Diseño y optimización de una turbina tipo Wells para el aprovechamiento de la energía undimotriz disponible en las zonas costeras de Colombia

Abstract

RESUMEN : En este trabajo se presenta el diseño de una turbina Wells para el aprovechamiento de la energía undimotriz disponible en las zonas costeras de Colombia, iniciando desde una revisión del estado del arte donde se identifican los diferentes dispositivos que existen para el aprovechamiento de la energía undimotriz y la caracterización del recurso undimotriz Colombiano, se presenta además, la descripción y los principios de funcionamiento de una turbina tipo Wells y las variables geométricas y accesorios que más afectan su rendimiento. Posteriormente, se presenta el diseño y optimización de la turbina, a través del uso de simulaciones numéricas y un diseño de experimentos factorial 3^k, con el objetivo de evaluar el efecto de la variación del ángulo del álabe y la cantidad de álabes en el rendimiento de la turbina obteniendo que el máximo rendimiento se presenta cuando el ángulo del álabe es 0° y la cantidad de álabes es 9. Finalmente, se presenta la etapa de experimentación; en esta se realiza la caracterización del prototipo construido bajo distintas condiciones de operación con el fin de comparar y validar los resultados numéricos y obtener un acercamiento al comportamiento real de la turbina.

ABSTRACT : This work presents the design of a Wells turbine for harnessing wave energy available in the coastal areas of Colombia. It begins with a review of the state of the art, identifying the different devices that exist for wave energy utilization and characterizing the Colombian wave resource. It also presents the description and operating principles of a Wells turbine and the geometric variables and accessories that most affect its performance. Subsequently, the design and optimization of the turbine are presented, through the use of numerical simulations and a 3^k factorial experiment design, with the aim of evaluating the effect of the variation of the blade angle and the number of blades on the performance of the turbine, obtaining that the maximum performance occurs when the blade angle is 0° and the number of blades is 9. Finally, the experimentation stage is presented; in this stage, the characterization of the built prototype under different operating conditions is carried out in order to compare and validate the numerical results and obtain an approximation to the real behavior of the turbine.