universidad veracruzana

FIME UV
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
“TECNOLOGIAS DESARROLLADAS PARA
EL APROVECHAMIENTO DE LAS
CORRIENTES MARINAS “
MONOGRAFIA
Que para obtener el título de:
INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA
PRESENTA:
JORGE ALBERTO FLORES NAVA
DIRECTOR:
DR. JORGE A. DEL ANGEL RAMOS
XALAPA, VER.
MAYO 2014
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AGRADECIMIENTOS
A Dios
Por ser mi creador, el motor de mi vida, por no haber dejado que me rinda en
ningún momento e iluminarme para salir adelante, porque todo lo que tengo, lo
que puedo y lo que recibo es regalo que él me ha dado.
A mis padres
Sr. Alberto Flores Martínez y Sra. Susana Nava Tapia, no dejo de pensar en
mis primeros pasos, si hay algo que se hacer bien es por ustedes, y cuando llega
la recompensa por un gran esfuerzo no puedo dejar de recordar su gran apoyo, su
complicidad, su devoción…su ejemplo a seguir. Que esta sea la recompensa a
tantos años de entrega, desvelos, preocupaciones, lagrimas…Estamos juntos en
todo. Los quiero con todo mi corazón.
A mis hermanos
Edgar Arnulfo Flores Nava y Enny Concepción Flores Nava con quienes pase
la etapa mas linda de mi vida. Gracias hermana por tu nobleza y carisma que te
caracteriza. Gracias hermano por darle alegría a nuestros días juntos y
principalmente a nuestro hogar. Donde quiera que estén siempre los llevare en mi
corazón.
A mi esposa
Claudia Yadira García Castro por darme esos consejos día a día los cuales me
fortalecían en momentos difíciles, gracias mi amor por estar con migo en todos
esos momentos críticos y por darle a mi vida esa gran felicidad la cual nos une
mas día a día. Te amo
A todos mis amigos
Por que juntos hemos vivido agradables momentos y sé que siempre están y
estarán allí cuando más los necesite. Gracias por todo el apoyo brindado.
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INDICE
INTRODUCCION ......................................................................................................... 6
JUSTIFICACION .......................................................................................................... 8
OBJETIVOS ................................................................................................................. 9
CAPITULO I ANTECEDENTES Y TIPOS DE ENERGIAS MARINAS ....................... 10
I.1 ANTECEDENTES .................................................................................................. 11
I.2 EL MAR COMO FUENTE DE ENERGIA................................................................ 15
I.3 EL APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA DEL MAR ........................................ 16
I.4 ENERGIA MEREOMOTRIZ ................................................................................... 17
I.4.1 METODOS DE GENERACION DE ENERGIA .................................................... 18
I.4.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA MAREOMOTRIZ ................... 19
I.5 ENERGIA UNDIMOTRIZ ........................................................................................ 20
I.5.1 METODOS DE GENERACION DE LA ENERGIA ............................................... 21
I.5.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA UNDIMOTRIZ ........................ 24
I.6 ENERGIA MAREMOTERMICA .............................................................................. 25
I.6.1 METODOS DE GENRACION DE LA ENERGIA ................................................. 26
I.6.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA MAREMOTERMICA .............. 27
I.7 ENERGIA OSMOTICA ........................................................................................... 28
I.7.1 METODOS DE GENERACION DE LA ENERGIA ............................................... 29
I.7.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA OSMOTICA ........................... 30
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CAPITULO II ZONAS CON POTENCIAL DE ENERGIAS MARINAS ........................ 31
II.1 ZONAS CON POTENCIAL ENERGETICO MARINO ............................................ 33
II.2 ASPECTOS AMBIENTALES ................................................................................. 40
II.3 ENERGIAS MARINAS, EL FUTURO DE LAS ENERGIAS RENOVABLES .......... 42
II.4 CORRIENTES MARINAS, CAUSAS E INFLUENCIAS ......................................... 43
II.4.1 CORRIENTE DEL GOLFO ................................................................................. 45
II.5 CLASIFICACION DE LAS CORRIENTES MARINAS............................................ 46
CAPITULO III TECNOLOGIAS DESARROLLADAS PARA EL
APROVECHAMIENTO DE LAS CORRIENTES MARINAS ....................................... 48
III.1 TECNICAS DE CAPTACION Y POTENCIAL EXTAIBLE DE LAS
CORRIENTES MARINAS............................................................................................ 50
III.3 DISPOSITIVOS DISEÑADOS PARA APROVECHAR LAS CORRIENTES
MARINAS .................................................................................................................... 53
CAPITULO IV POSIBLE APROVECHAMIENTO DE LAS CORRIENTES
MARINAS EN VERACRUZ ......................................................................................... 86
IV.1 ASPECTOS OCEANOGRAFICOS Y VELOCIDAD DE LAS CORRIENTES
MARINAS EN VERACRUZ ......................................................................................... 88
IV.2 CORRIENTES MARINAS A NIVEL COSTA ........................................................ 90
IV.3 CORRIENTES MARINAS A NIVEL CUENCA .................................................... 100
CONCLUSION ........................................................................................................... 107
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 108
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INTRODUCCION
En la actualidad existe un enorme y constante crecimiento de población en todo el
mundo, esto ha llevado a encontrar nuevas y mejores fuentes para generar
energía eléctrica con la finalidad de satisfacer el desarrollo industrial, tecnológico y
sobre todo social que demandan las masas poblacionales.
Sin embargo, el limitado avance y bajo crecimiento económico de algunos países
hace necesaria la búsqueda de nuevas alternativas tecnológicas que puedan
aportar un recurso en su más alto rango de aprovechamiento y a su vez un bajo
costo en cuanto a materia prima utilizada para la producción de energía eléctrica,
es ahí donde pueden aprovecharse los diferentes recursos naturales en diferentes
zonas del planeta.
Si pensamos que la energía se encuentra solamente en el gas, petróleo y carbón
estamos equivocados, es más, el ocaso de los recursos petroleros está llegando a
su fin con el transcurso de los años y es por esta razón, acompañada siempre del
gran daño e impacto ambiental generado por dichos recursos, que es necesario
utilizar nuevas formas de energía abundante, ilimitada y amigable con nuestro
medio ambiente, tal es el caso de la energía renovable, es momento de llevarla de
una fase experimental a una realidad.
El posible agotamiento de los recursos que en hoy día mueven al planeta, los
recursos energéticos fósiles, han hecho a que la ciencia considere el
aprovechamiento de los recursos energéticos renovables, por ejemplo, la energía
del sol, la energía del viento y la energía del mar. Las técnicas de captación eólica
y solar han alcanzado un alto grado de rentabilidad en los presentes años, no
obstante hay un sinfín de maneras de aprovechar estos dos recursos que con el
paso de los años serán más las formas de aprovechar estos tipos de energías.
La disposición universal de los recursos marinos hace que estos sean una gran
fuente para satisfacer la demanda de energía que puede llegar a ocasionar el
agotamiento de los recursos fósiles. La tecnología para aprovechar la energía que
proporciona el mar existen, pero las operaciones que estas implican hacen a que
su extracción no resulte nada fácil. Existe una gran variedad de aprovechar la
energía del mar, las olas, las corrientes oceánicas, los gradientes térmicos, lo
salino del mar y la marea.
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De todas las formas de aprovechamiento antes mencionadas, las que han
alcanzado un alto desarrollo son las que se basan en las olas, el gradiente térmico
y la dinámica de marea, el resto se hallan aun en etapas menos avanzadas, pero
no son nada despreciables.
Cada una de estas posibilidades representa una considerable inversión de capital
y posee sus propias limitaciones y problemas de implementación. Algunas tienen
una producción intermitente, otras necesitan costosos sistemas de
almacenamiento, pero todas deben estar en fase con la infraestructura económicosocial proporcionada por las tecnologías convencionales.
Hablando geográficamente, México se encuentra en medio de dos grandes
océanos, muy pocos son los países en el mundo que cuentan con esta gran
ubicación geográfica, en el caso particular de Veracruz, este estado de la
República Mexicana tiene una gran fuente de energía del Golfo de México, el cual
además de brindar olas y mareas, también es zona responsable del nacimiento de
la corriente del golfo, es por todos estos motivos que nuestro país podría ser un
fuerte candidato para el uso de la energía marina.
Los océanos, ocupando las tres cuartas partes de nuestro planeta son sin lugar a
duda un monstruo potencial de energía presente de diversas maneras, es por eso
que no debemos verlos solo como una fuente importantísima de biomasa utilizable
como generador de combustible, ni como productores de la energía más
importante para el ser humano que es el alimento, sino que también podemos
comenzar aprovechándolos como suministradores de energía mecánica utilizable
para transformarla en electricidad. Desde los cambios de marea debido a los
efectos gravitacionales de la luna y el sol, hasta las potentes corrientes marinas
que yacen en las superficies y profundidades del océano, pueden empezar a ser
aprovechados para el beneficio de la humanidad.
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JUSTIFICACION
En la actualidad México es un país careciente de muchas necesidades básicas las
cuales no han permitido un mayor avance en cuestión tecnológica, algunas están,
pero a muy alto costo muy elevado para la población, es por esta razón que el uso
de nuevas y eficientes tecnologías para la explotación de recursos renovables, sea
la clave para que lleve al desarrollo del país.
La energía proveniente de los mares y océanos es una forma de generar energía
eléctrica con un costo de materia prima nulo, esto se debe ya que toda la energía
se extrae del mar. La necesidad de encontrar energías alternativas ha llevado a la
tarea de desarrollar una serie de dispositivos con los cuales se pueda aprovechar
el potencial de energía marina, entre las que destaca en esta monografía las
corrientes marinas.
Esta monografía está basada principalmente de los diferentes dispositivos que se
han desarrollado para el aprovechamiento de las corrientes marinas en diferentes
partes del mundo.
El primer y segundo capítulo de este trabajo de investigación están destinados a
poner al tanto al apreciable lector acerca de los diferentes tipos de energías
marinas, así como los antecedentes históricos, sus orígenes y zonas donde se
puede tener un mejor aprovechamiento de la energía del mar.
El tercer capítulo hace un enfoque exclusivo a los diferentes dispositivos que se
han desarrollado para aprovechar las corrientes marinas. Se describen cada uno
de los dispositivos de captación, así como los tipos de generadores utilizados
hasta el momento
El cuarto y último capítulo presenta un análisis de los aspectos oceanográficos y el
posible aprovechamiento de las corrientes marinas en el estado de Veracruz, así
como averiguar si este estado cuenta son las condiciones necesarias para el
aprovechamiento de este recurso natural, de igual manera se realizo una breve
investigación de otras entidades de la República Mexicana.
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OBJETIVOS
GENERAL:
Efectuar un estudio y dar a conocer de manera detallada los diferentes tipos de
energías que pueden que se pueden aprovechar del mar, teniendo prioridad por la
energía proveniente de las corrientes marinas que es en lo que está enfocada esta
investigación.
ESPECIFICOS:

Conocer las posibilidades de energía a partir del mar

Conocer el principio de funcionamiento de cada una de las formas de
energías provenientes del mar

Conocer los dispositivos para aprovechar las energías marinas que se han
desarrollado hasta el día de hoy

Conocer si es factible aprovechar las energías en la costa de Veracruz
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CAPITULO I
ANTECEDENTES Y TIPOS DE ENERGIAS
MARINAS
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I.1 ANTECEDENTES
La energía renovable es la energía con la que se pueden obtener diferentes
fuentes para aprovechar la energía que proviene de ellas. Este tipo de energías
son inagotables, como lo son la energía proveniente del sol, la energía
proveniente del aire y la energía de los ríos y océanos.
En este primer capítulo se revisara las diferentes formas en que se expresa la
energía de mares y océanos. El mar cuenta con un sin fin de recursos que hasta
estos días han sido explotados por el hombre, desde mucho tiempo atrás la
energía proveniente del mar ha sido aprovechada de diferentes formas. Para el
día de hoy la fuente energética que mueve al planeta es el petróleo, el petróleo en
un recurso no renovable que en un futuro no muy lejano estará en su agotamiento
pleno. Es por eso la búsqueda de nuevas fuentes que puedan ayudar al hombre a
sobrevivir a esta crisis energética, la búsqueda de energías renovables limpias, las
cuales no tengan impacto en el medio ambiente.
Los mares y los océanos tienen un gran potencial para la generación de energía,
si bien se puede mencionar que existe la posibilidad de aprovechar la energía de
distintas maneras que llevaran a futuro a tener un alto potencial energético en todo
el mundo.
Desde tiempos muy atrás se ha venido estudiando y aprovechando la energía de
los mares y océanos. La energía mareomotriz es un tipo de energía proveniente
del mar, su aprovechamiento se basa principalmente mediante el movimiento de
las aguas causando mareas, este tipo de energía marina lleva ya muchos años de
ser explotada a nivel mundial. Su primera forma de aprovechar la energía
mareomotriz fueron los molinos de mareas, cuyo funcionamiento está basado
principalmente en el aprovechar el movimiento de las corrientes provocadas en
desembocaduras de ríos por la subida y bajada de las mareas, así como también
aprovechan la subida de la marea para llenar depósitos de agua que
posteriormente, cuando baja la marea son liberados los movimientos de los
molinos.
De la misma manera en que se desarrollaron los molinos de mareas, se tuvo una
idea similar para la construcción de las centrales eléctricas mareomotrices, estos
desarrollos estuvieron basados en las ideas del francés Belidor.
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Las teorías que el francés Belidor mencionó para aprovechar la energía de las
mareas tuvieron una gran importancia ya que las ideas que Belidor estableció
acerca de dicha energía fueron de importante ayuda para otros ingenieros
franceses, quienes desarrollaron una central mareomotriz en el estuario de
Avranches, este proyecto fue estudiado hasta el año de 1923, pero le fue tomado
muy poca importancia y fue abandonado.
Hay países que se interesan en el estudio de la energía mareomotriz para la
generación de energía eléctrica. Algunos de estos países son Estados Unidos y
Canadá, quienes realizaron sus primeros estudios en el año de 1919 y
posteriormente se decidieron a instalar una central mareomotriz en la frontera
entre estos dos países.
Los estudios de esta central mareomotriz entre estos dos países fracasaron y
cuando nuevamente dio marcha este proyecto, se pensó en construir dos
centrales mareomotrices de una potencia de 500 MW, que trabajarían en conjunto
con una central hidroeléctrica de 750 MW. Posteriormente Canadá realizo nuevas
investigaciones en el año de 1965 bajo la supervisión de ingenieros franceses, con
estas investigaciones realizadas se instaló una central de potencia en la bahía de
Minas Basin, proyecto el cual denominaron Proyecto Sogreah.
Estos proyectos no tuvieron gran éxito, ya que por esos tiempos se tenía más
interés por el petróleo, el cual pensaban que era la forma más factible de generar
energía, dado en sus altos precios y su inestabilidad, esto llevo a buscar una
forma de energía alternativa más rentable, le energía mareomotriz, una energía
alternativa del futuro ya que es una energía inagotable y de muy alto
aprovechamiento.
Otro tipo de energía marina el cual tiene también una gran importancia y un alto
potencial de aprovechamiento es la energía undimotriz, este tipo de energía tiene
como finalidad el aprovechamiento de la energía cinética producida por las olas.
En el año de 1985 Noruega instalo en sus costas cerca de Bergen un dispositivo el
cual combinaba una columna de agua oscilante con un sistema propio,
denominado canal rematado en punta.
Varios países se han interesado por esta manera de generar energía eléctrica,
algunos de estos países son Estados Unidos, Australia, La India, China, Suecia y
Japón están trabajando para poner en marcha diferentes proyectos aprovechando
el gran recurso que tienen en sus costas.
