Optimización de una turbina de impulso radial para el aprovechamiento de la energía del oleaje

Resumen

Esta tesis está enmarcada en el campo de las turbinas para centrales Oscillating Water Column (OWC) de aprovechamiento de la energía del oleaje. Dentro de este tipo de turbinas se encuadra la turbina de impulso radial, sobre la cual no existen apenas estudios. Este trabajo, en el que se ha realizado un análisis detallado del patrón de flujo, tiene como objetivo final desarrollar un diseño optimizado de este tipo de turbina tomando como punto de partida el diseño propuesto en 2002 por T. Setoguchi. Se ha desarrollado un modelo numérico para conocer con detalle el patrón de flujo y predecir las prestaciones de la turbina de impulso radial. Se ha empleado la técnica de mallado deslizante, de manera que las simulaciones son no estacionarias y permiten conocer mejor la naturaleza de la interacción entre los elementos móviles y fijos. La validación del modelo se ha realizado con resultados experimentales publicados por otros investigadores para la misma geometría. Se ha llegado a la conclusión de que la interacción entre las coronas directrices y el rodete es un factor determinante. La geometría inicial presenta deficiencias en este aspecto porque se han detectado importantes pérdidas por choque en la entrada de los diferentes elementos. Existen, además, pérdidas asociadas a la geometría de los perfiles de las aletas y de los álabes. Un aspecto importante que se ha analizado en profundidad es la influencia de las holguras en el funcionamiento de la turbina. Se ha estudiado en qué forma afectan al patrón de flujo las inestabilidades que se generan en las holguras y cómo evolucionan estas inestabilidades en función del tamaño de la propia holgura. Todo el conocimiento adquirido sobre el patrón de flujo en el interior de la turbina ha servido para elaborar unos criterios de diseño según los cuales se ha desarrollado una geometría alternativa. Este nuevo diseño incorpora un nuevo perfil de álabe, que permite obtener más energía útil, y nuevas geometrías de aletas que potencian el funcionamiento del rodete. Gracias a estas modificaciones la turbina ha incrementado sus prestaciones notablemente, cumpliendo así el objetivo marcado al comienzo de la tesis.