Presentación completa del paper: "Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido en modelos dinámicos de simulación de turbinas hidrocinéticas operando en canales de agua"

22-23 de octubre de 2025 Zaragoza Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido en modelos dinámicos de simulación de turbinas hidrocinéticas operando en canales de agua Manuel Rico-Secades , Antonio Javier Calleja-Rodríguez , Aitor Fernández-Jiménez , Eduardo Álvarez-Álvarez , Fher Said Macedo-Garcia, Jaime Arau-Roffiel Universidad de Oviedo. Centro Universitario de Investigación y Desarrollo del Agua (CUIDA) Tecnológico Nacional de México, CENIDET Estructuras hidráulicas Uso y gestión del agua Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. ÍNDICE DE LA PRESENTACIÓN 1.- Introducción y motivación del trabajo 2.- Energía disponible y extraíble de un canal de agua 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido (𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝) 4.- Modelo Completo LTSpice 5.- Conclusiones 1 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 1.- Introducción y motivación del trabajo Lámina de agua (entrada) 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 𝑎𝑖𝑖 Potencia extraída de la lámina de agua Potencia cinética Potencia de Altura Límite intrínseco a la potencia extraíble Características hidrocinéticas de la turbina 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 Potencia mecánica extraída Características mecánicas del PMG 𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐾𝐾𝑉𝑉 Características eléctricas PMG Potencia eléctrica AC Características mecánicas de la turbina Turbina-PMG acoplamiento Conversión CC-CC Electrónica de Potencia (etapa MPPT) Microcontrolador (algoritmo MPPT) Rectificador Potencia eléctrica DC 𝑇𝑇 𝑚𝑚 𝜔𝜔𝑚𝑚 Potencia eléctrica DC Bateria o Bus de continua BLOQUE #1 BLOQUE #2 BLOQUE #3 BLOQUE #4 𝑉𝑉 𝑒𝑒 𝐼𝐼 𝑒𝑒 Lámina de a gua (salida) 𝑉𝑉 𝑤𝑤𝑜𝑜 𝑎𝑜𝑜 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝 𝑃𝑃 𝑚𝑚𝑒𝑒𝑐𝑐 𝑃𝑃 𝑒𝑒 𝑃𝑃 𝑘 𝑃𝑃 ℎ 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝 Coeficiente de potencia extendido CANAL DE AGUA 𝑉𝑉 𝑤𝑤 𝐼𝐼𝑤𝑤 𝑃𝑃 𝑤𝑤 Siquientesetapas eléctricas: Inversor modo tensión (VMI) o Inversor enlace a red (GTI) El artículo presentado se centra en esta parte del modelo 2 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 1.- Introducción y motivación del trabajo Turbina en un canal de agua PMG Turbina bajo test Lámina de agua de entrada SALIDA Lámina de agua de salida 3 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 2.- Energía disponible y extraíble de un canal de agua 𝑏𝑏=𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑑𝑑 𝑎𝑖𝑖=𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 (𝑑𝑑𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎)𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 =𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 =𝑣𝑣𝑑𝑑𝑑𝑑𝑎𝑎𝑎𝑎𝑣𝑣𝑑𝑑𝑎𝑎𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 (𝑑𝑑𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎) x y z Lámina de agua Canal de agua de base rectangular x y zHilo de agua Son tres términos a evaluar: 1. Energía cinética de la lámina de agua 2. Energía potencial del hilo de agua 3. Energía derivada de la presión hidrostática que soporta cada hilo de agua Ha permitido obtener lo que hemos denominado “energía de altura de la lámina de agua”. Para el estudio usamos los conceptos de “lámina de agua” e “hilo de agua” 4 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 2.- Energía disponible y extraíble de un canal de agua 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝 PMG Turbina ENTRADA SALIDA 𝑃𝑃 𝑜𝑜=1 2� 𝜌𝜌 � 𝑄𝑄 � 𝑉𝑉 𝑤𝑤𝑜𝑜 2 +𝜌𝜌 � 𝑄𝑄 � 𝑎𝑎 � 𝑎𝑜𝑜 Potencia cinética Potencia de altura Potencia cinética Potencia de altura 𝑃𝑃𝑖𝑖=1 2� 𝜌𝜌 � 𝑄𝑄 � 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 2 +𝜌𝜌 � 𝑄𝑄 � 𝑎𝑎 � 𝑎𝑖𝑖 5 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 𝑀𝑀𝑖𝑖=𝑃𝑃𝑐𝑐𝑖𝑖 𝑃𝑃ℎ𝑖𝑖 =𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 2 2 Potencia cinética respecto a Potencia de altura (en la entrada) Sentido físico de Número de Froude (𝐹𝐹 𝑟𝑟) 𝑃𝑃𝑖𝑖=𝜌𝜌 � 𝑏𝑏 � 𝑎𝑎 � 32� 𝑎𝑖𝑖 � 52�𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 3 2+𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 2.