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También cabe destacar que el gradiente térmico del mar es una gran forma de
emplear la energía del mar, esta forma de aprovechar la energía de las
temperaturas de aguas marinas se viene estudiando desde que en el siglo XIX el
físico francés Jaques Arséne d’Arsonval estudiara por primera vez la energía del
gradiente térmico.
La idea de Jaques Arséne d’Arsonval fue considerada como una propuesta, hoy
en día este proceso de aprovechar la energía está siendo remontada por
diferentes empresas en el mundo. A principios de los años 50’s se realizaron
grandes avances, tanto teóricos como también técnicos, esto fue obra del
ingeniero Nizery.
La empresa francesa Societé Energie des Mers y el gobierno francés aportaron
económicamente para el estudio de la instalación en tierra firme en Abidjan, Costa
de Marfil, una central para la producción de agua desalinizada alimentada esta con
la energía térmica de los océanos, con dos módulos, para la producción de 3.5
MW cada uno aprovechando el gradiente térmico de 20ºc.
FIGURA 1.- PROYECTO DE LA CENTRAL DE ABIDJAN CETO V.
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
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Respecto a los antecedentes que traen consigo la energía de las corrientes
marinas el cual es el tema en el cual está basado este trabajo, aun no se tienen
datos o inicios exactos de las fechas ni de los primeros personajes que
comenzaron a promover este medio de energía. El conocimiento actual sobre las
corrientes marinas se basa parcialmente en los registros y mapas de los antiguos
navegantes, quienes observaron que las grandes corrientes alteraban las rutas
que ellos trazaban para sus navíos de vela.
El investigador Matthew Fontaine Maury de la armada de los Estados Unidos,
preparó las primeras cartas sobre las corrientes mundiales, basándose en esas
observaciones. Por otro lado, después de años de investigación y un extenso
estudio acerca de las circulaciones oceánicas, finalmente se determina una de las
corrientes más importantes del mundo conocido como la Corriente del Golfo, la
cual transporta grandes cantidades de agua y calor desde las regiones tropicales
de América hasta Europa.
Fue descrita por Benjamín Franklin quien en 1762 la señala en una carta de
navegación y le da por primera vez este nombre.
FIGURA 3.- PRIMER MAPA DE LA CORRIENTE DEL GOLFO
Fuente: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2
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I.2 EL MAR COMO FUENTE DE ENERGIA
El 70% de nuestro planeta está cubierto por agua de los mares y océanos, el ser
humano ha venido aprovechando desde tiempos remotos todos los recursos que
el mar ofrece, la pesca, la navegación, la extracción de petróleo…etc. Es por eso
que se puede decir que el mar es una fuente muy importante mundialmente.
Como se ha mencionado anteriormente, el mar es una fuente muy importante de
energía ya que su alto potencial puede tener una mayor importancia en el
aprovechamiento de este. Se espera que para el año 2040 el mar este
considerado como la fuente más grande de energía ya que cuenta con una
diversidad de formas de aprovechar la energía provenientes de las olas, el
gradiente térmico, las corrientes marinas, las mareas.
El importante crecimiento de población ha llevado a que se encuentren nuevas
alternativas para la generación de energías limpias mediante recursos renovables,
esto ha provocado que diversas empresas y países se dieran a la tarea de buscar
la manera de aprovechar la energía de los mares.
La energía potencial que tienen los océanos, están principalmente concentradas
en las corrientes marinas, ya que estas llevan grandes desplazamientos de aguas
a lo largo de todo el planeta, esto es de enorme importancia ya que la trayectoria
que recorren las corrientes marinas llevan a su paso diferentes tipos de nutrientes
que sirven para la vida marina y a su vez pueden ser aprovechadas por el hombre
con dispositivos que permitan la producción de energía eléctrica.
El planeta Tierra está teniendo un cambio radical o cambio de era, que
necesariamente y como siempre ha sucedido, será distinta la forma en que se
produce, transmite y consume energía, es por eso que los océanos toman un gran
papel energético para el futuro, se puede predecir que para la siguiente década,
ya se contaran con diversos prototipos capaces de satisfacer las necesidades que
se presentaran para entonces.
Actualmente el aprovechamiento de las energías marinas es mínima, aun su
aprovechamiento es divergente, conforme pasan los años, se han ido realizando
una importante variedad de prototipos para el aprovechamiento de la energía
oceánica.
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I.3 EL APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA DEL MAR
Uno de los descubrimientos más grandes que el ser humano ha hecho, es
descubrir la electricidad, desde que se comenzó a utilizar la búsqueda para el
abastecimiento energético no ha hecho nada que crecer, y su producción se ha
multiplicado de una manera bastante factible. Hasta estos días se han venido
utilizando y aprovechando todas las fuentes de energía que nos brinda.
La necesidad de encontrar nuevas formas para generar energía eléctrica ha hecho
que países propietarios de fuentes de energía hayan tenido un importante
aumento tanto económicamente como también energéticamente. La energía
eléctrica ha tenido un enorme avance, en la mejora de vida y en el avance
tecnológico de la humanidad, no obstante un paso decisivo seria encontrar una
fuente de energía inagotable la cual pudiera abastecer toda la energía eléctrica
que precisáramos.
En el mar es donde se encuentra la fuente| de energía más grande al alcance del
hombre y que al día de hoy es factible su aprovechamiento para la demanda de
energía eléctrica.
Una de las características más relevantes que nos ofrece el mar es su densidad
(1027 ⁄ ), que es mayor que la densidad del agua de los ríos (1000 ⁄ ), y
mucho mayor que la densidad de cualquier otro tipo de energía.
Si se analiza en los millones de litros de agua que se mueven a diario en los
mares y océanos del mundo, se puede dar una idea de la gran cantidad de
energía que estos almacenan, no se puede decir lo mismo de otras energías, un
ejemplo muy certero es el de la energía eólica, los aerogeneradores no están
siempre en movimiento ya que para que estos funcionen necesitan una velocidad
mínima del aire.
Sin duda alguna, el potencial energético de los mares es un potencial enorme e
incomparable con el potencial de otras energías. Existen diversas formas de
aprovechar la energía del mar, las cuales tienen el mismo fin, satisfacer las
necesidades que hoy en día se presentan.
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I.4 ENERGIA MAREOMOTRIZ
Este tipo de energía se debe a la atracción gravitatoria de la luna, el Sol y la
Tierra. La energía mareomotriz es la energía que aprovecha las mareas, la
diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al
movimiento natural de las aguas (ascenso o descenso), acompañados de algunos
mecanismos de canalización y deposito, obteniendo movimiento en un eje al cual
se acopla un alternador transformando la energía mareomotriz en energía
eléctrica. Esta es la forma más común de aprovechar estos tipos de energía.
Figura 4.- formas en las que se originan las mareas
Fuente.- http://es.libros.redsauce.net
La energía mareomotriz es una energía renovable inagotable y limpia, ya que en la
trasformación de energía no se producen contaminantes de ningún tipo, sin
embargo los costos de las centrales mareomotrices son muy altos, esto ha
impedido un desarrollo notable de este tipo de energía.
La limitación para la instalación de estas centrales no solo son los altos costos que
estas puedan tener, también otra de las limitaciones que impiden el desarrollo de
las centrales mareomotrices es el alto impacto ambiental que generan.
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Los molinos de marea fueron las primeras centrales que aprovecharon la energía
mareomotriz, fueron abundantes en las costas europeas a partir del siglo XI, hasta
el día de hoy existen algunos de estos tipos de molinos de mareas que se
encuentran en funcionamiento.
Figura 5.- molino de marea situado costas de Irlanda del norte
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
1.4.1 METODOS DE GENERACION DE LA ENERGIA
Existen una variedad de métodos para aprovechar la energía mareomotriz, estas
se pueden clasificar en tres grupos:
Generación de la corriente de marea.- Esta forma de aprovechar la energía
mareomotriz se basa principalmente en utilizar la fuerza del agua para el
movimiento turbinas las cuales son encargadas de generar energía. Una ventaja
que tiene esta forma de aprovechar la energía mareomotriz son sus bajos costos
de instalación y su bajo impacto ambiental ya que no varía el nivel del agua.
Presa de marea.- Esta forma de aprovechar la energía se basa en la forma que
las presas aprovechan las diferencias de alturas que las aguas pueden tener, ya
sean mareas altas o mareas bajas y con esto generar energía por la diferencia de
la energía potencial. Las presas para aprovechar la energía mareomotriz pueden
estar situadas en estuarios, donde se es aprovechada toda la energía cinética sin
tener perdidas en los laterales. Las principales desventajas de estos sistemas son
sus altos costos, su limitación para poder instalarlas en el mundo y por sus
consecuencias ambientales.
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Energía mareomotriz dinámica.- Este es un método que aun no se ha puesto en
uso, es aun un método teórico el cual propone realizar presas muy largas de
aproximadamente de 30 a 50 kilómetros, estas estarán situadas hacia a fuera de
los océanos y mares. Estas presas pueden generar de 6 a 17 GW anuales. Su
principal desventaja de este método es su limitación en el rango de países donde
podría ser instalado.
Figura 6.- central mareomotriz de la rance
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
1.4.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA MAREOMOTRIZ
Ventajas
Algunas de las ventajas que presenta este tipo de energía: que es una energía
autorrenovable, es una energía que no contamina al medio ambiente, esta energía
no es ruidosa al aprovecharla.
Desventajas
Algunas de las desventajas que presenta esta energía son el impacto visual y
estructural sobre las costas que las centrales mareomotrices tienen, el traslado de
la energía producida es muy costoso, ya que la inversión inicial de este tipo de
centrales tienen un elevado ingreso económico.
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1.5 ENERGIA UNDIMOTRIZ
La energía undimotriz o energía de las olas, es la energía que como su nombre lo
indica, es la que se origina con el movimiento de las aguas de los océanos y
mares provocando las olas. Las olas son el resultado de la combinación de los
vientos sobre la superficie de las aguas en los mares y océanos. Existen lugares
⁄
donde se pueden extraer hasta 70
, energía proveniente del movimiento
oscilatorio de las aguas de los océanos.
Este tipo de energía marina tiene menos desarrollo que la energía mareomotriz y
maremotérmica, pero su potencial es igual de alto. Desde el año de 1799 el
francés Girard descubrió la forma de explotar la energía de las olas, desde
entonces se ha venido aprovechando la energía, desarrollando distintos prototipos
los cuales utilizan el potencial de los elementos flotadores para transformar la
energía mecánica en energía eléctrica mediante la comprensión de fluidos que
son enviados a una turbina acoplada a un generador eléctrico.
Las plantas undimotriz también denominadas olamotriz, están constituidas
generalmente una cierta cantidad de dispositivos, estos dispositivos generan la
energía eléctrica en energía alterna, en un mismo equipo es transformada la
energía continua de todos los equipos y esta ser enviada mediante un único cable
submarino a una estación transformadora de corriente directa a corriente alterna.
La energía undimotriz está en una etapa de desarrollo comercial ya que aun la
mayor parte de sus dispositivos son prototipos en etapa de pruebas. El dispositivo
Pelamis, es un dispositivo realizado para el aprovechamiento de dicha energía,
este dispositivo es el más avanzado.
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I.5.1 METODOS DE GENERACION DE LA ENERGIA
La mayoría de los dispositivos desarrollados para aprovechar dicha energía se
han llevado a cabo en el Reino Unido, España, Gran Bretaña y Portugal. La
mayoría se encuentran en etapa experimental y muy pocos de ellos en estado
comercial.
Dispositivo Pelamis.- Este dispositivo es llamado así por su forma de serpiente
marina, estos dispositivos se encuentran instalados en su mayoría en las costas
de Portugal, tiene una longitud aproximada de 140 m y un diámetro de 3.5 m. Este
dispositivo está compuesta de una serie de cilindros que flotan, estos cilindros se
encuentran unidos mediante articulaciones en forma de pistones que comprimen
al fluido, cuando estos pistones liberan el fluido extraído hace funcionar a una
turbina la cual está conectada a un generador eléctrico.
La energía eléctrica generada por este dispositivo se envía mediante un cable
submarino a la costa, su potencial promedio está estimado entre los 750 Kw, esta
energía sirve para abastecer 500 hogares aproximadamente.
Figura 7.- dispositivo Pelamis
Fuente: www.textoscientificos.com
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Dispositivo Mitruki.- Esta es una central que se inauguro en el 2011, este
sistema está conformado por una columna de agua oscilante, este equipo es único
y se encuentra situado en la costa de España. Este equipo se basa en el
aprovechamiento de las olas sobre una cordillera que genera el desplazamiento
del aire contenido en un ducto, el agua asciende y desciende produciendo un
desplazamiento del aire contenido, al ocurrir todo este proceso se acciona una
turbina la cual genera energía.
Esta central tiene una potencia de 300 Kw y ocupa 100 metros de cordillera.
Figura 8.- central undimotriz Mitruki
Fuente: www.textoscientificos.com
Actualmente Inglaterra pretende unirse a la ejecución de proyectos de este tipo,
aunque ya Inglaterra ha llevado a cabo proyectos capaces de producir una
potencia de 7.4 MW, la finalidad de este país es en un futuro producir 23 MW
instalados.
En América Latina, el país más desarrollado en cuanto al aprovechamiento de la
energía marina es Brasil, ya que ha desarrollado y probado un prototipo
desarrollador de ondas en Rio de Janeiro. Lo mismo está haciendo Chile y Perú,
están investigando y analizando la posibilidad de desarrollo de algunos prototipos,
aunque aún no han concretado ningún dispositivo.
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Boya con movimiento vertical.- Estos dispositivos han sido diseñados para ser
instalados alejados de la costa, donde las ondas no rompan o deterioren estos
equipos. Estos equipos disminuyen el impacto visual ya que estos son instalados
por debajo de la superficie del mar a una distancia de 1 a 4 kilómetros alejados de
la costa.
Estos dispositivos se tienen una potencia de 20 Kw y ocupan una superficie de
225
cada uno. Un parque de este tipos de dispositivos está estimado que
tendrá una potencia de 2MW y esta energía podrá abastecer a 5000 hogares.
Figura 9.- Boyas con movimiento vertical
Fuente: www.textoscientificos.com
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I.4.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA UNDIMOTRIZ
Ventajas
Algunas de las ventajas más importantes de este tipo de energía es que es una
energía muy limpia con el medio ambiente ya que a la hora de generar energía
con los equipos que cuenta una central undimotriz no genera desechos y no tiende
a derramar algún desecho químico al medio marino.
Es una energía muy segura ya que no produce combustión ni explosiones de
ningún tipo durante su aprovechamiento. De igual manera que la energía solar y la
energía del aire, este tipo de energía es totalmente gratuita en su captación.
Desventajas
La mayoría de estos dispositivos tienen impacto visual y estructural sobre el
paisaje costero, ya que sus instalaciones en las costas o a las que se encuentren
cercanas a ésta, producen un impacto visual en los paisajes. La instalación del
cableado para trasladar la energía a las costas es bastante costosa. También la
alta salinidad de las aguas puede producir una alta corrosión en las instalaciones
de estos equipos así como también este tipo de instalaciones pueden ser
afectadas por diferentes poblaciones marinas.
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I.6 ENERGÍA MAREMOTERMICA
Este tipo de energía se basa principalmente en el aprovechamiento de la
diferencia de temperaturas que existe en la superficie del mar, para aprovechar
este tipo de energía es recomendable que haya una diferencia de 20 ºC y su
profundidad no puede ser mayor a los 100 metros. El lugar donde existe mayor
aprovechamiento de este tipo de energía por la diferencia de temperaturas del mar
es en la zona del Ecuador. Este tipo de energía también es conocida como
Conversión de Energía Termica-Oceanica (C.E.T.O).
