Diseño de una turbina hidrocinética de eje horizontal para generar energía eléctrica en el caserío El Porvenir de la provincia de Jaén

Abstract

La presente investigación tuvo como objetivo diseñar un rotor para una turbina hidrocinética de eje horizontal, considerando parámetros clave como la velocidad del fluido, altura de instalación y selección de materiales. La metodología utilizada fue de enfoque cuantitativo, permitiendo un control riguroso de las variables; se trata de una investigación aplicada, en la medida que busca vincular teoría con solución de problemas reales mediante el uso de tecnología, con un diseño no experimental ya que no se manipularon variables de forma intencional. En los cálculos realizados se obtuvo una potencia útil de 470.05 W, una energía generada de 14.04 kWh en 24 horas, y un coeficiente de potencia de 0.4025; el análisis CFD arrojó presiones de 101336.53 Pa, velocidades locales de 1.67 m/s, fuerzas de 214.92 N y 64.46 Nm torque generado en el rotor, mientras que el análisis estructural reveló un factor de seguridad mínimo de 2.7, confirmando la resistencia adecuada del diseño. Finalmente, el análisis financiero determinó un VAN positivo de S/. 764.86, una TIR del 9.1%, un índice de rentabilidad mayor a 1 y un periodo de recuperación de 5.64 años, aunque el análisis de sensibilidad advirtió que una tasa de descuento igual o superior al 7% haría inviable el proyecto. En conclusión, se confirma la factibilidad técnica y económica del diseño de la turbina hidrocinética para su implementación en condiciones reales, destacando su potencial para la generación sostenible de energía.