Sistemas de control para la extracción de energía oceánica en presas de marea

Abstract

La caracterización del torque y el control de velocidad de las turbinas de tipo Kaplan axial, también llamadas bulbo, son fundamentales para su aplicación en represas de mareas, donde la energía se extrae a partir de la diferencia entre la marea alta y baja. Cuanto mayor sea esta variación, mayor será la energía disponible para la generación. Estas turbinas cuentan con un conjunto de curvas características, conocido como Hill Chart, que describe su rendimiento en función de los ángulos de los álabes móviles y el ángulo de ataque de las palas, la velocidad de rotación, la diferencia de altura de la presa y el flujo a través de ella. En este contexto, este trabajo desarrolla un estudio detallado sobre las características de las turbinas bulbo utilizando un Hill Chart, lo que permitirá comprender su comportamiento en distintas condiciones de operación. A partir de este análisis, se diseña un sistema de control para la turbina bajo estudio, con dos objetivos principales. Por un lado, optimizar la extracción de energía ajustando los parámetros de la turbina para maximizar la potencia generada en función de la variación de la marea, generando una velocidad de referencia óptima. Por otro lado, se implementa un esquema de control que permite seguir una referencia específica de caudal o velocidad, lo cual resulta fundamental en aplicaciones donde se requiere mantener un flujo regulado. Para finalizar, se realizaron algunos ensayos por simulación para evaluar el modelo y la eficiencia del controlador implementado.