Re-diseño mecánico de aspas en turbinas tipo Wells

Abstract

El método de columnas oscilantes de agua (OWC, por sus siglas en inglés) se utiliza para convertir energía undimotriz (energía producida por las olas) en energía eléctrica. Entre los prototipos existentes para la conversión energética destacan el sistema LIMPET 500. Este sistema genera electricidad derivada de corrientes de aire generadas por la oscilación del mar que transitan por el ducto de un generador, donde se encuentra

la turbina tipo Wells, que se encarga de transformar la energía de las corrientes bi- direccionales de aire en energía mecánica y, posteriormente, en eléctrica.

La turbina tipo Wells tiene la peculiar característica de tener un giro del tipo unidireccional (giro en un solo sentido) bajo la influencia de flujos bi-direccionales; de esta forma es posible captar la energía del aire que entra y sale. Esto se debe, principalmente, a que sus alabes cuentan con perfiles geométricos; el perfil que se utiliza en el sistema LIMPET es un perfil simétrico del tipo NACA0012. El defecto presenta es que su eficiencia de arranque se limita a un rango de flujo de aire, dependiendo del perfil geométrico. Si se escoge un perfil que sea capaz de iniciar giro con flujos de aire bajos, presentará deficiencia al momento de estar en operación con flujos de nivel alto, y viceversa. El objetivo de este proyecto fue aumentar la eficiencia de operación de las turbinas tipo Wells para la mejora de la capacidad de producción energética del método renovable de columnas oscilantes de agua. Se mejoró la eficiencia de arranque de la turbina en un 10%, gracias a un rediseño de un alabe capaz de adaptarse a diferentes niveles de flujo el cual se logra por actuadores a base de nitinol (estructura 55% níquel y 45% titanio ) el cual es un material inteligente con memoria de forma que se acciona al aplicarle calor; de esta forma se aprovecha un rango mayor de flujo de aire en comparación al captado por el perfil NACA0012. Mediante el diseño asistido por computadora, se propuso un perfil con una alteración de 10° respecto a la horizontal del alabe. También, bajo los estudios experimentales del modelo se observan cambios favorables en cambiar de un perfil NACA0012 a uno propuesto para aprovechar las corrientes de aire en una mayor proporción."