Desarrollo de un generador de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía undimotriz. Trabajo de Grado
Este estudio tuvo como objetivo diseñar y probar un generador de energía basado en el aprovechamiento del movimiento de las olas, con el fin de evaluar su viabilidad técnica en zonas costeras con acceso limitado a electricidad. La energía undimotriz representa una fuente renovable con gran potencial...
- Autores:
-
Arango Moreno, Juan Antonio
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2025
- Institución:
- Universidad de Antioquia
- Repositorio:
- Repositorio UdeA
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Este estudio tuvo como objetivo diseñar y probar un generador de energía basado en el aprovechamiento del movimiento de las olas, con el fin de evaluar su viabilidad técnica en zonas costeras con acceso limitado a electricidad. La energía undimotriz representa una fuente renovable con gran potencial, especialmente para comunidades aisladas que dependen de soluciones energeticas sostenibles. La metodología incluyó una fase de investigación y modelado computacional para optimizar el diseño, seguida de la construcción y prueba de un prototipo a escala de laboratorio en condiciones controladas. Los resultados obtenidos permiten valorar la eficiencia y factibilidad económica de esta tecnología, abriendo la posibilidad de su implementación a mayor escala como una alternativa viable y sustentable para la generación de energía en entornos costeros. |
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Los resultados obtenidos permiten valorar la eficiencia y factibilidad económica de esta tecnología, abriendo la posibilidad de su implementación a mayor escala como una alternativa viable y sustentable para la generación de energía en entornos costeros.Contenido: Resumen.......................................................................................................................................... 6 1. Introducción............................................................................................................................. 7 1.1 Objetivos............................................................................................................................... 8 1.2 Justificación del proyecto...................................................................................................... 9 2. Marco teórico y estado del arte...............................................................................................11 2.1 Marco teórico .......................................................................................................................11 2.1.1 Potencial de energía de las olas en Colombia .................................................................. 13 2.2 Estado del arte ..................................................................................................................... 15 2.2.1 Columna de Agua Oscilante (Oscillating Water Column - OWC)............................... 16 2.2.2 Absorbedor de Punto (Point Absorber)......................................................................... 18 2.2.3 Atenuador (Attenuator)................................................................................................. 19 2.2.4 Dispositivos de Desbordamiento (Overtopping Devices) ............................................ 20 2.2.5 Convertidor de Oleaje Oscilante (Oscillating Wave Surge Converter - OWSC) ......... 21 2.2.6 Diferencial de Presión Sumergido (Submerged Pressure Differential)........................ 22 2.2.7 Dispositivos de Masa Rotatoria (Rotating Mass Devices)........................................... 23 2.2.8 Dispositivos de Onda de Abultamiento (Bulge Wave Devices) ................................... 24 2.2.9 Convertidores Ciclóides (Cycloidal Wave Energy Converters) ................................... 25 2.3 Mecanismos de generación de olas para entornos de laboratorio ....................................... 29 2.3.1 Sistemas de Paletas (Paddle Wave Makers) ................................................................. 29 2.3.2 Generadores de Émbolo (Piston Wave Makers)........................................................... 30 2.3.3 Sistemas de Aire Comprimido (Pneumatic Wave Makers) .......................................... 30 3. Desarrollo del convertidor de energía de las olas.................................................................. 32 3.1 Función principal del convertidor ....................................................................................... 32 3.2 Funciones secundarias y subfunciones asociadas ............................................................... 33 3.3 Alternativas de solución ...................................................................................................... 35 3.4 Criterio de selección............................................................................................................ 39 3.5 Desarrollo de la alternativa seleccionada ............................................................................ 42 3.5.1 Descripción funcional y técnica de cada parte del sistema .......................................... 42 3.5.2 Pruebas en el canal de olas del laboratorio................................................................... 46 3.5.3 Cálculos técnicos clave del sistema.............................................................................. 47 3.5.4 Referencia de olas del Pacífico colombiano (caracterización técnica y estadística).... 52 5 3.5.5 Montaje experimental del dispositivo en el canal ........................................................ 55 4. Resultados obtenidos............................................................................................................. 58 4.1 Cálculo de eficiencia ........................................................................................................... 61 5. Conclusiones.......................................................................................................................... 66 5.1 Desempeño Mecánico y Estabilidad del Sistema................................................................ 66 5.2 Análisis de Torque, RPM y Potencia Generada .................................................................. 66 5.3 Eficiencia Global de Conversión Energética ................................................................ 67 5.4 Escalabilidad y Representatividad a Escala Real.......................................................... 68 6. Sugerencias de Mejora al Diseño .......................................................................................... 70 Referencias bibliográficas............................................................................................................. 72PregradoIngeniero Mecánico73 páginasapplication/pdfspaUniversidad de AntioquiaIngeniería MecánicaMedellín, ColombiaFacultad de IngenieríaCampus Medellín - Ciudad Universitariahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de un generador de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía undimotriz. Trabajo de GradoTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPTexthttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/draftLiang, C., Ai, J., & Zuo, L. (2017). 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On the efficiency of oscillating water column (OWC) devices in converting ocean wave energy to electricity under weakly nonlinear waves. En International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (Vol. 44946, pp. 659–666). American Society of Mechanical EngineersÇelik, A., & Altunkaynak, A. (2019). Experimental investigations on the performance of a fixedoscillating water column type wave energy converter. Energy, 188, 116071.Ulazia, A., Esnaola, G., Serras, P., & Penalba, M. (2020). On the impact of long-term wave trends on the geometry optimisation of oscillating water column wave energy converters. Energy, 206, 118146Portilla, J., Caicedo, A. L., Padilla-Hernández, R., & Cavaleri, L. (2015). Spectral wave conditions in the Colombian Pacific Ocean. Ocean Modelling, 92, 149–168. doi:10.1016/j.ocemod.2015.06.005Osorio, A. F., Ortega, S., & Arango-Aramburo, S. (2016). Assessment of the marine power potential in Colombia. 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