Tesis EP Ingeniería Mecánica de Fluidos

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Análisis aerodinámico del perfil Wortmann FX 60-126 empleado en una turbina eólica y comprobación del coeficiente de potencia mediante modelos analíticos y métodos numéricos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Mendoza Gomero, Luis Manuel; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel
Consiste en el análisis aerodinámico de la turbina eólica Waira 12, proporcionada por la empresa Waira Energía SAC, y del perfil aerodinámico Wortmann FX 60-126 empleado en la generación de la pala. Diversos estudios realizados a nivel nacional sobre turbinas eólicas han resultado en diferentes valores de potencia mediante modelos analíticos y métodos numéricos, es por ello que en esta investigación se describe en primera instancia el proceso de análisis de los coeficientes aerodinámicos del perfil Wortmann FX 60-126. Para ello hacemos usos de modelos analitícos-númericos (XFoil) y herramientas computacionales (Ansys-CFX) para contrastar los coeficientes aerodinámicos obtenidos con los experimentales proporcionados por el Instituto de Aerodinámica y Gasdinámica de la Universidad de Sttutgart. Luego se genera y valida el código propio (Python) elaborado en base a la teoría de BEM (Blade Element Momentum) para el an´alisis de la turbina eólica. Posteriormente, haciendo uso de las fuentes aerodinámicas del perfil y de las condiciones de operación y geometría de la pala obtenemos la potencia y el empuje que genera el Waira 12. Una vez obtenidos los valores de potencia y empuje proveniente del modelo analítico-numérico, se procede a realizar el modelado del rotor de la turbina eólica y posterior a ello su simulación fluidodinámica computacional (Ansys-CFX), donde en última instancia se realiza la verificación y validación de los parámetros obtenidos mediante los métodos analíticos y numéricos.
Análisis y simulación fluidodinámica del fenómeno de cavitación en una turbina Francis
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2015) Zegarra Velásquez, Roberto Luis; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel
Analiza el comportamiento del fenómeno de cavitación, basándose en los conceptos de la mecánica de fluidos, haciendo uso de la dinámica de fluidos computacional y utilizando la herramienta de simulación ANSYS CFX, tendremos una visión mucho más amplia del fenómeno. La metodología realizada en este estudio podrá ser tomada como una referencia para posteriores trabajos de optimización y diseño en turbinas Francis o implementaciones de estas en centrales hidroeléctricas.
Cálculo aerodinámico y simulación fluidodinámica de un álabe de compresor axial para un turborreactor
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Mendoza Montalvo, Jimmy; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel
Explica la metodología del diseño fluidodinámico de un álabe rotor y estator de una etapa del compresor axial. Se consideró el perfil DCA como base para el diseño tridimensional del cada álabe. Este diseño es evaluado utilizando la dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés), la cual confirma la eficacia del diseño presentado. La eficiencia isoentrópica de compresión obtenida mediante simulación numérica fue de 86.20%, el cual se debe, principalmente, a la selección del tipo de perfil. Se incluye, además, la curva de desempeño de la etapa diseñada para una misma velocidad rotacional. El presente documento de tesis finaliza estableciendo las conclusiones del tema y planteando los trabajos futuros.
Diseño hidráulico y simulación de un inductor tipo venturi con un caudal de alimentación de 1 m3/h para barrido de material particulado en estaciones de bombeo minero
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Ayala Palacios, Deyvis Arol; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel
Justifica la necesidad de incrementar la eficiencia y confiabilidad de los sistemas de bombeo, aminorar los costos de operación de la misma, extensión de la vida útil de las bombas y los sistemas complementarios, asimismo la reducción de paradas por mantenimiento preventivo o correctivo. Los efectos que ocasiona la impulsión de la mezcla acuosa elevada en concentración sólida, daña los componentes internos de las bombas, incrementando los costos de reparación. Se ha podido verificar que algunos sistemas de bombeo son inutilizados por la excesiva impulsión de sedimentos en medio acuoso.
Diseño y construcción de túnel de viento para el estudio de aerogeneradores
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2013) Urcuhuaranga Jesús, William Esteban; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel
Refiere el diseño, construcción, montaje y puesta en funcionamiento de un túnel de viento de circuito abierto, con zona de prueba abierta (túnel tipo Eiffel) y fue instalado en el Laboratorio de Máquina Térmicas e Hidráulicas de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Ingeniería (FIM-UNI) para el desarrollo y optimización de pequeños aerogeneradores para la electrificación de poblaciones rurales aisladas del Perú. El túnel consta básicamente de tres partes: el colector con rejilla de estabilización, la zona de prueba que es una cámara de estancamiento y el difusor. Dentro del difusor, se encuentra instalado el ventilador axial que trabaja a régimen de succión. El aire es aspirado a través del colector y la zona de prueba, hasta la entrada del difusor. Pasando el ventilador, el aire es conducido a través de un difusor y luego, es expulsado al medio ambiente. Los cálculos de diseño se realizaron empleando las ecuaciones de flujo compresible.
