Resumen en español

Este estudio evalúa el desempeño hidráulico de una turbina tipo bulbo para una planta mareomotriz propuesta bajo configuración de presa de marea en Buenaventura, Colombia. La costa Pacífica del país, caracterizada por rangos mesomareales entre 2 y 4 metros, ofrece condiciones altamente favorables para el aprovechamiento de energía mareomotriz. Pues se identificaron velocidades de flujo entre 9 y 11 m/s, correspondientes a un potencial energético teórico de aproximadamente 5,4 MW por turbina. Estos resultados evidencian la magnitud del recurso mareal disponible en Buenaventura y respaldan la viabilidad de futuros proyectos de energía renovable en la región. Para analizar el comportamiento de la turbina bajo las condiciones hidráulicas locales, se desarrolló un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), validado con datos de la central hidroeléctrica Jebel Aulia, la cual opera turbinas bulbo HYDROMATRIX de Andritz. El proceso de validación alcanzó un error de convergencia de malla del 1%, lo que confirma la confiabilidad del modelo, y un error del 4% en la validación del modelo. Posteriormente, el modelo se adaptó a las condiciones específicas del sitio en Buenaventura. Se aplicó un diseño factorial 2ᵏ con cinco factores (ángulo álabes guías, ángulo álabes del rotor, ángulo salida de la recámara, velocidad aguas arriba de la recamara y densidad del agua) y un total de 32 simulaciones para evaluar de manera sistemática los efectos de la velocidad de entrada, velocidad de salida, torque y distribución de presiones sobre los álabes guía y el rotor. Los resultados mostraron que la velocidad de entrada es el factor estadísticamente más significativo en el rendimiento de la turbina, con valores de R² superiores a 0,9 tanto en el ANOVA como en los modelos de regresión. Esta fuerte correlación valida la capacidad predictiva del modelo basado en CFD. Dado que la velocidad del flujo es directamente proporcional a la potencia generada y a las presiones sobre los álabes. También, se identificó que las mareas vivas representan el escenario operativo más favorable, maximizando la eficiencia y la producción energética, dado que la producción de energía es mayor en sicigia con una eficiencia del 72%, mientras para cuadratura la eficiencia es de 15,3%. Los resultados aportan información clave para el diseño hidráulico y la futura implementación de plantas mareomotrices de tipo embalse en Colombia. Como trabajo futuro, se plantea el desarrollo de ecuaciones modelo normalizadas para nuevas variables de respuesta, partiendo de las encontradas y la exploración de geometrías de turbinas optimizadas para flujo bidireccional.