Metodología Geométrico-Energética para el Análisis Preliminar de una Turbina Hidráulica de Tornillo de Arquímedes Mediante CAD 3D

Resumen

Introducción: Las turbinas hidráulicas de tornillo de Arquímedes son convertidores gravimétricos adecuados para aprovechamientos de baja caída. Se propone una metodología de diseño asistido por computadora tridimensional (CAD 3D) para evaluar preliminarmente la influencia de la inclinación sin confundir resultados geométricos con predicciones hidráulicas validadas. Métodos: Para una geometría de tres hélices se analizaron 19 inclinaciones. El CAD proporcionó volumen retenido, desequilibrio volumétrico, área activa y centroides; con estas magnitudes se estimó el torque cuasiestático. Un cierre cinemático equivalente permitió calcular caudal, velocidad y potencia, y se incorporó una auditoría mediante el balance hidráulico disponible. Resultados: El modelo presentó un máximo interno de potencia idealizada de 42.55 kW a 30°, mientras que el torque máximo ocurrió a 32.5°. El criterio energético identificó configuraciones no admisibles cuando el índice aparente superó la unidad. Conclusiones: La metodología es útil como herramienta de cribado geométrico-energético y permite delimitar el dominio de validez de hipótesis simplificadas. El valor de 30° no constituye un óptimo universal; el diseño definitivo requiere llenado variable, pérdidas, dinámica de fluidos computacional (CFD) y validación experimental