La forma de aprovechamiento de este tipo de energía está basado en el
calentamiento del agua de la superficie del mar, la cual evaporiza un líquido que
normalmente se encuentra en estado de ebullición, a como el liquido se va
calentando este genera vapor lo que hace que una turbina se mueva y genere
energía eléctrica, por último el agua fría del mar se utiliza para que el vapor vuelva
a el estado liquido.
Como los combustibles convencionales o combustibles fósiles se están volviendo
cada vez más costosos y en su mayoría, menos disponibles, se están realizando
diversos estudios con el fin de mejorar la eficiencia térmica con el fin de utilizar
técnicas que incluyan el uso de ciclos combinados.
El rendimiento de una maquina térmica está limitado por el ciclo de Carnot, una
maquina de Conversión de Energía Termica-Oceanica, evoluciona con las
temperaturas aproximadas de =30ºC y
=4ºC, esta máquina conforme a estas
temperaturas tendría un rendimiento del 8.6%, un rendimiento meramente teórico
ya que al ser operada esta máquina con estas temperaturas tendría un
rendimiento del 4 % lo el cual se reduciría por lo que para la generación de
energía en MW se tendrían que utilizar grandes cantidades de agua del océano.
Formula 1.- fórmula para la eficiencia de una maquina térmica
Fuente http://es.libros.redsauce.net
25
FIME UV
I.6.1 METODOS DE GENERACION DE LA ENERGIA
La principal forma de generar energía eléctrica mediante el aprovechamiento del
gradiente térmico del mar son las centrales maremotermica, estas centrales están
basadas en un sistema capaz de aprovechar la temperatura del mar para generar
energía eléctrica. Es una maquina térmica la cual aprovecha la temperatura de las
aguas de la superficie de los mares y la utiliza como fuente de calor, mientras
tanto la el agua extraída de las profundidades es utilizada como refrigerante.
Una central maremotermica está constituida principalmente por un evaporador,
una turbina, un condensador, tuberías y bombas, cable submarino el cual se
encarga de llevar la energía producida a las costas, una estructura fija o flotante y
un sistema de anclaje.
Finalmente, las centrales maremotermica no solo pueden utilizarse para la
producción de energía eléctrica, sino para muchas otras actividades más como lo
pueden ser: la producción de agua potable, así como la acuicultura, que por el
agua de las profundidades es más rica en nutrientes para el ecosistema marino,
esta pueda desarrollar diferentes especies marinas.
Figura 10.- central maremotermica ubicada mar adentro
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
26
FIME UV
I.5.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA MAREMOTERMICA
Ventajas
Algunas de las ventajas que tiene este tipo de energía son que es un tipo de
energía totalmente renovable y limpia ya que estas centrales aprovechan el agua
del interior y de la superficie del océano como un combustible fósil así mismo
ayuda a la menor utilización de combustibles fósiles. Tiene una gran ventaja esta
energía ya que al ser aprovechada en una central maremotermica esta produce
energía eléctrica así como agua potable
Desventajas
Así como este tipo de energía tiene ventajas muy favorables para los ecosistemas
y la humanidad, también tiene sus desventajas. Las instalaciones de plantas
maremotermica en la costa, pueden dañar los arrecifes, un inconveniente bastante
resaltante es que la necesidad de que exista una diferencia constante de
temperaturas en las aguas son una de las razones por la cual este tipo de energía
no ha tenido un desarrollo aceptable.
27
FIME UV
I.7 ENERGIA OSMOTICA
La energía osmótica, también conocida como energía azul, este tipo de energía se
basa en la mezcla de agua dulce proveniente de los ríos con agua salada de los
océanos. Se puede obtener energía eléctrica mediante al juntar al agua salada
con el agua dulce aplicando la electrodiálisis inversa o membrana.
El proceso de este tipo de energía es uno de los más sencillos, ya que utiliza una
cámara separada por una membrana semipermeable, el proceso que se lleva a
cabo entre el agua salada y el agua dulce se le denomina presión osmótica
retrasada el cual consiste en que la sal de agua marina pase por la membrana
generando un aumento de presión en el lado del agua salada. La energía que
resulta de esta presión del agua se utiliza para mover una turbina, la turbina está
conectada a un generador el cual se encarga de generar energía eléctrica. Este
proceso genera un residuo el cual se le denomina salobre, el cual tiene más sal
disuelta que el agua dulce pero menos que el agua de mar.
Las plantas osmóticas pueden instalarse en lugares donde haya una
desembocadura de agua dulce hacia el mar, teniendo en cuanta que la zona
donde se vayan a instalar este tipo de centrales, se concentre un alto grado de
salinidad para que pueda darse este fenómeno.
Esta nueva energía azul permite generar energía eléctrica de una manera limpia y
saludable para el medio ambiente, haciéndola considerar como una energía
renovable, al contrario de otras energías marinas, esta energía no se ve afectada
por condiciones meteorológicas y puede producir energía eléctrica sin ningún
inconveniente que la interrumpa.
28
FIME UV
I.6.1 METODOS DE GENERACION DE ENERGIA
La energía maremotermica tiene un gran potencial de aprovechamiento,
actualmente hay una planta de energía osmótica en funcionamiento en Noruega
situada en Tofte, la cual genera 1700 Twh al año, esta planta abastece
prácticamente la mitad de la Unión Europea.
Figura 11.- central osmótica de Tofte, noruega
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
Técnicamente este tipo de energía no se puede encontrar en todo el mundo ya
que el agua dulce no tiene contacto en todo punto de desembocadura con el agua
del mar.
No se tienen datos relevantes acerca de esta central osmótica ya que fue
inaugurada en el año 2011, se espera que tenga un gran potencial energético y
que abastezca más del 50 % de consumo energético de la Unión Europea.
29
FIME UV
I.6.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGIA OSMOTICA
Ventajas
Unas de las ventajas más importantes de este tipo de energía es que no tienen
dependencia de Sol o viento, simplemente depende de la disponibilidad de agua
dulce y agua salada, que a su vez ambas tengan un flujo constante. Es una
energía totalmente limpia así como también tiene un muy bajo impacto ecológico
lo cual beneficia a los ecosistemas marinos. Tienen un impacto visual mínimo, ya
que estas plantas pueden ser construidas completamente bajo Tierra, su proceso
de generación de energía está diseñado para no afecte a los ríos, a sus
desembocaduras o a el mismo océano.
Desventajas
Un inconveniente o desventaja que pueden tener estas centrales es que las
membranas que utilizan tienen un precio muy elevado lo que hace que se invierta
mucho al darle mantenimiento a estas centrales
30
FIME UV
CAPITULO II
ZONAS CON POTENCIAL DE ENERGIAS
MARINAS
31
FIME UV
El océano desempeña una importante labor en la vida de los seres vivos, estudios
realizados mencionan que la vida empezó a partir del medio marino, fue aquí
donde se formaron las primeras células.
Uno de los aspectos que hace que los océanos y mares del planeta, es la energía
que producen, ya que es energía renovable, gratuita y limpia. Son pocos los
lugares que cuentan con las características para el aprovechamiento de las
diferentes energías que el mar ofrece. Muchos sitios son los adecuados para
aprovechar la energía de los mares, pero desafortunadamente no todos estos
sitios pueden ser instaladas o desarrolladas prototipos capaces de aprovechar la
energía que nos ofrece el mar, primeramente por la economía, ya que es diversa
en todos los países del mundo, y segundo, los problemas ambientales que pueden
presentar cada uno de estos países.
Como se ha mencionado en el capitulo anterior, existen varias formas de
aprovechar la energía del mar, por lo tanto si existen varias formas de aprovechar
esta energía, existen varios puntos en los cuales se pueden aprovechar este
recurso natural renovable, así como el potencial que pueden tener en los diversas
zonas marinas.
En este capítulo se realizara una investigación a fondo acerca de las zonas con
alto potencial marino para su aprovechamiento así como el estudio de los tipos de
corrientes marinas.
32
FIME UV
II.1 ZONAS CON ALTO POTENCIAL ENERGETICO MARINO
Una de las principales características que hacen al océano como una fuente de
energía incomparable, que es una fuente de energía renovable e inagotable,
limpia y que en comparación con otras energías renovables como la eólica o la
solar, no depende de factores climáticos
Son pocos los lugares en el planeta que tienen las características adecuadas para
aprovechar las distintas formas de energía que presentan los mares, por ejemplo,
para que sea viable la instalación de algún dispositivo que aproveche las olas del
mar es necesario que la zona donde se instalaran deben tener una excelente zona
geográfica donde se tenga la facilidad de construir un dique el cual aproveche
grandes cantidades de agua.
Diferentes compañías, han investigado diversas formas para aprovechar la
energía del mar, así como el estudio de lugares donde se puedan instalar
diferentes dispositivos para aprovechar la energía del mar.
Figura 11.- zonas con potencial energético marino
Fuente: www.tecnalia.info
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1. Siberia
11. Frobisher Bay, Canada
2. Inchon, Korea
12. England
3. Hangchow, China
13. Antwerp, Bélgica
4. Hall's Point, Australia
14. LeHavre, Francia
5. Nueva Zelanda
15. Guinea
6. Anchorage, Alaska
16. Gujarat, India
7. Panamá
17. Burma
8. Chile
18. Río Semzha, Rusia
9. Punta Loyola, Argentina
19. Río Colorado, México
10. Brasil
20. Madagascar
Estos son las principales zonas en las que existe un mayor potencial de energía
mareomotriz. Otros sitios con potencial mareomotriz son:
AMPLITUDES EN METROS
8.0
9.0-10.0
12.5
14.0
15.0
18.0
19.5
COSTA
Puerto Peñasco, Sonora, México
Liverpool y Bristol, Inglaterra
Braunaga, La india
Bahía Coiller, Australia
Bahia Mont-Saint-Michelle, Francia
Rio Gallegos, Argentina
Bahía Fundy, Canadá
Tabla 1.- amplitudes de mareas
Fuente: www.tecnalia.info
34
FIME UV
Tabla 2. Emplazamientos más destacados para el desarrollo de centrales mareomotrices.
Fuente: www.tecnalia.info
En México se encuentra una zona en la cual se puede aprovechar la energía
mareomotriz, la zona de Rio Colorado, que está situado en la frontera entre
México y Estados Unidos.
35
FIME UV
Se pretende instalar un pequeño conjunto de plantas mareomotrices, el gobierno
de México ha empezado a realizar trabajos a fondo para verificar que la energía
que existe en este punto de la República Mexicana es realmente factible para su
aprovechamiento.
Figura 12- zona de posible instalación de plantas mareomotrices en México
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
Respecto a la energía que se basa al aprovechamiento de las olas, solo los países
con mayor desarrollo tecnológico y amplios recursos económicos, son los que han
sido capaces de realizar proyectos e investigaciones en referencia a esta energía.
Los principales países que están desarrollando esta energía son: Estados Unidos,
Dinamarca, Irlanda, La India, Japón, Noruega, Portugal, Reino Unido y España.
Se han desarrollado centrales para el aprovechamiento de la energía de olas tanto
en aguas profundas como en aguas poco profundas. En aguas poco profundas,
estas están situadas en profundidades de 10 a 25 metros por debajo de la
superficie del mar. El tipo de plantas que puede ser instalada en estas
profundidades, se basa principalmente en un sistema de columnas oscilantes, se
han desarrollado diversos prototipos de estas plantas en el mundo.
36
FIME UV
POTENCIA TEORICA EN Twh/AÑO EN
AGUAS POCO PROFUNDAS
30
25
28
20
15
MAXIMO
10
11
14
5
0
3
2
5
3
0.5
0.2
2
1
7
5
3
6
4
MINIMO
5
3
Gráfica 1. Principales países que aprovechan la energía undimotriz en aguas poco profundas.
Fuente: zafranet.com con datos de Renewable Energy
Para las plantas que están situadas en aguas profundas, las profundidades que
necesitan este tipo de plantas son de aproximadamente de más de 40 metros,
para este tipos de profundidades existen varios diseños aptos para el
aprovechamiento de la energías undimotriz, y muchos más que aun están en fase
de diseño.
37
FIME UV
POTENCIA TEORICA EN Twh/AÑO EN
AGUAS PROFUNDAS
70
60
64
50
40
30
43
20
10
0
MINIMO
32
8
5
18
12
1.4
7
4
21
16
9
18
16
12
10
MAXIMO
0.9
Gráfica 2. Principales países que aprovechan la energía undimotriz en aguas profundas.
Fuente: zafranet.com con datos de Renewable Energy
Se ha mencionado anteriormente que también se puede aprovechar la energía del
mar en zonas donde exista una diferencia de temperaturas de 20°C entre el agua
de la superficie del mar y el agua de una determinada profundidad, es decir, la
energía maremotermica.
En las zonas situadas en los trópicos, la temperatura varía en función de su
profundidad, esto permite que se formen tres capas.
-
La capa superficial, de 100 a 200 metros de espesor, su principal función de
esta capa es reunir todo el calor solar posible con temperaturas entre los
25°C y 30°C.
-
Capa intermedia, se encuentra situada entre los 200 y 400 metros de
profundidad en el océano, en ella hay una variación rápida de temperatura
que a su vez actúa como una barrera térmica entre las capas superior y
profunda
38
FIME UV
-
Capa profunda, en esta ultima capa la temperatura disminuye suavemente
hasta alcanzar 4°C en 1000 metros y 2°C en 2000 metros de profundidad.
Por lo tanto, se puede decir que en los mares tropicales hay una diferencia de
temperaturas, entre la superficie y una profundidad de 1000 metros existe una
diferencia de 18°C a 20°C, con esta diferencia de temperaturas podrían
aprovecharse para accionar una maquina térmica de vapor.
Grafica 3.- Variación de la temperatura con la profundidad
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
La conversión de energía térmica que existe en el océano puede ser aprovechada
con la diferencia de temperaturas que existe entre el agua de la superficie del mar,
con el agua de la capa más profunda, esta diferencia de temperaturas es más
sensible en las zonas tropicales donde se alcanzan por lo general los 20°C entre
la superficie del mar y 500 metros de profundidad, estas regiones solo existen en
las latitudes cercanas al Ecuador.
Las zonas donde se encuentran las diferencias más grandes de temperatura es en
la zona occidental del Océano Pacifico, así como también son satisfactorios las
zonas del este y oeste de Centroamérica, algunas áreas de las costas de Estados
Unidos y el oriente de Florida.
39
FIME UV
Figura 13.- Zonas térmicas más importantes en regiones ecuatoriales y subtropicales
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
II.2 ASPECTOS AMBIENTALES
Una de las principales causas por la cual no se han podido llegar a la cima en
cuanto a las diversas tecnologías para el aprovechamiento de la energía marina,
es el impacto ambiental que estas pueden tener. Es importante aprovechar nuevas
energías alternativas renovables que puedan ocupar el lugar de los combustibles
fósiles, pero de igual manera, es importante aprovechar estas energías marinas
sin dañar al ecosistema.
Hasta el día de hoy se han generado diversas tecnologías para aprovechar la
energía que nos brinda el mar, por ejemplo, la energía de las mareas, esta energía
como la energía eólica y la energía solar, evitan la contaminación ya que sus
dispositivos al hacer trabajo de aprovechamiento no queman ningún tipo de
combustible y no agotan ningún recurso natural.
Pero también existe preocupación con respecto a las plantas de energía de las
mareas, ya que este tipo de plantas ponen en peligro a las aves y a las especies
marinas por el cambio que estas ejercen en el ecosistema y la acumulación de
contaminantes que esta desecha.