- Energía disponible y extraíble de un canal de agua Potencia cinética Potencia de altura 𝑃𝑃𝑖𝑖=1 2� 𝜌𝜌 � 𝑄𝑄 � 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 2 +𝜌𝜌 � 𝑄𝑄 � 𝑎𝑎 � 𝑎𝑖𝑖 𝐹𝐹𝑎𝑎 =𝑉𝑉 𝑤𝑤 𝑎𝑎 � 𝑎 Para un canal de sección rectangular 6 𝑀𝑀𝑜𝑜=𝑃𝑃 𝑐𝑐𝑜𝑜 𝑃𝑃ℎ𝑜𝑜 =𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑜𝑜 2 2 Potencia cinética respecto a Potencia de altura (en la salida) Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 2.- Energía disponible y extraíble de un canal de agua 𝑃𝑃𝑖𝑖=𝜌𝜌 � 𝑏𝑏 � 𝑎𝑎 � 32� 𝑎𝑖𝑖 � 52�𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 3 2+𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 7 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. La potencia extraíble tiene un máximo 2.- Energía disponible y extraíble de un canal de agua DATOS DE ENTRADA b = 0.3 m hi = 0.4 m Vwi = 0.3 m/s Sería algo equivalente al límite de Betz que solo aplica a campo abierto. 8 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑜𝑜_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜 𝑉𝑉 𝑤𝑤𝑜𝑜 Zona trabajo Extracción de energía Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 2.- Energía disponible y extraíble de un canal de agua IMPORTANTE: Existe un límite intrínseco a la potencia extraíble por la turbina (𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝) que se produce a una determinada velocidad de agua a la salida (𝑉𝑉𝑤𝑤𝑜𝑜_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜) y que está fijado únicamente por las características del canal de agua. 15 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝 𝑉𝑉 𝑤𝑤𝑜𝑜 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑜𝑜_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜 𝑎𝑖𝑖=𝑎𝑎𝑎𝑎𝑑𝑑 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 =𝑎𝑎𝑎𝑎𝑑𝑑 𝑃𝑃𝑖𝑖𝑃𝑃 𝑜𝑜 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝 𝑎𝑖𝑖𝑎𝑜𝑜 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 𝑉𝑉 𝑤𝑤𝑜𝑜 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑤𝑤_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜 =𝜌𝜌 � 𝑎𝑖𝑖� 𝑉𝑉 𝑓𝑓𝑖𝑖 � 13 𝑎𝑜𝑜_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜 =𝑎𝑖𝑖�𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑜𝑜_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜 Zona trabajo Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 𝐶𝐶𝐶𝐶 =𝑃𝑃𝑑𝑑𝑑𝑑 1 2� 𝜌𝜌 � 𝐴𝐴𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 � 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑣𝑣3 El coeficiente de potencia clásico (𝐶𝐶𝑝𝑝) en campo abierto no sirve para canales de agua La definición habitual es: En un canal cerrado o semicerrado sería mas interesante cambiarlo: 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝=𝑃𝑃𝑑𝑑𝑑𝑑 1 2� 𝜌𝜌 � 𝐴𝐴𝑣𝑣 � 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑣𝑣3+𝜌𝜌 � 𝑎𝑎 � 𝑎𝑣𝑣 � 𝐴𝐴𝑣𝑣 � 𝑉𝑉 wi Proponemos introducir el “Coeficiente de potencia extendido (𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝)” 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido Conservaríamos el sentido de rendimiento, la potencia extraída respecto a la disponible 16 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 = 1 2�𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 3− 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑖𝑖 � 53� 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑜𝑜 � 43+𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 − 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑖𝑖 � 53� 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑜𝑜 − � 23 𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 3 2+𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 17 0.345 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido 0.345 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑜𝑜 = 1 MUY IMPORTANTE: No confundir que 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝 sea mayor con que se pueda extraer mas energía. Fri1 tiene mejor rendimiento pero se extrae menos potencia, ya que hay menos potencia disponible en la lámina de entrada. 