Selección de un dispositivo WEC y evaluación del potencial para el aprovechamiento de la energía del oleaje en las costas de La Guajira-Colombia

En el contexto de la transición hacia fuentes de energía renovables, este estudio propone el desarrollo de un Wave Energy Converter (WEC) de tipo boya oscilante. Este dispositivo busca convertir la energía potencial del oleaje en energía cinética mediante un diseño práctico y ensamblaje sencillo, ut...

Full description

Autores:
Berrio Arrieta, Yeison Miguel
Tipo de recurso:
Doctoral thesis
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad del Norte
Repositorio:
Repositorio Uninorte
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/12032
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10584/12032
Palabra clave:
Energías renovables -- Guajira (Colombia : Dept.)
Litoral -- Protección
Conversión de energía
Rights
openAccess
License
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description En el contexto de la transición hacia fuentes de energía renovables, este estudio propone el desarrollo de un Wave Energy Converter (WEC) de tipo boya oscilante. Este dispositivo busca convertir la energía potencial del oleaje en energía cinética mediante un diseño práctico y ensamblaje sencillo, utilizando materiales locales con costos de mantenimiento reducidos. El diseño polivalente del WEC permite su incorporación en una matriz para captar energía del oleaje y contribuir a la protección costera. La metodología empleada incluyó simulaciones numéricas con y pruebas físicas a escala de laboratorio. Los resultados revelaron que el WEC logra máximas eficiencias hidrodinámicas con una boya de 0.1 metros para las condiciones típicas del Caribe, en las pruebas de barrido de frecuencia con el modelo numérico OpenFOAM revelaron un aumento significativo de la potencia mecánica durante la resonancia, destacando la importancia de la sincronización entre el período natural del dispositivo y el de las olas. También se exploró la influencia del diámetro de la boya, resaltando la relevancia del ancho de captura. A pesar de la variabilidad en la potencia absorbida, la optimización del diseño debe considerar la resonancia y la eficiencia del ancho de captura para lograr un rendimiento eficiente en diversas condiciones de mar. La ubicación óptima para equilibrar captación de energía y protección costera, según los modelos numéricos Delft3D y XBeach, se identifica a 1.3 km de la costa, a una profundidad de 5 a 6 metros en las playas de Riohacha, Colombia. Estos hallazgos contribuyen al entendimiento de la interacción dinámica entre el WEC y las olas, proporcionando perspectivas clave para futuros desarrollos en tecnologías de conversión de energía de las olas.
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Los resultados revelaron que el WEC logra máximas eficiencias hidrodinámicas con una boya de 0.1 metros para las condiciones típicas del Caribe, en las pruebas de barrido de frecuencia con el modelo numérico OpenFOAM revelaron un aumento significativo de la potencia mecánica durante la resonancia, destacando la importancia de la sincronización entre el período natural del dispositivo y el de las olas. También se exploró la influencia del diámetro de la boya, resaltando la relevancia del ancho de captura. A pesar de la variabilidad en la potencia absorbida, la optimización del diseño debe considerar la resonancia y la eficiencia del ancho de captura para lograr un rendimiento eficiente en diversas condiciones de mar. La ubicación óptima para equilibrar captación de energía y protección costera, según los modelos numéricos Delft3D y XBeach, se identifica a 1.3 km de la costa, a una profundidad de 5 a 6 metros en las playas de Riohacha, Colombia. Estos hallazgos contribuyen al entendimiento de la interacción dinámica entre el WEC y las olas, proporcionando perspectivas clave para futuros desarrollos en tecnologías de conversión de energía de las olas.DoctoradoDoctor en Ingeniería Civilapplication/pdf181 páginasspaUniversidad del NorteDoctorado en Ingeniería CivilDepartamento de ingeniería civil y ambientalBarranquilla, ColombiaSelección de un dispositivo WEC y evaluación del potencial para el aprovechamiento de la energía del oleaje en las costas de La Guajira-ColombiaTrabajo de grado - Doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:eu-repo/semantics/doctoralThesisTexthttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Energías renovables -- Guajira (Colombia : Dept.)Litoral -- ProtecciónConversión de energíaEstudiantesDoctoradoORIGINAL1124029149.pdf1124029149.pdfapplication/pdf4643606https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/12032/1/1124029149.pdf9e087ce908098c27a5bfc6356b2d99fcMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/12032/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5210584/12032oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/120322024-08-13 08:52:39.443Repositorio Digital de la Universidad del Nortemauribe@uninorte.edu.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