40
FIME UV
Es importante que cada vez que se inicie un proyecto de tal tipo, se tomen las
medidas necesarias para no alterar los ecosistemas marinos, ya que el mar no
solo sirve como fuente de energía, sino también como una gran fuente de recursos
alimenticios para muchas personas.
Con respecto a la energía proveniente de las olas, cabe destacar que a diferencia
de la energía que se genera mediante combustibles fósiles, este tipo de energía
no produce sustancias nocivas para el ecosistema marino ya que las olas son una
fuente de energía renovable constante, el aprovechar la energía que tienen las
olas elimina el peligro de agotar los recursos naturales.
La energía de las olas es una energía potencialmente más valiosa que la energía
como fuente de energía, las olas se desarrollan en forma gradual en grandes
distancias y largos periodos de tiempo, además tienen una gran ventaja, después
de que el viento que las ha creado se ha ido estas permanecen aún un largo
tiempo. Varias de las tecnologías actualmente disponibles para su
aprovechamiento, están en fase de desarrollo, pero son tecnologías muy
prometedoras y pueden llegar a formas parte del futuro suministro de energía
eléctrica.
Analizando a la energía maremotermica, también existen varios aspectos
ambientales de una central CETO, los cuales tienen que ver principalmente con la
liberación de químicos al mar. Este problema se presenta en las centrales de ciclo
cerrado, es estas centrales existe el escape de residuos los cuales son liberados
en las aguas del mar o bien, puede ser liberado dentro de la tierra si es que la
central tiene su base ahí.
La descarga de agua templada o fría en el agua circulante de este sistema con
una temperatura diferente representa una preocupación. En la actualidad, la
tecnología que se tiene permite a los desarrolladores liberar agua a una
temperatura apropiada, así que no necesariamente es un problema si estas aguas
se manejan con propiedad.
Por último, las centrales CETO afectan la vida marina, algunos huevecillos o
larvas pueden quedar atrapados en el sistema, lo que puede afectar la distribución
local de estas especies.
41
FIME UV
II.3 ENERGIAS MARINAS, EL FUTURO DE LAS ENERGIAS RENOVABLES
Desde hace ya mucho tiempo, aproximadamente 200 años, el manejo por parte
del hombre de formas de energía de mayor densidad como la leña, el carbón,
luego el petróleo y ahora el gas natural han brindado con la tecnología de
conversión de calor en trabajo mecánico y la energía.
Afortunadamente el ser humano nunca se queda estancado en cuanto a
necesidades energéticas, siempre ha impulsado con base a sus necesidades, la
búsqueda de alternativas para la creación de energía, como lo hizo con la energía
solar, con la energía del viento y la energía del mar. Desafortunadamente con el
paso de los años, el hombre ha venido acabando con los bosques, quemando el
carbón y el petróleo, arrojando a la atmosfera dióxido de carbono y otros gases
que atrapan el calor más rápido que las plantas y que la aguas del mar.
Actualmente son los recursos fósiles son los que mueven al planeta, se utilizan
para el transporte, para la generación de energía eléctrica, etc. Hoy en día, el
modelo que estábamos acostumbrados a seguir está en riesgo por dos simples y
sencillas razones. La primera, el petróleo, es el principal recurso del cual se
derivan la mayor parte de los otros combustibles, se está escanciando, sus
reservas y segunda, el calentamiento global. Existen varias teorías que mencionan
que antes de que culmine el siglo XXI, las reservas de petróleo y gas natural
llegaran a su fin.
En el presente es común utilizar los recursos fósiles los cuales son el equivalente
al 97% de la energía primaria que consume todo el mundo, del cual el 38% es
carbón, el 40% es petróleo y el 19 % es gas natural. Existe la posibilidad de
generar energía eléctrica sin utilizar los recursos fósiles.
El mar es una fuente de energía muy interesante, su potencialidad energética es
abundante por sus diversas formas en las que se puede aprovechar su energía.
Una de las formas de energía a estudiar más afondo en este trabajo, es la energía
de las corrientes marinas, este tipo de energía no es nuevo su aprovechamiento,
sin embargo, esta en un 40% de su desarrollo lo que la hace una energía en pleno
crecimiento ya que con los dispositivos que se han implementado hasta el día de
hoy hay un abastecimiento considerable de energía, conforme a la madurez de la
tecnología, se irán implementando nuevos prototipos para su aprovechamiento.
42
FIME UV
II.4 CORRIENTES MARINAS, CAUSAS E INFLUENCIAS
Los estudios realizados han demostrado que las corrientes marinas son sin duda
alguna, una fuente de energía con un alto aprovechamiento para la generación de
electricidad. Se han desarrollado una variedad de dispositivos que demuestran
que si es posible la explotación de este tipo de energía a nivel industrial. En
Europa se han identificado varios lugares en los que puede ser aprovechada la
energía de las corrientes marinas, las zonas más prometedoras para su
aprovechamiento están situadas en Reino Unido, Irlanda, Francia, España, Italia y
Grecia. En estos países se realizaron una serie de investigaciones las cuales
⁄
arrojaron que es posible extraer un potencial de 10
aproximadamente.
Cabe destacar que las corrientes marinas tienen una gran importancia ya que al
ser una energía casi ilimitada, constante, renovable y limpia, tienen un alto
potencial en comparación con la energía eólica.
Viento de 15
⁄
⁄
Corrientes marinas de
⁄
Corrientes marinas de
⁄
⁄
⁄
Una de las funciones de las corrientes marinas es que estas modifican los climas
de todo el planeta, ya que existen corrientes cálidas y corrientes frías. Las
corrientes cálidas son las encargas de llevar la temperatura caliente a las zonas
frías aumentado la temperatura de los lugares por donde pasan, en cambio, las
corrientes frías, estas se mueven hacia zonas donde el agua tienen temperaturas
altas y dan lugar a temperaturas más bajas.
43
FIME UV
Principales Corrientes en el mundo
Figura 14.- Principales corrientes marinas cálidas y frías
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
1 Corriente del Labrador
2 Este de Groenlandia
3 Corriente del Atlántico Norte
4 Corriente del Golfo
5 Corriente Ecuatorial Norte
6 Corriente Ecuatorial Sur
7 Corriente del Brasil
8 Corriente de Benguela
9 Corriente Circumpolar Antártica
10 Corriente de Humboldt o del Perú
11 Corriente del Este de Australia
12 Corriente Ecuatorial Norte
13 Contracorriente Ecuatorial
14 Corriente Ecuatorial Sur
15 Corriente de Kuro-Shivo o del Japón
16 Corriente Subártica Oyashio
17 Corriente del Oeste de Australia
18 Corriente de las Agujas (Índico)
19 Corriente de California
20 Corriente de Alaska
44
FIME UV
II.4.1 LA CORRIENTE DEL GOLFO
Esta corriente es una corriente muy importante en nuestro país para la generación
de energía, la corriente del Golfo forma parte de la circulación oceánica de aguas
del Océano Atlántico. El origen de esta corriente se basa en el, transporte de
aguas cálidas de la zona de Florida, hacia el noroeste. Esta corriente comienza su
trayectoria a partir de la zona del Golfo de México teniendo un recorrido a través
de Florida y siguiendo sus pasos, esta tiene su seguimiento a través de las costas
de Estados Unidos donde se separa del continente hacia aguas más profundas
hasta llegar a Europa donde toma el nombre de Corriente del Atlántico, esta
corriente es considerada como un sistema de una sola corriente.
La corriente del Golfo tiene un ancho de aproximadamente 150 Km y una
profundidad de 800 y 1200 metros dependiendo de las zonas en las que va su
⁄
curso, la máxima velocidad que esta corriente alcanza es de 2
. La
temperatura de las aguas de esta corriente varía debido al contacto con aguas
frías del norte y aguas cálidas del sur.
Figura 15.- Imagen de la corriente del Golfo
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
La corriente del Golfo lleva un caudal mayor que el resto de las corrientes del
⁄
mundo, al acercarse a Irlanda lleva un caudal de 150 millones
, al llegar a
Europa, esta corriente se divide en otras corrientes menos caudalosas con apenas
⁄
10 y 20 millones de
por segundo.
45
FIME UV
II.5 CLASIFICACION DE LAS CORRIENTES MARINAS
Actualmente las corrientes marinas están clasificadas en grupos los cuales
estudiaremos a continuación, de la misma manera se mencionaran las
características principales de cada uno de los grupos de este tipo de energía
marina.
1.- Corrientes marinas según su temperatura.
Una de las clasificaciones de las corrientes marinas es por su temperatura, ya que
en el transcurso de estas, varían su temperatura trasladando una temperatura fría
a una zona cálida e inversamente ocurre con las temperaturas cálidas.
Corriente cálida.- Este tipo de corrientes tienen su origen en el Ecuador y dentro
de los trópicos donde existe más calor lo que lleva consigo a que las aguas que de
este tipo de corrientes se caliente. Uno de los beneficios que ofrecen las corrientes
cálidas es que permitan que haya mayor flora en continentes, ya que la humedad
que se genera en el aire permite que haya una gran variedad de plantas, esto es
lo que da lugar a los bosques tropicales o selvas.
Otro beneficio que nos brinda este tipo de corrientes es que calientan el agua por
debajo de ellas, permitiendo así una mayor variedad de peces lo cual favorece al
mercado de la pesca en diferentes países.
Corrientes frías.- Estas corrientes hacen lo inverso de las corrientes cálidas,
llevan su temperatura a zonas del ecuador refrescando a los climas cálidos. Las
corrientes frías tienen muy poca concentración de humedad, conforme a la poca
humedad que concentran estas corrientes, las posibilidades de la formación de
desiertos en zonas continentales son mayores. Este tipo de corrientes solo se
presentan en las zonas árticas y antárticas
46
FIME UV
2.- Corrientes marinas según su localización
Esta segunda clasificación de corrientes marinas se asocia según con el
fenómeno que le permita el movimiento y el desplazamiento de grandes
cantidades de agua.
Corrientes Oceánicas.- Este tipo de corrientes son corrientes de periodos largos,
trasladan grandes cantidades de agua, estas corrientes son afectadas por el
viento, por la marea y por la diferencia de densidad de las aguas del mar.
Corrientes Costeras.- Estas corrientes son originadas en las costas, donde
actúan en la mayoría de los casos las olas y los vientos locales donde estas
actúan. Algunas de estas corrientes son permanentes, otras pueden aparecer de
manera repentina en cualquier parte a lo largo de la costa
3.- Corrientes marinas por su profundidad
Otra clasificación que tienen las corrientes marinas, es su profundidad en la que
estas se generan.
Corrientes Superficiales.- Estas son corrientes originadas por el movimiento
giratorio de la Tierra. Las corrientes superficiales se ven afectadas por los vientos,
al tener contacto con el agua de estas corrientes con el viento, hacen a que se
generen corrientes circulares o en forma de espiral. Estas corrientes dependen
mucho del viento y aun más de su dirección.
Corrientes de Profundidad.- Estas corrientes se formas en profundidades
aproximadamente de 1000 metros, por lo tanto son aguas frías. De igual manera,
también son originadas por la rotación terrestre, pero a diferencia de las corrientes
superficiales, estas corrientes surgen en las profundidades.
47
FIME UV
CAPITULO III
TECNOLOGIAS DESARROLLADAS PARA
EL APROVECHAMIENTO DE LAS
CORRIENTES MARINAS
48
FIME UV
En la actualidad podemos hablar de tecnologías limpias, las tecnologías limpias
son aquellas tecnologías que tienen una reducción de desecho no degradables
hacia el medio ambiente y no produce efectos secundarios o transformaciones al
medio ambiente. Este tipo de tecnologías las ha venido desarrollando el ser
humano para evitar el calentamiento global, la contaminación de aguas de ríos y
mares, para conservar lo poco que nos queda de la naturaleza.
Las tecnologías limpias permiten aumentar la eficiencia en el uso de los recursos
naturales renovables los cuales tengan un impacto ambiental mucho menor en
comparación de otras tecnologías que usan combustibles que dañan a nuestro
planeta por el dióxido de carbono que estas emiten.
En este presente capitulo, se estudiara a fondo las diferentes tecnologías limpias
que se han desarrollado para aprovechar las corrientes marinas, su
funcionamiento y la energía que pueden producir cada una de ellas. En los últimos
años se ha ido incrementando el desarrollo de este tipo de tecnologías teniendo
en cuenta que se hizo una estimación de la energía actual en los mares, y se tiene
un resultado muy favorable con respecto a las corrientes marinas ocupando el
segundo lugar en potencial energético por debajo de la energía de las olas. En
muy pocos años la mayoría de las tecnologías serán limpias, un 70% de ellas
serán tecnologías marinas teniendo un importante papel la energía de las
corrientes marinas.
La energía de las corrientes marinas, es una de las energías que posee el mar
que menos ha sido explotada, su potencial mundial no ha sido calculado con
exactitud. Se estima que hasta estos días en base con las tecnologías que se ha
desarrollado, se alcanza un potencial hasta de 3,000 Twh al año.
49
FIME UV
III.1 TECNICAS DE CAPTACION
CORRIENTES MARINAS
Y POTENCIAL EXTAIBLE DE LAS
Este tipo de técnicas tienen una similitud en cuanto la forma de aprovechamiento
de la energía eólica, ambas formas de aprovechamiento de la energía utilizan
turbinas, en el caso de la captación de energía de las corriente marinas, estas
usan turbinas submarinas.
De igual manera, para el aprovechamiento de este tipo de energía se utilizan dos
tipos de rotores:
-Rotores de flujo axial.- El eje de esta turbina es horizontal, con la dirección que
tiene el flujo de agua en ellas les da un parentesco con los rotores de energía
eólica.
-Rotores de eje vertical.- Estos rotores reciben el flujo del agua en sentido
transversal al eje del flujo de la corriente. Este tipo de rotores están conformados
por una serie de palas verticales que giran sobre el eje del rotor impulsadas por el
flujo de la corriente de agua.
Figura 16.- Rotor de flujo axial y de flujo cruzado
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
50
FIME UV
Cuando se pretende instalar este tipo de turbinas es necesario tener en cuenta
que deben de ser instaladas sobre un lecho marino con los cambios necesarios
para su buen uso, estos diseños se utilizan en aguas pocos profundas, de 20 a 30
metros de profundidad. También pueden ser instaladas sobre un sistema flotante
con amarres, esta forma de instalación puede aplicarse tanto en aguas poco
profundas como en aguas de 50 metros de profundidad.
La potencia que se puede extraer de este tipo de turbinas está en función del
diámetro del rotor y de la velocidad que tengan las corrientes.
Figura 17.- Estructuras soporte
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
La velocidad necesaria de una corriente marina para que sea factible el uso de
⁄
estas turbinas tiene que estar en promedio entre 2 ⁄
y
. Cabe
destacar la ventaja que tienen estas turbinas en comparación a las turbinas de
energía eólica, teniendo en cuenta que la densidad el agua es 850 veces mayor
que la densidad del aire.
51
FIME UV
Grafica 4.- Energía extraíble en función del diámetro del rotor
Fuente: libro, energías alternativas, Pedro Fernández Diez
Figura 18.- comparación entre un
aerogenerador y una turbina de corrientes
marinas para obtener 1 mw
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
Figura 19.- Energía capturada por unidad en
mw/m por unidad de tamaño de sistema
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
52
FIME UV
III.2 DISPOSITIVOS DISEÑADOS PARA APROVECHAR LAS CORRIENTES
MARINAS
Actualmente se han desarrollado una amplia variedad de generadores para el
aprovechamiento de este tipo de energía marina. Su aprovechamiento se basa
principalmente en la forma del flujo que atraviesa en los distintos diseños haciendo
el funcionamiento de estos.