18 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝 = 1 2�𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 3− 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑖𝑖 � 53+𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 − 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑖𝑖 � 53 𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 3 2+𝐹𝐹𝑟𝑟𝑖𝑖 Coeficiente de potencia extendido máximo (𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝) Hacemos 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑜𝑜 = 1 0.345 𝐹𝐹 𝑟𝑟𝑜𝑜 = 1 19 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido 20 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖_𝑜𝑜𝑒𝑒𝑤𝑤𝑜𝑜 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 DATOS DE PARTIDA Campo abierto (reales o estimados) CON BLOQUEO Canal de agua 𝐶𝐶𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝐶𝐶𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 𝐶𝐶𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝 Límite de Betz 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑐𝑐𝑝𝑝 Límite intrínseco del canal de agua 𝐾𝐾𝑏𝑏 → 1 PMG turbina PMG turbina 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖_𝑜𝑜𝑓𝑓_𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 PMG turbina EQUIVALENTE EN CAMPO ABIERTO misma potencia extraída Ajuste dinámico de 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 en función de 𝐾𝐾𝑏𝑏 NUEVO COEFICIENTE DE POTENCIA EXTENDIDO (𝑪𝑪𝒑𝒑𝒑𝒑) COEFICIENTE DE POTENCIA (𝑪𝑪𝒑𝒑) MPP MPP Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido PMG PMG turbina turbina Bloqueo bajo Bloqueo alto 𝐾𝐾𝑏𝑏=𝐹𝐹𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑏𝑏𝑑𝑑𝑎𝑎𝑏𝑏𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎 𝐾𝐾𝑏𝑏=𝐴𝐴𝑜𝑜𝑎𝑎𝑟𝑟𝑏𝑏𝑖𝑖𝑐𝑐𝑒𝑒 𝐴𝐴𝑐𝑐ℎ𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑒𝑒𝑎𝑎 𝐴𝐴𝑜𝑜𝑎𝑎𝑟𝑟𝑏𝑏𝑖𝑖𝑐𝑐𝑒𝑒 =Á𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑏𝑏𝑣𝑣𝑎𝑎𝑎𝑎 𝐴𝐴𝑐𝑐ℎ𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑒𝑒𝑎𝑎 =Á𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑑𝑑 𝐾𝐾𝑏𝑏→0𝐾𝐾𝑏𝑏→1 𝐴𝐴𝑜𝑜𝑎𝑎𝑟𝑟𝑏𝑏𝑖𝑖𝑐𝑐𝑒𝑒 ≪ 𝐴𝐴𝑐𝑐ℎ𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑒𝑒𝑎𝑎 𝐴𝐴𝑜𝑜𝑎𝑎𝑟𝑟𝑏𝑏𝑖𝑖𝑐𝑐𝑒𝑒 ≈ 𝐴𝐴𝑐𝑐ℎ𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑒𝑒𝑎𝑎 El factor de bloqueo 𝐾𝐾𝑏𝑏 es fundamental para ajustar los parámetros del nuevo coeficiente de potencia extendido 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 introducido. 21 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. El ajuste propuesto para 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 se basa en los trabajos de Werle M. J. 2010. Se aproxima la potencia extraída por la turbina en el canal de agua con bloqueo como si trabajara en campo abierto con la nueva velocidad de fluido equivalente que hemos denominado 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖_𝑜𝑜𝑓𝑓_𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 De esta forma, la potencia que extraería la turbina tanto en campo abierto como en el canal de agua en condiciones de bloqueo operando en ambos casos en el punto MPP 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖_𝑜𝑜𝑓𝑓_𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 =𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖 1− 𝐾𝐾𝑏𝑏𝑃𝑃𝑒𝑒𝑝𝑝_𝑜𝑜𝑎𝑎𝑟𝑟_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 =𝐶𝐶𝑝𝑝_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜.1 2� 𝜌𝜌 � 𝐴𝐴𝑜𝑜𝑎𝑎𝑟𝑟𝑏𝑏𝑖𝑖𝑐𝑐𝑒𝑒 � 𝑉𝑉𝑤𝑤𝑖𝑖_𝑜𝑜𝑓𝑓_𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 3 22 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 =𝑃𝑃𝑒𝑒𝑝𝑝_𝑜𝑜𝑎𝑎𝑟𝑟_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑃𝑃𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑏𝑏_𝑐𝑐𝑜𝑜_𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑙𝑙 =𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑐𝑐𝑜𝑜_𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑙𝑙 1− 𝐾𝐾𝑏𝑏 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑏𝑏_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 =𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 1− 𝐾𝐾𝑏𝑏 También nos permite obtener los puntos de vacío (“no_load”) y máxima potencia (“mpp”) del nuevo coeficiente de potencia extendido 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 introducido. 