Diseño y construcción de un generador de olas para la evaluación conceptual de dispositivos WEC

Abstract

El desarrollo tecnológico de los convertidores de energía undimotriz (WEC) se encuentra en constante avance, pero la falta de instalaciones marinas, tales como canales hidrodinámicos o cuencas oceanográficas en Ecuador es un desafío para validar modelos numéricos en la etapa conceptual de desarrollo. Para abordar esta limitación, se diseñó y construyó un generador de olas. Este generador de olas fue diseñado para un tanque de 11.5 x 3.45 x 0.85 metros, compuesto por seis flaps accionados independientemente por un actuador lineal. El diseño permite generar olas regulares de hasta 25 cm de alto con un periodo de 0.3 a 2.5 segundos, con un motor de 8.5 N*m a 2400 rpm. Posteriormente, se construyó un prototipo de uno de los flaps del generador de olas accionado por un motor paso a paso híbrido Nema de 8.7 N*m a 300 rpm con un sistema de control basado en Arduino, cuyo costo final fue de 1,200 USD. Las pruebas iniciales demostraron limitaciones debido a las características del motor paso a paso, dando como resultado olas con una altura máxima de 1.2 cm y un periodo promedio de cresta de 2.56 s. Por lo cual, se recomienda el uso de un servomotor para garantizar que mantiene el torque constante dentro del rango operativo. Finalmente, se realizó un estudio de costo – beneficio de la construcción de los seis flaps del generador de olas mejorados en el tanque anteriormente descrito. Los resultados arrojaron una Tasa Interna de Retorno (TIR) del 18% y un Valor Actual Neto (VAN) de $34,521.27, con una recuperación de la inversión inicial en un periodo de 5 años, demostrando la viabilidad económica del proyecto. Esta infraestructura no solo promoverá el desarrollo de una tecnología inexistente en la región, sino que también tendrá un impacto positivo en el ámbito académico y reducirá significativamente los costos de futuros proyectos de ingeniería oceánica.