Como se menciono al inicio de este capítulo, existen tres tipos de rotores
ROTORES DE FLUJO AXIAL
Son los generadores más similares a los eólicos por su funcionamiento, la única
diferencia es la densidad que existe entre el aire y el agua, teniendo mucha mayor
densidad el agua del mar. Cabe mencionar que la mayoría de los diseños que se
han generado tienen una similitud entre ellos por la forma en que operan.
A continuación se presentaran algunas de las tecnologías que hasta hoy en día
han sido diseñadas e instaladas para el aprovechamiento de dicha energía, no
obstante podemos mencionar que esta energía marina renovable limpia no ha sido
explotada en su totalidad, pero con lo desarrollado hasta ahora abastece un poco
la demanda que hay en cuanto a la producción de energía eléctrica.
53
FIME UV
PROYECTO SEANGEN
En 1988 se inició el desarrollo de la turbina Seaflow, turbina que diseño en la
compañía IT power. El resultado de este proyecto Seaflow dio como resultado a
una turbina de 300 Kw con dos paletas horizontales como ejes, este proyecto fue
el primero que se desarrolló para el aprovechamiento de las corrientes marinas.
En el año 2003 se instaló en escala comercial a distancia de la costa en Devon,
Inglaterra.
IT power condujo el desarrollo técnico del proyecto Seaflow y asumió a gerente
general del proyecto formando una nueva empresa, siendo después el proyecto
Seagen. Marine Current Turbines (Turbinas de Corrientes Marinas) es ahora una
empresa establecida con un enorme éxito la cual está generando diversos
avances tecnológicos en cuanto a tecnologías marinas.
Proyecto Seaflow Primera Etapa
Este dispositivo está conformado por una hélice la cual se sitúa debajo del agua,
esta hélice tiene un solo sentido, esta hélice esta sujetada a una estructura que
esta sujetada al fondo de la superficie del mar, la estructura de este dispositivo
sobresale del nivel del mar. El movimiento que tiene esta hélice se da mediante
unos engranajes al generador que está en la parte de arriba. El transporte de la
energía producida hasta la costa se hace mediante cables sumergidos.
El buje del rotor gira 360° alrededor del posteen el que está sujeto para orientarse
hacia la dirección de la corriente. La primera fase de este dispositivo cuenta con
un diámetro en su hélice de 11 metros, los cuales generan 300 Kw, estos
dispositivos se sumergen en aguas de 15 metros hasta en aguas de 25 metros de
profundidad.
Para dar mantenimiento a este dispositivo, este cuenta con un sistema de pilote
central el cual se eleva la turbina a la parte superior del mar, dejando a la
intemperie el generador para hacer las operaciones necesarias para no tener
inconvenientes en su operación.
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FIME UV
Figura 20.- proyecto Seaflow, primera etapa
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
Las pruebas realizadas del dispositivo Seaflow de 300 Kw fueron bastante
satisfactorias, mejor de lo que se esperaba, consiguiendo eficiencias del 40% y
extraer el 25% de la energía disponible.
Proyecto SeaGen en su segunda fase
Esta turbina de eje horizontal, cuenta con dos rotores proporcionando en la
actualidad 1.2 MW. Este dispositivo está conformado por dos rotores con un
diámetro de 16 metros cada uno, cada rotor está conformado por sus engranaje y
su generador, la salida que tienen cada uno de estos generadores van
acompañados de un rectificador, a un convertidor y a un transformador final para
así poder enlazar la red de distribución. Cada uno de los rotores con los que
cuentan las hélices son independientes uno del otro para poder tener una amplia
rango de operación.
Los rotores tienen un control total de las palas para ajustar su borde de ataque de
función de la corriente y de la energía que se desea extraer, y así poder extraer
energía cuando esta la marea arriba como cuando este la marea baja. Este
sistema también contiene un pilote central, el cual puede elevarse por encima del
nivel del mar mediante un mecanismo de elevación y así poder dar mantenimiento
o ser reparado en caso de que existan fallas.
55
FIME UV
Este diseño de segunda generación, está basado en la experiencia obtenida del
primer conversor de energía de corrientes marinas llamado Seaflow. El diseño de
este dispositivo SeaGen de MW está lista para ser utilizada.
Figura 21.- proyecto Seagen en su segunda etapa
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
Desde que fue instalado este dispositivo SeaGen, este ha tenido varias
modificaciones, una de las modificaciones más recientes es la sustitución del tren
elevador de las turbinas. En la actualidad se está esperando la instalación de
estas turbinas en localidades del norte de Escocia.
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FIME UV
Proyecto SeaGen en su tercera fase
La tercera fase de este tipo de turbinas consiste en la instalación de un parque de
turbinas de 5 MW. El parque submarino es muy similar a un parque eólico, pero
con la ventaja de que los vientos son más difíciles de predecir que las corrientes
marinas, por otro lado, el impacto visual es mucho menor en las turbinas
submarinas que en los aerogeneradores e incluso el impacto ambiental es menor.
Figura 22.- proyecto Seagen, tercera fase
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
5000
£ 4340/Kw
4000
COSTOS DE FABRICACION
£ 2830/Kw
3000
£ 1600/Kw
COSTOS DE INSTALACION
2000
1000
COSTOS DE CONEXIÓN A
RED
0
SEAFLOW
(0.3 MW)
SEAGEN (1
MW)
PARQUE
SEAGEN (5
MW)
Grafica 5.- Costo de cada turbina
Fuente: http//:www.steigschuz.de
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FIME UV
TURBINA HAMMERFEST STROM HS1000
Hammerfest Strom UK, empresa del tecnólogo noruego Hammerfest Strom AS, se
ha unido con la empresa Scottish Power Renewables para la creación de la
turbina para aprovechar corrientes marinas Hammerfest Strom HS1000. Esta
turbina fue terminada de ensamblar en el año 2011 generando 1 MW de potencia,
posteriormente se pondrá en funcionamiento durante el periodo 2013 a 2015, se
tiene pensado instalar un parque de este tipo de turbinas que dispondrá de 10 MW
de potencia, suficientes para abastecer la isla de Islay situada en el noroeste de
Escocia. Este proyecto esta conforma por un grupo de diez turbinas del modelo
Hammerfest Strom HS1000.
La turbina desarrollada por Hammerfest Strom tiene un parecido a un
aerogenerador, pero esta turbina se sitúa en el fondo marino por lo que no tiene
ningún impacto en la navegación. Estas turbinas cuentan con un diámetro de su
rotor de 20 metros y 30 metros de alto, aprovecha la fuerza de las corrientes
marinas entre 60 y 200 metros de profundidad.
La turbina Hammerfest Strom HS1000 es una turbina de eje horizontal conformado
de tres palas orientables instalada en la línea de la dirección del flujo de las
corrientes, La carcasa está alojada en la caja de engranajes, el generador y los
sistemas de control, el cable submarino es el encargado de vaciar energía
eléctrica producida a tierra, donde se encuentra el convertidor. La base de la
estructura de esta turbina descansa en el lecho marino.
Figura 23.- Turbina Hammerfest Strom hs1000
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
Una de estas turbinas se colocó en posición de prueba en la isla de Islay durante
las tormentas de invierno y su funcionamiento está siendo óptimo. El dispositivo
está generando energía eléctrica para todos los hogares y negocios de la isla, lo
que da confianza para fomentar proyectos en otros sitios. Muchos investigadores
comentan que es el sistema más completo y avanzado del mundo.
El mantenimiento es uno de los retos más importantes que puede tener esta
turbina, ya que al estar sumergidas su acceso es algo bastante complicado. El
plan que tubo esta compañía fue que estén en funcionamiento durante cinco años
y después de ese tiempo que se lleven a tierra para dar el mantenimiento
necesario y volver a instalarlos.
Figura 24.- Instalación de la turbina Hammerfest Strom hs1000
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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TURBINA OPEN HYDRO
Esta turbina es un claro ejemplo de una idea tan simple para aprovechar las
corrientes marinas. Se trata de una turbina de centro abierto diseñada por el grupo
Hydro. La máquina Open Hydro es una gran turbina bajo el agua, se asemeja a un
motor de reacción fijado en el fondo del mar.
La función y la capacidad de supervivencia de los equipos en un entorno
submarino, exigen sencillez y ser robustos en sus estructuras, esta turbina cumple
estas exigencias, con su rotor de movimiento lento y operación libre de lubricación
alguna, que pueda dañar al ecosistema marino.
La instalación de esta primera turbina tuvo origen en el European Marine Energy
Centre (EMEC) o Centro Europeo de Energía Marina que está situado en Orkney,
Escocia. Para llevar a cabo la instalación de esta turbina, la empresa se dio a la
tarea de elaborar un instalador Open Hydro, que se basó en la construcción de
una barca capaz de transportar y hacer cualquier tipo de maniobras necesarias
para sumergir tanto la base donde va sujetada la turbina en el lecho marino como
la propia turbina. Esta barca tuvo una inversión poco más de cinco millones de
euros. Algunos lugares ideales para instalar este tipo de turbinas son: Nueva
Zelanda, Canadá y Escocia. Para este proyecto se ha comenzado a fabricar una
serie de turbinas con una potencia de 1 MW. La turbina es mecánicamente menos
complicada que las turbinas desarrolladas hoy en día ya que requiere menos
generadores y menos cimientos lo que lleva a un menor costo de fabricación hasta
de un 60 % y de mantenimiento hasta de un 40 %.
Figura 25.- turbina open Hydro
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
Esta rotor con el que cuenta esta turbina es bidireccional y sus palas son
simétricas, lo que hace un sistema más sencillo de operar ya que esto elimina la
necesidad girar las hélices cuando cambie la dirección de la corriente marina. Esto
hace a que los costos de fabricación y el mantenimiento de este dispositivo sea
mucho menor en comparación a otros dispositivos.
Como se mencionó anteriormente, este es un sencillo dispositivo capaz de
generar una potencia de1 MW, el dispositivo está conformado por cinco partes las
cuales son las necesarias para generar energía eléctrica.
1.- El rotor, conformado por una sola pieza, es el único componente móvil en la
unidad de turbina. La retención de las puntas de las cuchillas dentro de la carcasa
exterior define claramente el área de barrido y elimina el peligro de la vista, de la
rotación de las puntas de las cuchillas
2.- El centro abierto aumenta la eficiencia, así como proporciona una ruta de salida
para la vida marina.
3.- El conducto se basa en una construcción simple conformado por líneas
hidrodinámicas limpias que minimizan los lugares donde la vida marina podría
enredarse, este conducto mejora el rendimiento de la turbia.
4.- El estator, es un componente de la turbina estacionario que aloja los
componentes del generador del sistema.
5.- El generador, es un eficiente generador de imán integrado permanente.
Figura 26.- Partes de la turbina Open Hydro
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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Open Hydro inauguro su dispositivo en el centro técnico de Irlanda, el dispositivo
fue instalado por primera vez en el puerto Greenore, proporcionando un acceso al
transporte marítimo. Una segunda turbina fue instalada en el mismo lugar a finales
de octubre del mismo año teniendo excelentes resultados en cuanto el
aprovechamiento de las energías marinas.
Figura 27.- turbina lista para su montaje
Fuente: www.tecnalia.info
El lugar adecuado para instalar esta turbina es donde el agua tiene un movimiento
bastante significativo de agua, la velocidad y volumen del agua son un factor muy
importante para la instalación de dicha turbia. La distancia del sitio donde se
propone instalar la o las turbinas a un punto de acceso, permitirá determinar la
viabilidad de una instalación.
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TURBINA ATLANTIS AR 1000
Es una turbina de eje horizontal desarrollada por la compañía Atlantis Resources
Corporation con una potencia de 1 MW. AR 1000 es una turbina compuesta por
tres palas sin mecanismo para la orientación de las palas con un cambio de
dirección en la turbina para orientarla en función de la dirección del flujo del agua.
Esta turbina posee un generador magnético permanente, la energía extraída es
enviada mediante un cable de hasta 3.8 Kv a una subestación en tierra.
La AR 1000 está diseñada para aprovechar corrientes con velocidades de flujo de
2.65 ⁄
. La compañía Atlantis opto por un sistema de instalación lo más
simple posible para evitar grandes fallos en el sistema, por lo cual se realizo un
anclaje al lecho marino que consiste en que la estructura en la que se monta se
instala primero y posteriormente se ancla la turbina a esta estructura con un
sistema simple de hembra/macho con el fin de agilizar la instalación o la
sustitución de la turbina.
Este dispositivo tiene una altura de 22.5 m, pesa aproximadamente 1,500
toneladas con un diámetro en el rotor de 18 metros. Estudios realizados afirman
que un parque de estas turbinas podría generar suficiente electricidad para
abastecer más de 1,000 hogares en aguas de las islas Orcadas.
Figura 29.- turbina Atlantis ar 1000
Fuente: www.tecnalia.info
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La turbina AR1000, es la primera de la serie AR, se ha desplegado con éxito y
puesto en marcha en las instalaciones de EMEC durante el verano de 2011. La
inversión que se hizo en la realización de este sistema fue de aproximadamente
2.65 millones de euros.
La turbina AR1000 está en excelentes condiciones estructurales, la empresa
Atlantis tiene previsto hacer una serie de modificaciones seguido del
funcionamiento que esta turbina ha desarrollado. Para dar mantenimiento a esta
turbina, no se ha dado una respuesta concreta, ya que se dejara la turbina de 5 a
6 años generando energía eléctrica, después del tiempo transcurrido se tendrá
una forma de poder sacarla a tierra firme para hacer reparar dar el mantenimiento
necesario a esta turbina.
Figura 30.- maniobra de montaje de la turbina ar 1000
Fuente: www.tecnalia.info
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TURBINA VOITH HYDRO 1000-16
Esta es una turbina de eje horizontal elaborada en la empresa Voith Hydro Ocean
Current Technologies con una potencia prevista de 1 MW. Este dispositivo es una
turbina de eje horizontal de tres palas, esta turbina está instalada en el lecho
marino para aprovechar los flujos de las corrientes marinas tanto en la subida de
las mareas como en la bajada, no posee palas orientales ni sistema de cambio de
de dirección de la turbina completa, su peso es de 200 toneladas y cuenta con un
rotor de 13 metros de radio. No posee caja de engranajes y la generación de
energía eléctrica está a cargo de un ensamble magnético permanente. Esta
turbina no necesita aceites lubricantes que pueden contaminar la vida marina, esta
turbina se lubrica automáticamente con el agua del mar.
Las condiciones en las que esta turbina puede ser instalada es el montaje sobre el
lecho marino sobre pilotes cimentados a una profundidad de 30 metros como
mínimo y una velocidad de la corriente de 3 ⁄
. La primera turbina de este
tipo, fue una turbina a escala 1:3 de 110 Kw de potencia, fue instalada en aguas
Surcoreanas. La compañía Voith Hydro Ocean Current Technologies instale una
planta de aproximadamente 100 MW en aguas de Corea del Sur.
En el verano del 2011 la compañía Voith Hydro junto con RWE Innogy
completaron los preparativos en la EMEC para poder trabajar con las turbinas en
sus instalaciones con el fin que en el año 2012 se pudiera instalar una turbina a
escala real y empiece un proceso de pruebas de tres años.
Figura 31.- Turbina Voith Hydro
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
A continuación se presenta un esquema de las partes que contiene la Turbina
Voith Hydro 1000-16.
Figura 32.- partes que conforman la turbina Open Hydro 1000-16
Fuente http://es.libros.redsauce.net
Esta tecnología lleva diez años desarrollándose y como mínimo le quedaran tres
años más de pruebas con el modelo a escala real hasta que pueda generar
energía eléctrica en forma útil.