23 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑐𝑐𝑜𝑜_𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑙𝑙 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑀𝑀𝑃𝑃𝑃𝑃 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 =𝐾𝐾𝐾 �𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑐𝑐𝑜𝑜_𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑙𝑙 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 −1� 𝑑𝑑 � −𝐾𝐾2 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝐾𝐾𝐾 =𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑐𝑐𝑜𝑜_𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑙𝑙 �𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑐𝑐𝑜𝑜_𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑙𝑙 −𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 𝐾𝐾𝐾 =𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝_𝑜𝑜𝑝𝑝𝑜𝑜 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑐𝑐𝑜𝑜_𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑙𝑙 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑝𝑝_𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 −1� 𝑑𝑑 � −𝐾𝐾2 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑥𝑥_𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 Ajuste matemático 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 =𝑓𝑓𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑣𝑣𝑎𝑎𝑎𝑎(𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇) 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑏𝑏𝑣𝑣𝑎𝑎𝑎𝑎 𝐶𝐶𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑑𝑑𝑎𝑎 Zona de arranque 3.- Introducción del concepto de Coeficiente de Potencia Extendido 24 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 4.- Modelo Completo LTSpice 31 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 4.- Modelo Completo LTSpice 𝑇𝑇𝑚𝑚𝑒𝑒𝑐𝑐 0.38 0.57 32 Freno aplicado al eje de la turbina (constante o gradual) Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. TEST 2 WATER CHANNEL (Experimental) PROPOSED MODEL TSRno load 3.05 p.u. 3.03 p.u. TSRmpp 2.3 p.u. 2.21 p.u. Pex 1.7 W 1.9 W 4.- Modelo Completo LTSpice 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝 𝑊 TSR 𝐶𝐶.𝑎𝑎. 𝑇𝑇𝑚𝑚𝑒𝑒𝑐𝑐 𝑁𝑑𝑑 1.9 W CASO 𝟐 𝑎 𝑖𝑖 = 0.38 𝑑𝑑 𝑣𝑣 𝑤𝑤𝑖𝑖 = 0.57 𝑑𝑑𝑑𝑑 ⁄ 𝐾𝐾 𝑏𝑏 = 0.2 𝐶𝐶.𝑎𝑎. 2.21 p.u. 3.03 p.u. 0.11 Nm 33 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 4.- Modelo Completo LTSpice 𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑝𝑝 𝑊 TSR 𝐶𝐶.𝑎𝑎. Starting point No-load MPP 𝑻𝑬𝑺𝑻 𝟐 𝑎𝑖𝑖= 0.38 𝑑𝑑 𝑣𝑣𝑤𝑤𝑖𝑖 = 0.57 𝑑𝑑𝑑𝑑 ⁄ 𝐾𝐾𝑏𝑏= 0.2 𝐶𝐶.𝑎𝑎. 3.03 2.3 1.7 W Turbine blocking Starting at no load condition 34 Incorporación del concepto de coeficiente de potencia extendido….. Rico-Secades M. et al. 5.- Conclusiones •Se ha revisado la operación de turbinas hidrocinéticas operando en canal de agua. •Se han obtenido los límites de operación y de potencia extraíble. •Se ha propuesto un nuevo coeficiente de potencia extendido (𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝) e implementado un método dinámico para obtener este coeficiente a partir de los datos disponibles del clásico coeficiente en campo abierto (𝐶𝐶𝑝𝑝). •El trabajo desarrollado se ha implementado un modelo LTSpice que permite validar la operación de una turbina hidrocinética en un canal de agua. •Las herramientas y modelos LTSpice desarrolladas se encuentran disponibles en formato abierto a disposición de la comunidad universitaria. https://doi.org/10.5281/zenodo.17235499 35 ¡ MUCHAS GRACIAS ! ENTIDADES COLABORADORAS PROMUEVEN ORGANIZACIÓN Con la colaboración de ENTIDADES PATROCINADORAS