Simulación del efecto de ataguías sumergidas sobre la futura operación de las turbinas Kaplan de la Central Hidroeléctrica Tocoma (Venezuela)

La Central Hidroelectrica de Tocoma, actualmente en construccion, esta localizada en la zona sur oriental de Venezuela en el Estado Bolivar sobre las aguas del Rio Caroni. Tocoma sera equipada con 10 turbinas Kaplan, con potencia instalada de 2.160 MW y un Aliviadero con una capacidad de 28.750 m3/s, y junto con las presas de Macagua, Caruachi y Guri conformaran del Desarrollo Hidroelectrico del Bajo Caroni. El bjetivo de esta investigacion es evaluar los efectos hidrodinamicos de las Ataguias “A” y “B” sumergidas sobre la operacion de las turbinas Kaplan de la Central Hidroelectrica Tocoma utilizando la modelacion hibrida Matematica – Fisica. La presencia de estas Ataguias sumergidas puede dar origen a comportamientos hidrodinamicos tridimensionales pudiendo causar perdidas adicionales de energia y mal funcionamiento de las turbinas. Se desarrollaron 2 modelos matematicos monofasicos utilizando la tecnica de la Dinamica Computacional de los Fluidos (CFD) aplicando el codigo comercial ANSYS-CFX 10. El primer modelo matematico represento el embalse d la Central Hidroelectrica y fue calibrado cualitativa y cuantitativamente con un modelo fisico a escala 1:80 gobernado bajo la ley de similitud de Froude. Este modelaje hibrido determino los patrones de flujo hidrodinamicos de aproximacion a las tomas de las turbinas Kaplan, los cuales evidencian una asimetria en la distribucion de velocidades en las tomas cercanas a la Ataguia B. El segundo modelo matematico represento la toma y la turbina Kaplan considerando la asimetria de velocidades reportadas por el primer modelo matematico. Los resultados reportaron que la asimetria de velocidades no ocasiona ninguna irregularidad en la distribucion de velocidades y presiones en los dominios estudiados en comparacion con el caso de aproximacion uniforme. Esto puede ser un indicativo de que la condicion hidrodinamica no uniforme en la entrada de las tomas de las turbinas Kaplan de Tocoma no afecta el funcionamiento normal de la unidad turbogeneradora.