal de la tubería, y generar un par lo más constante posible. En este TFG se aborda el diseño mecánico y la simulación del flujo en este tipo de picoturbinas para recuperación energética en forma distribuida en conductos a presión. Para ello, se estudiarán los diferentes diseños disponibles y una vez, seleccionado el diseño óptimo, se realizará el diseño mecánico utilizando el software SolidWorks y su módulo de simulación FloXpress.
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