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TURBINA ALSTOM HYDRO CLEAN CURRENT
Esta turbina es del tipo horizontal con una carcasa exterior produciendo un efecto
de aceleración del fluido o lo conocido como efecto Venturi, la turbina está
desarrollada por la compañía Alstom Hydro y se espera obtener 1 MW de potencia
por unidad.
Esta turbina está diseñada para operar en corrientes marinas provocadas por las
mareas lo que la hace una turbina de operación bi-direccional, posee un
generador de imán permanente y su rotor es de álabes orientales alojados dentro
de la carcasa que produce el efecto Venturi. Esta carcasa se encarga de controlar
los efectos de turbulencia y acelera el fluido que pasa a través del rotor obteniendo
un mayor rendimiento en este dispositivo. Esta turbina tiene una similitud con la
turbina antes mencionada (Turbina Open Hydro), ya que se han diseñado para
que tengan mucho menos piezas que otros dispositivos lo que los hace más fácil
en su instalación y las labores de mantenimiento. El centro de esta turbina
contiene un orificio para que la fauna marina pueda pasar por dicho orificio y
minimizar el impacto el ambiental que pueda tener.
Esta turbina tiene una altura de 20 metros y un diámetro en su rotor de 13 metros,
puede ser instalado en el lecho marino con un sistema de anclaje dependiendo las
características del fondo. Está diseñada para aprovechar corrientes entre 3.5 y 4
⁄
a una profundidad de 40 metros.
Figura 33.- Turbina Alstom Hydro Clean Current
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
A diferencia de la turbina Open Hydro, esta turbina va montada en una base en
forma de triple y la turbina Open Hydro contiene dos ejes los cuales pueden
deslizar la turbina hacia la superficie para darle el mantenimiento necesario, con
respecto a sus componentes, son prácticamente los mismos, quizá la única
diferencia entre ellos es la resistencia que estos tengan con respecto a la
turbulencia y a la profundidad para la que estén diseñados.
Esta turbina está en fase de pruebas en escala real en un tanque cerrado en las
instalaciones de Bay of Fundy, las pruebas se realizan con un flujo de agua
unidireccional. Se espera que todas las pruebas realizadas tengan éxito y así
poder lanzar la fase comercial de esta turbina a principios del año 2014.
Figura 34.- Turbina Alstom Hydro Clean Current en fase de pruebas
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
TURBINA DEEP GEN IV
Esta turbina de eje horizontal desarrollada por Tildal Generation Ltd con una
potencia de 1 MW, esta turbina está conformada por tres palas orientales, la
forma de extraer energía se basa en un sistema de cambio de dirección de las
palas conforme la dirección de la corriente marina, cuando la marea sube las palas
se orienta hacia un sentido y cuando baja la marea la turbina cambia de dirección
para que cause efecto en la turbina.
La base de esta turbina está diseñada para que esta pueda flotar por completo
con la estructura de apoyo incluida, puede ser remolcada hasta el emplazamiento
elegido para su instalación. La estructura de soporte es una estructura ligera en
forma de trípode o triple que se ancla al lecho marino. El sistema de cambio de
dirección está en la parte trasera de las palas, una vez que se fija la dirección del
flujo, la turbina tiene una velocidad mínima de 1 ⁄
, su velocidad de diseño es
de 2.7 ⁄
. Para cuando la velocidad de las corrientes es mayor, entran en
marcha la orientación de las palas y el regulador de par del generador para así
poder asegurar que se mantenga la potencia nominal de la turbina. Esta turbina
también posee caja de engranajes.
Figura 35.- turbina Deep Gen Iv
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
Hace un año la turbina Deep Gen IV se encontraba en fase de pruebas a escala
real proporcionando potencias hasta de 1 MW el cual sería el producto base que
se lanzara al mercado. Se terminó de ensamblar en las instalaciones de RollsRoyce en Edimburgo con la finalidad de que a finales del año 2012.
En enero del año 2013 el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC) EN Orkney
Escocia la turbina Deep Gen IV se conectó a la red generando una potencia de
más de 10 Mwh de electricidad en condiciones de funcionamiento reales. Esta
turbina se ha sido probada en diferentes condiciones de operación lo que la hace
un dispositivo con una fiabilidad y un rendimiento esperado.
El siguiente paso del programa de pruebas es demostrar las capacidades de
funcionamiento autónomo de la turbina (su eficiencia y su capacidad para operar
independientemente), continúe con el mantenimiento planificado y reunir pruebas
para la certificación de este proyecto. La resistencia y la rentabilidad también se
probaran en año 2014. Las pruebas en las granjas piloto tendrán aun continuidad
antes del comienzo de la producción comercial total.
Figura 36.- Turbina Deep gen Iv en maniobra de montaje
Fuente http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
ROTORES DE FLUJO VERTICAL
Este tipo de turbinas extraen la energía proveniente de las corrientes marinas de
una forma similar al de las turbinas de eje horizontal, pero a diferencia de las
turbinas de eje horizontal, las turbinas de eje vertical su eje de rotación está
colocado en forma que el flujo del agua se incline de forma perpendicular al
sentido de la corriente marina.
A lo largo de los años se han desarrollado varios prototipos marinos de eje vertical
para aprovechar las corrientes marinas, estas turbinas de flujo vertical se basan en
los prototipos de turbinas de vientos.
La mayoría de los proyectos realizados tienen su origen en el Reino Unido, cuyo
litoral posee un enorme potencial de energías marinas las cuales son ya
aprovechadas con diferentes tipos de dispositivos, al día de hoy hay solo tres
dispositivos de turbinas de flujo vertical que han sido desarrollados, existen otros
dispositivos que aun están en fase de pruebas a escala
A continuación se presentan algunos dispositivos para aprovechar las corrientes
marinas de flujo vertical, este tipo de turbinas no ha tenido un desarrollo
considerable como lo han tenido las turbinas de flujo horizontal.
71
FIME UV
TURBINA KOBOLD
Esta es una turbina de eje vertical que es capaz de convertir la energía cinética de
las corrientes marinas en energía eléctrica. La turbina Kobold es un rotor montado
sobre un eje vertical que produce energía mecánica mediante el aprovechamiento
de esta energía marina.
La turbina Kobold es instalada en una plataforma flotante con un diámetro de 6
metros anclado al fondo mar amarrado por cuatro hilos. Está compuesto de un eje
vertical, de una turbina hidráulica con tres hojas rectas libres para oscilar. Esta
turbina puede operar en aguas con velocidades de 2 y 3 ⁄
. Este dispositivo
puede ser instalado en aguas a profundidades de 20 metros.
La primera fase de pruebas de esta turbina tuvo gran éxito ya que en las pruebas
realizadas no se presentaron ningún tipo de fallas. Dados a los excelentes
resultados obtenidos con las pruebas, se desarrollo una nueva turbina en la isla
Lombok proporcionando energía eléctrica.
Figura 37.- diseño de las cuchillas de la turbina kobold
Fuente: “El potencial energético útil de las corrientes marinas en el estrecho de Gibraltar”
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FIME UV
La turbina Kobold genera un empuje durante su trabajo de aprovechamiento de
energía de las corrientes marinas, aproximadamente tiene una misma dirección
que la de una corriente, en el 2005 la turbina fue conectada a la red eléctrica
mediante un cable submarino.
Cabe destacar que es un dispositivo con un diseño bastante flexible, tiene una alta
eficiencia, sus mecanismos no se mueven, cuenta con cuchillas autoajustables y
una dirección de rotación independiente a la dirección actual.
Esta turbina fue utilizada en el proyecto EMER, la turbina Kobold a diferencia
las turbinas anteriores, sus alabes no están fijos, esta turbina tiene 5 metros
altura, se ha colocado en el estrecho de Messina e Italia con velocidades
corrientes de 2 ⁄
. Con velocidades de 1.8 ⁄
, esta turbina produce
Kw de potencia teniendo una eficiencia global del 23%.
de
de
de
20
Figura 38.- turbina kobold en operación
Fuente: “El potencial energético útil de las corrientes marinas en el estrecho de Gibraltar”
73
FIME UV
TURBINA VERTICAL TIGDEN
Esta turbina es un proyecto para aprovechar la energía de las corrientes marinas,
este proyecto está financiado por el departamento de energía de los Estados
Unidos. Este es un dispositivo diseñado para generar electricidad aprovechando la
energía del mar a profundidades de 15 hasta 30 metros, con velocidades de flujo
del agua de 1.5 ⁄
hasta 2.5 ⁄
, se utiliza en zonas no muy profundas de
ríos y mares.
En este sistema, los grupos de rotores o bien llamados TGUs van conectados
directamente a una subestación mediante una sola línea de transmisión
submarina. Este dispositivo cuenta con una capacidad nominal de 150 Kw.
Cuenta con una altura de 10 metros y 30 metros de ancho, contiene un generador
de imán permanente montado entre las cuatro turbinas, estas turbinas contienen
láminas en forma de lágrimas y giran en una sola dirección con independencia del
flujo de la corriente.
Figura 39.- Turbina TidGen
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
En el año 2012 se inició la instalación de la primera turbina TidGen en la Bahía
Cobscook en América del Norte, realizando una serie de pruebas necesarias para
analizar si existía alguna alteración en el medio ambiente marino, pero en todas
las pruebas se arrojó un resultado positivo para el medio ambiente marino.
Con respecto a la potencia que tiene la turbina TidGen, esta abastece hasta
hogares por unidad. Para realizar este prototipo y posteriormente instalarla
aguas de Norte América se hizo una inversión de poco más de 20 millones
dólares, capital que invirtió el Departamento de Energía y el Instituto
Tecnología Marina de Estados Unidos.
25
en
de
de
Se espera que esta turbina tenga algunas modificaciones para su mejor
funcionamiento con el paso de los años, este diseño fue un gran avance
tecnológico que el gobierno Norteamericano tuvo en el 2012.
Figura 40.- Turbina TidGen en fase de montaje
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
TURBINA THAWT
Hasta la fecha existen muy pocas turbinas debajo del agua de los mares operando
para la generación de electricidad, por su parte el equipo Oxford ha realizado un
rotor cilíndrico paralelo al flujo de la corriente. El resultado fue una turbina de eje
horizontal Thawt, con un diámetro de 10 metros y 60 metros de largo que podría
generar hasta 12 MW de potencia, suficiente para el abastecimiento de 12,000
hogares. Pueden ser instaladas en aguas de 1.5 ⁄
hasta 2.5 ⁄
.
Para poder tener la potencia que se estima fue necesario realizar algunos estudios
en cuanto al sistema se refiere, con base a los estudios realizados estos dieron
como resultado que para que la turbina Thawt pueda producir 12 MW de potencia
es necesario que la base de esta turbina se tuviera de 5 generadores. Esto no
llevo a tener problemas ya que mecánicamente este tipo de turbinas es mucho
menos complicado de instalar que las turbinas convencionales lo que significa que
costaría menos su realización y su mantenimiento, en cuanto a los costos de
producción, estos se redujeron hasta un 60% y los costos de mantenimiento en un
40%.
Figura 41.- modelo de la turbina Thawt
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
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FIME UV
El modelo de esta turbina es similar a la turbina TidGen mencionada
anteriormente, la diferencia entre una turbina y la otra son la forma en que pueden
aprovechar las direcciones del flujo de las corrientes marinas. La turbina TidGen
solo puede aprovechar un solo sentido del flujo de la corriente a diferencia de la
turbina Thawt que aprovecha en dos sentidos el flujo de las corrientes.
Figura 42.- partes de un sistema Thawt
Fuente: http://es.libros.redsauce.net
Se realizaron pruebas con esta turbina a escala, la turbina tenía 1 metro de
diámetro y una longitud de 6 metros dejando resultados muy satisfactorios. Para el
año 2013 se realizó a escala comercial este sistema que fue instalado y conectado
a la red en costas de los Estados Unidos teniendo excelentes resultados. Se tiene
estimado que este sistema será lanzado al mercado en el año 2014 una vez
concluidas todas las pruebas para su aprobación.
77
FIME UV
TURBINA BLUE ENERGY
Esta turbia de eje vertical similar a la turbina Kobold mencionada anteriormente, su
estructura está formada por cuatro cuchillas con alas fijas, estas están conectadas
a un rotor que impulsa una caja de cambios integrada en conjunto con un
generador eléctrico. La turbina está montada en un soporte en forma de cajón de
concreto que está anclado en el fondo marino, dirige el flujo de la corriente marina
a través de la turbina, apoya la caja de cambios, el generador y el acoplador por
encima de ella.
Los primeros prototipos de estas turbinas han sido instalados en Escocia, van
desde los 4 Kw hasta los 100 Kw, ya son prototipos construidos y probados
respectivamente, fueron probados en aguas de 2 y 3 ⁄
de velocidad en la
corriente. La compañía Blue Energy ha instalado varios de estos prototipos de 5 y
25 Kw a los consumidores que por ciertas causas se les es difícil conectarse a una
red eléctrica.
Su funcionamiento es similar a de la turbia Kobold a diferencia de que la turbina
Kobold cuenta con solo un rotor de tres cuchillas.
Figura 44.- turbina Blue Energy
Fuente: www.textoscientificos.com
78
FIME UV
ALERONES
Son un tipo de generadores que se balancean alternativamente al ser impulsadas
por el flujo, estando la aleta en posición horizontal o en un plano ligeramente
inclinado con la dirección de la corriente y debido a la fuerza de sustentación que
la corriente provoca, el alerón oscila en un movimiento vertical que por medio de
una palanca acciona un servomotor hidráulico que produce energía eléctrica.
A continuación mencionaremos algunos proyectos en base a las turbinas
denominadas alerones:
GENERADOR STINGRAY
En el año 2002 se instaló por primera vez el prototipo denominado Stingray de 150
Kw aprovechando corrientes de 2 ⁄
. La estructura de este dispositivo está
basado principalmente en una ala de avión submarina horizontal oscilando con la
fuerza de las corrientes marinas, su ángulo de inclinación varia con respecto para
así obtener un movimiento ascendente y descendente para generar energía
eléctrica. Tiene aproximadamente 20 metros de ancho y 24 metros de alto, va
montado sobre un brazo horizontal.
Las corrientes mueven la ala montada en el brazo moviéndola de arriba abajo
accionando unos cilindros hidráulicos de aceite a presión que lo dirigen a un motor
hidráulica conectado a un generador eléctrico, la salida de este generador
eléctrico, la salida de este generador pasa a un sistema de control industrial
produciendo lo que es la corriente continua la cual viaja por un cable submarino
hasta una planta en la costa donde se obtiene la corriente alterna.
Figura 45.- generador Stingray
Fuente: “El potencial energético útil de las corrientes marinas en el estrecho de Gibraltar”
79
FIME UV
A este prototipo se le realizaron diversas pruebas durante dos semanas dando
⁄
como resultado 90Kw en corrientes de 1.5
. Actualmente se está
desarrollando la idea de instalar una planta de 5 MW con este tipo de dispositivo.
A partir de los resultados obtenidos por el generador Stingray, la empresa está
generando una segunda generación capaz de generar 500 Kw.
En cuanto al sistema que permite su posicionamiento en la corriente, puede ser
una estructura apoyada por gravedad en el fondo marino o bien una estructura
pilotada en el lecho marino al modo en que lo son los grandes generadores de
aprovechamiento eólico offshore y también estructuras flotantes, que actúan bien
a flote. Y en todos los casos debe disponerse el correspondiente sistema de
fondeo.
Es evidente que el hidroplano oscilante tiene un alto grado de complejidad con
muchas variables del sistema. Esta complejidad requiere una vigilancia continua
para operar el dispositivo en una pérdida considerable de energía al sistema de
accionamiento hidráulico. El dispositivo funciona en un bajo coeficiente de
potencia.
