Diseño de un dispositivo tipo oscilante adaptable a estructuras fijas en zonas costeras para convertir la energía undimotriz en energía eléctrica

Abstract

RESUMEN : La energía undimotriz, una forma de energía renovable, se deriva del movimiento de las olas del mar. Los dispositivos de generación undimotriz son tecnologías diseñadas para aprovechar este recurso y convertirlo en electricidad. Estos dispositivos se clasifican según su ubicación, tamaño, dirección de las olas y principio de funcionamiento. En este trabajo se presenta el diseño de un dispositivo oscilante para el aprovechamiento de la energía undimotriz. Para este propósito se ha empleado la dinámica de fluido computacional y la metodología de superficie de respuesta para evaluar la influencia de dos factores tales como el porcentaje de la altura de paleta sumergido por debajo de la superficie del agua (X_1) y la distancia del dispositivo al rompeolas en termino de porcentaje de la longitud de la ola (X_2). La variable de respuesta estudiada fue la eficiencia hidrodinámica (η) del dispositivo. Las simulaciones fluidodinámicas transitorias se llevan a cabo mediante el software Ansys Fluent. Además, se establecieron como condiciones de entrada en la simulación un espectro de olas característicos del pacifico colombiano. A partir del análisis de varianza se determinó que ambos factores y su interacción tienen efectos significativos sobre la variable respuesta. A partir del modelo de regresión obtenido se determinó el punto óptimo del sistema. Los resultados numéricos muestran que la eficiencia máxima del sistema se alcanza cuando el dispositivo se sumerge al 75% de su altura y se separa del rompeolas vertical en un 10% de la longitud de onda de la ola. En esta configuración, la eficiencia del sistema es de 64.8%. Se realizaron validaciones experimentales de la configuración optima en un canal de olas obteniendo una eficiencia del 45%. La diferencia en las eficiencias se puede atribuir a las perdidas mecánicas en el sistema de toma de fuerza que no fue tenido en cuenta durante las simulaciones numéricas.