Mejora del rendimiento hidráulico de la estación de bombeo del proyecto de derivación Huascacocha – Rímac
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2020) Cuellar Aguirre, Eric Lenin; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel
Busca mejorar el rendimiento hidráulico de la estación de bombeo del proyecto de derivación Huascacocha-Rímac. Evalúa las condiciones de operación de toda la planta, el punto de operación de trabajo del sistema, las causas que originan el déficit de caudal en la estación de bombeo, y soluciones de mejora de acuerdo a normas técnicas del Hydraulic Institute (HI), y el rendimiento de cada unidad de bombeo y del sistema en el escenario de mejora y el ahorro energético.
Modelo algebraico para la simulación del flujo bifásico intermitente líquido gas con transferencia de calor
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2013) Perea Medina, César Daniel; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel; Valderrama Romero, Andrés César; Salvador Rojas, Bernardino Pedro; Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar
Los flujos bifásicos líquido-gas con transferencia de calor son encontrados en muchas áreas de la ingeniería. Una de ellas es el transporte de petróleo-gas en aguas profundas, donde existe un gradiente térmico debido a la diferencia de temperaturas entre la reserva y el ambiente submarino. De los patrones de flujo bifásico existentes, el patrón intermitente es uno de los más frecuentes y complejos. Ese patrón está caracterizado por la sucesión alternada de dos estructuras: un pistón aireado y una burbuja alargada, las cuales constituyen la célula unitaria. A pesar de que las propiedades de cada uno de los elementos varían en el tiempo, se puede modelar como flujo estacionario desde que sean utilizadas medias en el tiempo. En ese contexto, el presente trabajo propone un modelo algebraico unidimensional en régimen estacionario para el cálculo de los principales parámetros hidrodinámicos y de transferencia de calor del flujo intermitente. El flujo es modelado a partir de balance de masa, cantidad de movimiento y energía en una célula unitaria. Bajo las hipótesis pertinentes, las ecuaciones gobernantes resultan en un sistema de ecuaciones algebraicas implícitas. La solución de estas ecuaciones es encontrada de forma iterativa para una célula unitaria y luego propagada a lo largo del ducto de conducción a partir de la hipótesis de un gradiente lineal de presión y temperatura. Como resultado, son obtenidas las características geométricas, velocidades de las fases, presión y temperatura a lo largo del ducto de conducción. A partir del perfil de temperaturas obtenido, es determinado el coeficiente bifásico de transferencia de calor, cuyo resultado es comparado con las correlaciones ya existentes en la literatura. Los resultados obtenidos muestran una buena concordancia con los datos experimentales reportados en la literatura tanto para la hidrodinámica como para la transferencia de calor.
Simulación fluidodinámica alrededor de un perfil NACA mediante el método de volúmenes finitos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2006) Guillermo Navarro, Juan José; Ormeño Valeriano, Miguel Ángel
Este trabajo de iniciación científica consiste en el análisis fluidodinámico sobre un perfil NACA 0012 utilizando simulación numérica, específicamente la técnica de los volúmenes finitos. Se busca con esto determinar características como campo de velocidades, presión, temperatura, etc., en diferentes condiciones. El presente trabajo, propone la solución numérica de las ecuaciones que gobiernan un flujo de fluidos a través de una metodología similar a la metodología CVFEM (Control Volume Based Finite Element Method). Para la obtención de la solución segregada de las ecuaciones de conservación de la cantidad de movimiento y de la ecuación de conservación de masa que genera el problema de acoplamiento Presión – Velocidad. Para tratar este acoplamiento se usó el método SIMPLE. Para obtener los volúmenes de control elementales a partir de una malla No – Estructurada se dispone del método de las mediatrices, donde los volúmenes son generados a partir de una triangulación. Estos volúmenes son denominados volúmenes o diagramas de Voronoi. Para implementar todos los aspectos numéricos citados anteriormente se desarrollaron tres programas computacionales: THAYA-10X, es un programa que no solo me permite analizar un perfil NACA sino cualquier objeto, trabajando de esta manera como un túnel de viento virtual; PHITA-10X, es un programa desarrollado para generar mallas No - Estructuradas mediante los diagramas de Voronoi; RUPAY-10X, programa que me simula la conducción de calor en estado transitorio. Para finalizar se llevó a cabo un exhaustivo proceso de validación de los resultados frente a valores experimentales, teóricos y numéricos.

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