Se necesita optimización del sistema de control que rige ángulo de ataque para
disminuir el tiempo de ciclo, el aumento de la potencia de salida. Simplificación del
diseño para mantener el impulso en una configuración de sistema de rotación
puede reducir la pérdida de potencia en el accionamiento de la lámina de ángulo
de ataque, minimizar las pérdidas de presión hidráulica y por lo tanto aumentar la
potencia de salida. Esto también podría lograrse mediante la operación 3 láminas
fuera de fase con sus respectivos sistemas hidráulicos vinculados. Esto
proporcionará automáticamente una reserva continua de alta presión para
accionar cada una de las hojas alternas y minimizar elevación resultante de los
fondos marinos requisitos y costos de fondeo reductores.
80
FIME UV
GENERADOR BIOSTREAM
Una empresa BioPower de tecnologías de energías renovables en Australia
diseño el sistema BioStream para generar electricidad inspirado en las aletas de
tiburones, delfines y atún.
BioStream es un generador en forma de aleta de tiburón que genera electricidad
mediante el aprovechamiento de las corrientes marinas con velocidades de 1.8
⁄
hasta 3 ⁄
. Conformando por un brazo de metal vertical anclado al
suelo marino sobre el que se coloca un brazo rotatorio en cuyo extremo destaca
una aleta de 15 metros de altura inspirada en la de los tiburones.
La corriente marina desplaza la aleta y son esos movimiento que tiene la aleta
producen electricidad limpia de la misma forma que un aerogenerador. Este
sistema aun está en construcción y por lo que no existen datos de la potencia que
este puede generar.
Estos sistemas están siendo desarrollados para 250 Kw, 500 Kw y 1000 Kw,
capacidades para balancear en diferentes condiciones y posiciones. Se instalaron
de forma comercial en las costas de Tasmania, Australia.
Figura 46.- Sistema BioStream
Fuente: “El potencial energético útil de las corrientes marinas en el estrecho de Gibraltar”
81
FIME UV
SISTEMA BIOWAVE
La empresa BioPower ha desarrollado un sistema el cual se baso en el
movimiento de las plantas subacuáticas las cuales se mueven con la fuerza de las
corrientes marinas para generar electricidad. Se presenta como un sistema de tres
hojas que oscilan continuamente con el movimiento de las aguas del mar.
Se trata de un dispositivo de inclinación fijado en el fondo, actualmente este
sistema está en fase de desarrollo, su funcionamiento es empelado en aguas de
30 metros de profundidad, mientras que el modelo a escala comercial operara en
aguas un poco más profundas de 40 a 45 metros.
Figura 47.- sistema Biowave
Fuente: “El potencial energético útil de las corrientes marinas en el estrecho de Gibraltar”
Este sistema va montado sobre el fondo marino, el arreglo de las boyas flotantes o
aspas se interactúan con el sube y baja de la superficie del mar. Como resultado,
la estructura se mece hacia atrás y hacia adelante en sintonía con las olas y las
corrientes marinas, la energía de las aguas obtenida con este movimiento se
convierte en energía eléctrica, este dispositivo opera en aguas de 1.5 ⁄
a 2.5
⁄
. El sistema Biowave contiene un sistema hidráulico que convierte la
energía mecánica del movimiento del fluido dela agua a presión el cual es usado
para hacer girar un generador. Esta energía eléctrica que produce este sistema es
enviada a la costa mediante un cable submarino.
82
FIME UV
SISTEMA VIVACE
La universidad de Michigan en Estados Unidos, realiza una serie de estudios
referentes al sistema Vivace que no implica grandes costos de mantenimiento e
instalación, este sistema tiene un impacto ambiental prácticamente nulo. Su
instalación de este sistema es ideal en lechos de ríos debido a sus reducidas
dimensiones, la posibilidad de ubicar sus módulos de acuerdo a las características
del terreno y su funcionamiento con bajas velocidades de corrientes.
El funcionamiento de este dispositivo se basa en el aprovechamiento de las
corrientes que atraviesan los espacios que hay entre los cilindros horizontales, la
turbulencia generada por las corrientes hace que los cilindros tengan movimiento
mecánico a lo largo de las guías ubicadas en los soportes verticales.
Los generadores de este dispositivo están ubicados en los soportes produciendo
energía a partir del movimiento de los cilindros, la potencia por unidad de este
dispositivo es de 0.5 MW.
Figura 48.- Sistema Vivace
Fuente http://es.libros.redsauce.net
83
FIME UV
TURBINA EN FORMA DE COMETA
Suecia desarrolla turbinas en forma de cometa para generar energía eficiente y
barata. Este tipo de dispositivos se anclan al fondo del mar y funcionan como
molinos, haciendo girar sus aspas en dirección de la corriente. Estas turbinas en
forma de cometa pueden aprovechar las corrientes marinas que se desplazan a
una velocidad menor, algo que este tipo de dispositivos no puede hacer es el no
poder aprovechar el flujo marino. Este dispositivo podrá generar electricidad a
partir de corrientes con velocidades de 1 y 2.5 ⁄
generando una potencia
entre los 100 y 850 kilovatios.
El sistema se moverá entre 8 y 14 metros de radio, tendrá una turbina conecta
debajo de ella, estará sujeta por debajo de la superficie con un cable que ondeara
con un movimiento parecido al número ocho con el fin de multiplicar por diez la
velocidad del agua que fluye en el generador.
La mayoría de las turbinas convencionales operan en aguas donde las
velocidades de las corrientes son altas, este diseño permite operar en zonas
donde las velocidades son menores, por otra parte, su construcción es mucho
menos costosa ya que los generadores en forma de molinos pesan entre 200 y
300 toneladas por megavatio producido. Las nuevas turbinas pesan 14 toneladas
por megavatio y producen más electricidad. Este dispositivo en forma de cometas
se instalara por primera vez en Irlanda del Norte, Estados Unidos e Italia la cual en
profundidades entre 50 y 120 metros dependiendo del tamaño de la turbina a
finales del año 2013.
Figura 49.- dispositivo en forma de cometa para aprovechar corrientes marinas
Fuente http://es.libros.redsauce.net
84
FIME UV
TURBINA AQUANATORS
Este tipo de turbinas son utilizadas para aprovechar la energía de las corrientes
marinas, estas son similares a las turbinas de viento. Este dispositivo puede ser
⁄
instalado en corrientes que van desde los 5
(1.66 ⁄
hasta los 9
⁄
(1.38 ⁄
) con una turbina de 15 metros de diámetro la cual podría
generar tanta energía como una turbina de viento de 60 metros de diámetro.
La turbina es impulsada por tres aletas de tres metros de diámetro, las turbinas se
motorizan con un extenso despliegue de sensores de inclinación, presión,
vibración, temperatura y con cámaras submarinas
Es un dispositivo que se encuentra en fase de pruebas en escalas pequeñas, se
estima que pueda realizarse pruebas en escala real en el año 2015 en aguas de
Australia, se estima que pueda generarse hasta 5 MW de potencia.
Figura 50.- turbina Aquanators a escala
Fuente http://es.libros.redsauce.net
85
FIME UV
CAPITULO IV
POSIBLE APROVECHAMIENTO DE
LAS CORRIENTES MARINAS EN
VERACRUZ
86
FIME UV
En los mares y océanos existe un recurso energético muy importante habita en la
energía cinética de las corrientes marinas. Los efectos como la velocidad de las
corrientes marinas, se ven ligados en gran médica cuando estas aguas atraviesan
zonas estrechas limitadas por zonas de terreno incrementado la velocidad de
estas. Las formas de aprovechar la energía de las corrientes marinas son muy
similares a la captación de la energía eólica.
Las aguas de los mares y océanos del todo el mundo, están sometidas a amplios
movimientos de los cuales grandes cantidades están surcados por corrientes
marinas, unas de gran velocidad, otras con velocidades muy lentas, unas
periódicas y otras intermitentes. Estas corrientes se convierten tanto por su
anchura, por su extensión y profundidad en agentes principales de transporte del
calor ecuatorial hacia los polos y del frio polar, hacia las zonas tropicales.
Unas corrientes favorecen la navegación, otras la impiden, algunas corrientes se
encargan de destruir las rocas salientes de los cabos y otras se encargan de
rellenar de arena las bahías, así miso, pueden llevar vida de una isla a otra.
Todas las corrientes marinas son movimientos de partículas fluidas que presentan
características muy distintas entre sí, tanto por lo que se refiere a su origen,
velocidad, dirección y limites, como su importancia y sus repercusiones sobre el
litoral y el clima de las regiones sobre las que tiene influencia.
La energía que origina a las corrientes marinas en los mares y océanos viene
principalmente del Sol, esto se debe a la generación de diferentes temperaturas
en la atmósfera por el calentamiento solar que producen los vientos y estos son
los causantes del movimiento del agua superficial del océano, que se suma a los
desplazamientos de las masas de agua producidos por el cambio de densidad
dando origen a las corrientes marinas.
La dirección que tienen las corrientes marinas está ligada al efecto coriolis que
consiste en que todas las cosas que se mueven sobre la superficie de la Tierra se
desvían lateralmente en sus trayectorias previstas. Este fenómeno fue descrito por
primera vez en el año de 1844 por el físico matemático francés G.C. Coriolis, dicho
efecto se debe principalmente a mayor rotación que existe en los polos, donde la
Tierra gira más rápidamente y disminuye hasta cero en el Ecuador.
El efecto que causa en los hemisferios en efecto Coriolis es que las corrientes que
las corrientes marinas en el hemisferio norte se mueven a la derecha, mientras
que las corrientes del hemisferio sur se mueven hacia la izquierda.
87
FIME UV
IV.1 ASPECTOS OCEANOGRAFICOS Y VELOCIDAD DE LAS CORRIENTES
MARINAS EN VERACRUZ
El estado de Veracruz es una de las treinta y dos entidades federativas que
integran la República Mexicana, está situado al este de la República, a su vez el
estado de Veracruz comparte el Golfo de México con cinco estados de los Estados
Unidos de América, de igual manera con estados mexicanos como Tamaulipas,
Tabasco, Campeche, Yucatán y Quintana Roo. Con 78, 815 kilómetros cuadrados,
Veracruz representa el 3.7% de la superficie del país.
Cabe destacar la gran posición geográfica que tiene el estado de Veracruz ya que
limita al este con el Golfo de México y de esta manera su litoral representa el
29.3% de la costa mexicana del Golfo, casi la tercera parte y el 4.7% del total de la
cuenca.
Figura 51.- mapa del estado de Veracruz
Fuente: www.voyagesphotosmanu.com/Complet/images/mapa_veracruz.gif
88
FIME UV
Veracruz es una de las entidades de mayor biodiversidad y riquezas en recursos
naturales del país con altas actividades turísticas y portuarias. La zona costera de
Veracruz se compone de grandes sistemas lagunares, arrecifes, selvas tropicales,
increíbles bellezas naturales y una ubicación geográfica bastante importante para
el desarrollo y bienestar de los veracruzanos.
Se ha mencionado anteriormente la importancia que tiene el estado de Veracruz
con su principal fuente de ingresos que es el mar, el cual lleva a que en el estado
a tener actividades industriales, turísticas y sociales. En lo que se refiere a sus
aguas, estas no han podido ser explotadas energéticamente, sin embargo en el
estudio que se realizara conforme al avance de este capítulo, se estudiara la
posibilidad que tiene Veracruz de poder aprovechar la energía del mar ya que
anteriormente se menciono acerca de los combustibles fósiles, estos están en una
etapa final y aunque Veracruz ocupa el primer lugar como generador de energía y
uno de los principales productores de hidrocarburos en México, ya es momento de
poner atención en otras fuentes de energía.
Es por esta razón que en la presente investigación se pretende analizar las
posibilidades que tiene el mar de Veracruz para ser explotado mediante energías
marinas, en nuestro caso, de corrientes marinas. Son varios los diseños que se
han implementado para aprovechar la energía de las corrientes marinas, sin
embargo no son factibles en todos los espacios marinos, existen muchas
características y limitaciones que deben cubrir las regiones de Veracruz para que
sean considerables alguno de estos diseños para aprovechar la energía de las
corrientes marinas.
El impacto ambiental, el daño al lecho marino, el rechazo social y el transito
marino son solo uno de los grandes obstáculos que impiden que esta fuente
energética tenga un desarrollo considerable.
La energía cinética de las corrientes marinas costeras, puede ser explotada
empleando los mismos principios usados en las turbinas de viento o
aerogeneradores. Ya que el agua marina es 832 veces más densa que el aire
⁄ ), las corrientes marinas pueden proporcionar niveles útiles de
(1.012
energía a velocidades mucho más bajas, por ejemplo, la velocidad del flujo del
agua de 1m/seg, porta la misma cantidad de energía cinética por cada
de área
perpendicular a su flujo que un viento soplando a 9 m/seg.
89
FIME UV
IV.2 CORRIENTES MARINAS A NIVEL COSTA
Se han realizado diversos estudios a una escala en la zona costera de Veracruz
bajo diferentes condiciones de velocidad de vientos y estaciones del año. Un
ejemplo de esta investigación fue realizada en costas veracruzanas alrededor de
las zonas Punta Mocambo, el rio Jamapa y Antonio Lizardo
Los resultados que arrojaron esto estudios realizados mediante un modelo
hidrodinámico-barotropico fueron que, para un viento soplando del norte a una
velocidad de 35 ⁄
la velocidad promedio que se alcanzo en las zonas las
estrechas del lecho marino fue de 0.8 ⁄
.
En estas zonas de Punta Mocambo se puede apreciar que existe una baja
velocidad en la corriente. De la zona de punta Mocambo a la parte norte de Boca
del Rio Jamapa la corriente se intensifico a un valor de 1.10 ⁄
, esto debido a
la desembocadura del rio Jamapa en las costas veracruzanas y más hacia el sur
cerca de la zona de Antonio Lizardo la velocidad se redujo de nuevo a 0.8 ⁄
.
En base a los datos obtenidos, la zona donde desemboca el rio Jamapa es la zona
que presenta una velocidad de corriente mayor (1.10 ⁄
, esta región podría
considerarse potencialmente benéfica ya que podrían ser instalados algunos de
los dispositivos estudiados anteriormente como la turbina en forma de cometa
(figura 49) ya que es un dispositivo que puede operar en aguas de baja velocidad
de fluido, su costo de operación y mantenimiento son muy accesibles.
Figura 52.- Circulación marina para un viento de 30 m/seg
Fuente: “Oceanographic characterization of the Veracruz reefs System”
90
FIME UV
Si el viento está soplando con una velocidad de 15 ⁄
hacia el sureste
coincidiendo con los meses de abril-agosto y aproximadamente durante el verano,
la velocidad de la corriente marina no llega a los 0.5 ⁄
.
Figura 53.- Circulaciones marinas en los meses abril-agosto
Fuente: “Oceanographic characterization of the Veracruz reefs System”
La dirección de la corriente soplando hacia el este con una magnitud de 15 ⁄
predomina en otoño y primavera, se dirige hacia el norte y sigue toda la costa. La
velocidad que estas corrientes pueden llevar cerca del límite sur en Antón Lizardo
con de 0.60 ⁄
Figura 54.- Circulación marina otoño-primavera
Fuente: “Oceanographic characterization of the Veracruz reefs System”
91
FIME UV
Para la obtención de datos como los anteriores fue necesario acudir al Atlas
Oceanográfico que edita la secretaría de Marina, a través del cual se pudo dar a
conocer información que no es tan accesible en la web o algún libro. Si bien
pudimos observar el posible aprovechamiento de las corrientes marinas en
Veracruz, no obstante aún hace falta hacer más investigaciones y tomar en cuenta
que día a día las tecnologías para este tipo de energía van teniendo un mejor
desarrollo. De igual manera se pudo encontrar en el Atlas de Oceanografía
representaciones gráficas, valores de frecuencia y velocidad de los fenómenos de
oleaje, vientos, mareas y corrientes marinas para diversas zonas de la República
Mexicana clasificadas de acuerdo a las condiciones físicas de cada una de las
zonas.
