Diseño de un dispositivo para el aprovechamiento energético de corrientes marinas

Abstract

Con el presente trabajo se ha realizado un estudio de las posibles ubicaciones dentro del litoral español donde poder aprovechar la energía de las corrientes. Posteriormente, se han diseñado y analizado un conjunto de 7 prototipos de turbina, los cuales han sido simulados mediante software y ensayados en el canal de corrientes de las instalaciones de la empresa RotaryWave. Tras analizar los resultados, se ha seleccionado la turbina con un mejor rendimiento y se ha creado un modelo a escala para analizar la precisión de las leyes de semejanza. A continuación, tomando como diseño base el de la turbina que ha presentado un mejor comportamiento, se ha procedido con la optimización de la misma teniendo en cuenta las características de la ubicación seleccionada para su instalación. Comentar que el nuevo prototipo está formado por una etapa fija llamada distribuidor, una etapa móvil llamada rodete, y una tercera parte que ha sido una carcasa exterior. Seguidamente, se ha procedido de igual manera que con los anteriores prototipos, por lo que se ha estudiado el comportamiento de la turbina mediante simulaciones y con ensayos en el canal de corrientes. Partiendo de estos resultados, se han aplicado las leyes de semejanza para aproximar el comportamiento de la turbina cuando esta tuviera el tamaño original. Finalmente, se ha diseñado una estructura para la sujeción y anclaje del dispositivo, se ha analizado que materiales serían los más apropiados para la construcción del mismo y también se ha descrito brevemente que componentes serían necesarios para el funcionamiento del dispositivo. Por último, se ha estudiado la generación de energía de acuerdo con los resultados obtenidos en los ensayos y los registros de la velocidad de la corriente aproximada de la ubicación seleccionada.

In this study a analysis of the possible locations within the Spanish coast has been carried out in order to take advantage of the energy of the currents. Afterwards, a set of 7 turbine prototypes have been designed and analyzed, this designs also have been simulated by software and tested on the current tank of the RotaryWave company. After analyzing the results, the turbine with better performance has been selected and a scale model has been created to analyze the accuracy of the laws of similarity. Then, taking as the base design the one of the turbine that has presented a better behavior, it has been proceeded with the optimization of it taking into account the characteristics of the selected location for the installation. Comment that the new prototype is formed by a fixed stage called distributor, a mobile stage called impeller, and a third part that has been an outer casing. Then, it has been proceeded in the same way as with the previous prototypes, so the behavior of the turbine has been studied through simulations and tests in the current tank. Based on these results, the laws of similarity have been applied to approximate the behavior of the turbine when it was the original size. Finally, a structure for the fixation and anchoring of the device has been designed. It has been analyzed which materials would be the most appropriate for its construction and it also has been briefly described what components would be necessary for the operation of the device. In the end, the generation of energy has been studied according to the results obtained in the tests and the records of the approximate current speed of the selected location.

Amb el present treball s'ha realitzat un estudi de les possibles ubicacions en el litoral espanyol on poder aprofitar l'energia dels corrents. Posteriorment, s'han dissenyat i analitzat un conjunt de 7 prototips de turbina, els quals han estat simulats mitjançant software i assajats en el canal de corrents de les instal·lacions de l'empresa RotaryWave. Després d'analitzar els resultats, s'ha seleccionat la turbina amb un millor rendiment i s'ha creat un model a escala per analitzar la precisió de les lleis de semblança. A continuació, prenent com a disseny base el de la turbina amb un millor comportament, s'ha procedit amb l'optimització del mateix tenint en compte les característiques de la ubicació seleccionada per a la seva instal·lació. Cal comentar que el nou prototip està format per una etapa fixa anomenada distribuïdor, una etapa mòbil anomenada rodet, i una tercera part que ha estat una carcassa exterior. Seguidament, s'ha procedit de la mateixa manera que amb els anteriors prototips, per la qual cosa s'ha estudiat el comportament de la turbina mitjançant les simulacions i els assajos al canal de corrents. Partint d'aquests resultats, s'han aplicat les lleis de semblança per aproximar el comportament de la turbina quan aquesta tingués la mida original. Finalment, s'ha dissenyat una estructura per a la subjecció i ancoratge del dispositiu, s'ha analitzat quins materials serien els més apropiats per a la construcció del mateix i també s'ha descrit breument quins components serien necessaris per al funcionament del dispositiu. Finalment, s'ha estudiat la generació d'energia d'acord amb els resultats obtinguts amb els assajos i els registres de la velocitat del corrent aproximada de la ubicació seleccionada.