Figura 55.- Zonificación de acuerdo a las condiciones físicas de cada zona
Fuente: Dirección general de puertos, Atlas Oceanográfico, Secretaria de Marina
92
FIME UV
Con respecto a la figura 55 donde se aprecian las diferentes zonas y condiciones
físicas que se encuentran cada una de ellas, se puede observar que los mares
veracruzanos se encuentran ubicados dentro de las regiones XXI, XXII, XIII y
XXIV, para estas zonas, las condiciones físicas de los vientos y corrientes marinas
establecidas por el Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina son las
siguientes:
CONDISIONES FISICAS NORMALES PARA LA ZONA XI DE VERACRUZ
REGIMEN ANUAL DE CORRIENTES
60
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
E
N
50
40
2.00-2.90
1.00-1.90
0.10-0.90
30
20
10
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
%
Grafica 6.- Régimen de corrientes superficiales, intensidad de corrientes en nudos
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
93
FIME UV
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
E
N
%
16
V
E
L
O
C
I
D
A
D
5
14
4
12
10
M
E
D
I
A
3
8
6
2
M
/
s
4
1
2
VELOCIDAD MEDIA
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
FRECUENCIA
NW
Grafica 7.- Régimen de vientos locales, estación Campeche, Campeche.
JJJ
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
Referente a las graficas anteriores se dan a conocer las velocidades existentes en
esta región, se puede observar la magnitud de las velocidades predominantes en
esta zona que van de un rango 0.10 a 0.90 nudos (0.051 a 0.462 ⁄
) y aunque
se han realizado estudios con respecto a el rango de 2 a 2.90 nudos (1.02 a 1.479
⁄
, la frecuencia respecto a las corrientes que existen en esta zona son muy
bajas. Las tecnologías que hasta el día de hoy se han desarrollado, ninguna opera
con velocidades tan bajas, de alguna manera no se descarta que en unos años
exista un dispositivo capaz de aprovechar las corrientes con velocidades
pequeñas.
94
FIME UV
CONDICIONES FISICAS NORMALES ZONA XXII VERACRUZ
REGIMEN ANUAL DE CORRIENTES
20
F
R
E
C
U
A
N
C
I
A
18
16
14
12
2.00-2.90
10
1.00-1.90
8
0.10-0.90
6
E
N
%
4
2
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 8.- Régimen de corrientes superficiales, intensidad de corrientes en nudos
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
95
FIME UV
70
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
60
50
40
VELOCIDAD MEDIA
30
E
N
20
%
10
FRECUENCIA
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 10.- Régimen de vientos locales, estación Campeche, Campeche
Fuente: atlas Oceanográfico de la secretaria de marina
De igual manera, esta región también presenta velocidades similares a la región
XXI con un rango de 0.10 a 0.90 nudos (0.051 a 0.462 ⁄
), las velocidades
con las que cuenta esta región son de igual manera velocidades muy bajas.
96
FIME UV
CONDICIONES FISICAS NORMALES ZONA XXIII DE VERACRUZ
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
20
18
16
14
12
2.00-2.90
1.00-1.90
0.10-0.90
10
8
6
4
E
N
2
0
%
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 11.- Régimen de corrientes superficiales, intensidad de corrientes en nudos
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
97
FIME UV
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
30
8
25
7
V
E
L
.
M
E
D
I
A
6
20
5
15
4
10
3
M
/
S
2
E
N
5
1
0
%
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
VELOCIDAD MEDIA
FRECUENCIA
DIRECCION
Grafica 12.-Regimen de vientos locales, estación Veracruz, Veracruz
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
CONDICIONES FISICAS NORMALES ZONA XXIV VERACRUZ
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
E
N
30
25
20
2.00-2.90
15
1.00-1.90
0.10-0.90
10
5
%
0
N
NE
E
SE
S
SW
DIRECCION
Grafica 13.- Régimen de corrientes superficiales, intensidad de corrientes en nudos
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
98
FIME UV
20
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
18
E
N
6
%
2
16
14
12
VELOCIDAD MEDIA
10
FRECUENCIA
8
4
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 14.- Régimen de vientos locales, Tampico, Tamaulipas
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
Tanto en la región XXIII y XXIV la velocidad de las corrientes también entra en el
rango de 0.10 a 0.90 nudos teniendo las cuatro zonas un promedio en velocidades
de las corrientes marinas bajo en magnitudes de mayor longitud por lo que no es
posible instalar algún prototipos en alguna de estas zonas, ya que el prototipo que
⁄ , y sin embargo son
trabaja con velocidades menores a partir de 1.5
velocidades que no se encuentras en estas cuatro zonas.
99
FIME UV
IV.3 CORRIENTES MARINAS A NIVEL CUENCA
Cabe mencionar alguno de los datos de velocidades de las corrientes marinas
para el estado de Veracruz, presentados en este trabajo son analizados desde
una perspectiva cuenca-escala, es decir, estudios de circulación marina,
temperatura, profundidad y vientos son interpretados mediante modelos numéricos
que analizan toda la región de la plataforma continental, mares y océanos, esto se
hace con el fin de facilitar los estudios mencionados y poderlos representar de una
manera generalizada
Los patrones más importantes que sin duda son de gran importancia para la
dinámica y formación de corrientes marinas son la temperatura, el viento, la
salinidad y la profundidad de las aguas de los mares y océanos. Actualmente se
han utilizado modelos numéricos como el NCOM (Navy Coastal Ocean Model) o
modelo de la marina costera. Este sistema fue desarrollado por científicos de El
Naval Oceanographic Office, este sistema es la base para el seguimiento y
pronostico de los patrones mencionados anteriormente y muestra una
representación en tiempo real de alta resolución auxiliada por monitoreo satelital.
Siguiendo la distribución de los vientos estacionales, ha sido utilizado para el
estudio de la circulación producida por la fuerza del viento desde un punto de vista
macro-escala. Los últimos resultados que arrojo este sistema para una celda de 6
kilómetros en un periodo de simulación de siete años, mostraron una corriente
promedio de 0.5 ⁄
sobre la plataforma continental de Tamaulipas-Veracruz
dirigida hacia el sur, de septiembre a marzo (otoño-invierno) y al norte de abril a
agosto (primavera-verano).
Figura 56.- Esquema computarizado de la circulación a macro-escala de una simulación numérica del
ncom, a) patrón de circulación marina en el invierno, b) patrón de circulación marina en invierno
Fuente http://es.libros.redsauce.net
100
FIME UV
Como se mencionó anteriormente, el estado de Veracruz limita al este con el Golfo
de México la cual es una región marítima del Océano Atlántico. Este es un sistema
semi-cerrado con una entrada de agua oceánica por el Mar Caribe a través del
Canal de Yucatán, que tiene una profundidad de 1900 metros, y con una salida al
Océano Atlántico a través del Estrecho de Florida, entre la Península de Florida y
la Isla de Cuba, en donde la profundidad es de 900 metros aproximadamente.
Alcanza los 3700 metros en la parte más profunda y 200 metros en su plataforma
continental.
Cabe mencionar que la gran cuenca es la responsable del nacimiento de la
Corriente del Golfo ya mencionada anteriormente. En esta corriente se han
registrado velocidades hasta de 1.8 ⁄
aproximadamente y cuenta con un
caudal enorme, que es alrededor de unos 80 millones de m 3/seg. Sin embargo
esta corriente no incrementa la velocidad de circulación del mar veracruzano ya
que las máximas velocidades solo son localizadas entre la península de Florida,
en la Isla de Cuba y en la región del Atlántico Norte.
Figura 57.- Zona donde es afectada por la corriente del golfo
Fuente http://es.libros.redsauce.net
Toda la información obtenida para la velocidad de las corrientes marinas tanto con
los estudios realizados por el modelo numérico NCOM con las escalas de cuenca
y costa, las gráficas presentadas por la Secretaria de Marina nos dan a conocer
que en las regiones veracruzanas las circulaciones tienen un promedio de 0.10 a
0.90 nudos (0.051 a 0.462 ⁄
) y aunque existen registros de que en el Golfo
de México se han llegado a alcanzar velocidades con magnitudes mas grandes
dentro del rango de 2 a 2.90 nudos (1.02 ⁄
a 1.49 ⁄
), la frecuencia con
la que estos flujos se presenta es baja.
101
FIME UV
Sin embargo sería recomendable realizar investigaciones en estas zonas, y que
en un futuro con el avance de la tecnología que aprovecha las corrientes marinas,
podrían llegar a ser regiones con un gran potencial energético.
Como se mencionó anteriormente, en el estado de Veracruz no se cuenta con las
condiciones necesarias para el aprovechamiento de este recurso natural, sin
embargo existen otras regiones en el país que presentan condiciones con mucho
más potencial que la zona de Veracruz, las aguas que cubren el estado de
Quintana Roo (regiones XVII, XVIII y XIX) en donde se localizan corrientes en un
rango de hasta 3.00 a 3.90 nudos (1.53 ⁄
a 1.98 ⁄
). Las graficas de
esta región son las siguientes:
CONDICIONES FISICAS NORMALES ZONA XVII QUINTANA ROO
45
40
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
E
N
35
30
3.00-3.90
25
2.00-2.90
20
1.00-1.90
15
0.10-0.90
10
5
%
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 15.- Régimen de corrientes superficiales, intensidad de corrientes en nudos
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
102
FIME UV
25
7
VELOCIDAD MEDIA
FRECUENCIA
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
E
N
6
V
E
L
.
20
5
15
4
M
E
D
I
A
3
10
2
m
/
s
5
1
%
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 17.- Régimen de vientos locales, estación Cozumel, Quintana Roo
Fuente: Atlas Oceanográfico de la secretaria de marina
CONDICIONES FÍSICAS NORMALES ZONA XVIII QUINTANA ROO
40
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
E
N
%
35
30
25
3.00-3.90
20
2.00-2.90
1.00-1.90
15
0.10-0.90
10
5
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 18.- Régimen de corrientes superficiales, intensidad de corriente en nudos
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
103
FIME UV
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
25
VELOCIDAD MEDIA
FRECUENCIA
20
5
15
4
3
10
2
5
E
N
%
7
6
1
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
V
E
L
.
M
E
D
I
A
M
/
s
DIRECCION
Grafica 19.- Régimen de corrientes marinas, estación Cozumel, quintana roo
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
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FIME UV
CONDICIONES FISICAS ZONA XIX QUINTANA ROO
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
E
N
%
40
35
30
25
3.00-3.90
20
2.00-2.90
15
1.00-1.90
0.10-0.90
10
5
0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 20.- Régimen de corrientes superficiales, intensidad de corrientes en nudos
Fuente: Atlas Oceanográfico de la secretaria de marina
F
R
E
C
U
E
N
C
I
A
25
E
N
5
1
0
0
%
7
VELOCIDAD MEDIA
6
FRECUENCIA
20
V
E
L
.
5
15
4
3
10
2
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
DIRECCION
Grafica 21.- Régimen de vientos locales, estación Cozumel, quintana roo
Fuente: Atlas Oceanográfico de la Secretaria de Marina
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M
E
D
I
A
M
/
s
FIME UV
Con las gráficas anteriores se puede dar a conocer que en el estado de Quintana
Roo presenta excelentes condiciones para la instalación de turbinas para el
aprovechamiento de las corrientes marinas para la generación de energía
eléctrica. Como se puede apreciar en las gráficas anteriores, el rango con el que
cuentan estas zonas de 3.00 a 3.90 nudos (1.53 ⁄
a 1.98 ⁄
), la
velocidad ideal para instalar algunos de los dispositivos mencionados en el
capítulo III, los dispositivos que más se acoplan a las velocidades de estas zonas
son las turbinas de eje vertical ya que no necesitan velocidades muy grandes para
su funcionamiento. Algunos dispositivos que se pueden instalar en estas zonas
son:
Turbina Vertical TidGen (Figura 39), que opera en aguas con velocidades de 1.5
⁄
a 2.5 ⁄
.
⁄
Turbina Thawt (Figura 41), este tipo de turbina opera en aguas de 1.5
2.5 ⁄
a
Turbina Blue Energy (Figura 44), de igual manera, esta turbina opera en aguas
con velocidades de 2 ⁄
y3 ⁄
.
Generador Stingray (Figura 45), turbina que opera en aguas de 1.5
⁄
⁄
y2
Generador BioStream (Figura 46), turbina que opera en aguas de 1.8
⁄
.
⁄
y3
Sistema Biowave (Figura 47), este es un sistema que opera en aguas de 1.5
⁄
a 2.5 ⁄
.
Estos son algunos de los dispositivos que pueden ser instalados en las zonas de
Quintana Roo los cuales pueden ser útiles para la generación de energía eléctrica.
Esta zona sin duda alguna es una zona con un potencial energético de corrientes
marinas.
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FIME UV
CONCLUSION
Debido a que los recursos fósiles que existen en nuestro planeta, en su mayoría
todos están llegando a su fin, son muchos los países que están estudiando las
alternativas que comprueben la viabilidad y las ventajas que podrían llegar a
brindar las energías renovables. Cabe destacar que se ha sabido aprovechar de
una manera muy factible la energía eólica y la energía solar llevando consigo a un
gran desarrollo tecnológico de estas, pero sin embargo, con respecto a la energía
proveniente del mar, está aún se encuentra en su mayoría en una etapa
experimental.
En este trabajo, a lo largo de cuatro capítulos que lo conforman, se logra cumplir
satisfactoriamente con cada uno de los objetivos específicos, se pudo dar a
conocer al apreciable lector los tipos de energías marinas existentes para la
generación de electricidad, así como su principio de funcionamiento, sin perder de
vista el tema al que dicha monografía se enfoca en las tecnologías desarrolladas
para el aprovechamiento de las corrientes marinas y el posible aprovechamiento
en el estado de Veracruz estudiando una importante corriente que puede ser
aprovechada, la corriente del Golfo.
También de dar a conocer los dispositivos desarrollados para el aprovechamiento
de dicha energía marina, considerando que en nuestro país, México, si tenemos
potencial para el aprovechamiento de las corrientes marinas y no solo de este tipo
de energía si no de varios tipos de energías.
Se da a conocer en este trabajo al apreciable lector una forma de aprovechar la
energía, la cual tendrá con el paso del tiempo un enorme potencial tecnológico
para la producción de electricidad, teniendo una gran alternativa energética en el
mundo y principalmente en nuestro país.
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BIBLIOGRAFIA
 W. Sturges and A. Lugo-Fernandez, “Circulation in the Gulf of México:
Observations and Models “(2005).
 J.J. Salas Pérez and A. Granados Barba, “Oceanographic
Characterization of the Veracruz Reefs System”.
 J. Manuel Juanes González, “El Potencial Energético Útil de las
Corrientes Marinas en el Estrecho de Gibraltar” (2007).
 Secretaría de Marina, “Atlas Oceanográfico” Dirección General de
Oceanografía y señalamiento marítimo.

Eduardo Alvayay Fuentes, “Energía del Mar” Revismar 2006.

Pedro Fernández Díez, “Energía del Mar” España 2008.
 Pedro Ibáñez Ereño, “TECNALIA Unidad de Energía” Universidad de
Coruña.

www.textoscientificos.com

www.tecnalia.com
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