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dc.contributor.authorGutiérrez Romero, José Enrique 
dc.date.accessioned2014-11-11T12:04:45Z
dc.date.available2014-11-11T12:04:45Z
dc.date.issued2014-05
dc.description.abstract[ESP] Un cambio hacia un modelo energético sostenible requiere del desarrollo de nuevas tecnologías que permitan un abaratamiento de la electricidad. Ha quedado demostrado que la energía eólica puede ayudar de forma significativa a este cambio. A pesar de esto, las limitaciones para la instalación de nuevos parques eólicos en tierra han llevado a explorar nuevos horizontes, entre ellos el mar. La energía eólica marina surge como una solución para estas limitaciones. El trabajo que se desarrolla a lo largo de esta Tesis está encaminado a contribuir al estudio y al desarrollo de este campo a través de diversas herramientas que permitan abordar el estudio de un aerogenerador marino flotante. El estudio del comportamiento de aerogeneradores en alta mar, así como la mejora de su diseño, constituye retos científicos y tecnológicos. El campo de trabajo es pluridisciplinar, abordando diversas ramas de la Ingeniería, desde la hidrodinámica a la aerodinámica, pasando por los sistemas que permiten su emplazamiento en alta mar. En esta dirección, en la presente Tesis se desarrollan tres herramientas destinadas al estudio de las diferentes partes del sistema aerogenerador, entendiendo éste como un conjunto en el que se integran el aerogenerador propiamente dicho (turbina), la plataforma, y los sistemas de fondeo. En primer lugar, se aborda el desarrollo de una herramienta/código que permita el estudio aeroelástico integral de un aerogenerador. Para ello, se parte de uno de los códigos de mayor relevancia en el ámbito, FAST/AeroDyn. Se usa programación XML y Tcl/Tk, para desarrollar el software. La herramienta desarrollada se aplica al estudio de un aerogenerador marino tipo, llevando a cabo una reducción de peso, con el objetivo de una mejora en la estabilidad del sistema. A continuación, se presenta otro código dedicado a la estimación rápida del comportamiento de aerogeneradores marinos flotantes, aplicando las ecuaciones linealizadas de Morison para la obtención de las solicitaciones del oleaje sobre la estructura. Como antes, se emplea programación XML y Tcl/Tk para llevar a cabo el desarrollo de la herramienta. Puesto que FAST permite linealizar el comportamiento de un aerogenerador para unas determinadas condiciones de viento, resulta posible establecer un procedimiento para el uso conjunto de las dos primeras herramientas desarrolladas, y así obtener las llamadas funciones de transferencia de un sistema aerogenerador marino. La tercera herramienta que se expone permite el estudio del comportamiento dinámico de los sistemas de fondeo de cualquier estructura oceánica. Para ello, se emplea el Método de los Elementos Finitos (MEF), y se utilizan esquemas de integración temporal del tipo Bossak–Newmark para estimar el comportamiento y la tensión de las líneas de fondeo. El código de análisis presentado constituye un avance en el campo en estudio, ya que se presenta de forma acoplada a un potente solver hidrodinámico, denominado SeaFEM, que permite estimar la respuesta de una estructura oceánica frente a la acción del oleaje en el dominio temporal, mediante el uso del MEF. La integración con SeaFEM se realiza mediante programación C++. Se desarrollan también algoritmos de interacción estructura–fondeo. Se exponen al final de esta parte una serie de ejemplos de aplicación, y la validación de la herramienta desarrollada. Como colofón al trabajo que se presenta, se lleva a cabo el análisis integral de un aerogenerador marino flotante, basado en un modelo de boya Spar. El estudio se lleva a cabo mediante SeaFEM considerando cargas hidrodinámicas originadas por estados de mar irregular, las cargas de viento y las cargas debidas a corrientes marinas además de la interacción con los sistemas de fondeo. [ENG] The change of direction towards sustainable energetic model requires a technology development to get a price reduction of electricity. In the last years, Wind Energy has demonstrated that it can be helpful to this change. Notwithstanding, there are clear limitations in the installation of onshore wind farms. These lead to explore new horizons, such as ocean. Offshore Wind Energy is raised like a solution of the limitations in Onshore Wind Energy. Present work contributes to the study Offshore Wind Technology by means of tools development, which can produce useful coupled analysis on offshore wind turbines. The studies in Offshore Wind Technology constitute a challenge from the scientific, technological, and engineering point of view. The field is wide, from aerodynamics to hydrodynamics, passing through mooring systems. Therefore, three tools are developed in this Thesis to tackle different parts of the offshore wind turbine system. First of all, tool for whole aeroelastic analysis of wind turbine is treated. FAST/AeroDyn, one of the most relevant codes for analysing wind turbines is used. The programming with XML and Tcl/Tk allow us to make Graphical User Interface (GUI) for integrating FAST/AeroDyn software. This code is applied to the study of a typical offshore wind turbine. Weight reduction is carried out through the GUI. So, better stability is achieved. Then, a code for evaluating the behaviour of floating wind turbines, and also floating structures made by slender elements, is presented. Tool is based on linearized Morison equations. XML and Tcl/Tk languages are employed for programming the GUI. Since FAST allows us to obtain the linearization of wind turbine for given wind conditions, a procedure to carry out coupled linear analysis can be established, thus obtaining the Response Amplitude Operator (RAO) curves of the wind turbine. Last application is developed for evaluating the dynamic behaviour of mooring system in offshore structures. The Finite Element Method (FEM) along with time integrator schemes like a Bossak–Newmark method, are used to get dynamics and tension of mooring lines. This new code constitutes an advance of this field. Code is linked with a powerful hydrodynamic solver called SeaFEM using C++ programming, which permits us to obtain the dynamic behaviour of floating devices using FEM in time domain. Algorithms to couple the dynamics of mooring lines between floating devices are also developed. Some examples and code validations are exposed, at the end of this part. The culmination of the Thesis is obtained by means of integral analysis of an offshore wind turbine, based on a Spar buoy type. The integral analysis includes wind and hydrodynamics loads, along with currents loads, as well as the mooring coupling interactions.es_ES
dc.formatapplication/pdfes_ES
dc.language.isospaes_ES
dc.publisherJosé Enrique Gutiérrez Romeroes_ES
dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/*
dc.titleDesarrollo de herramientas software para el análisis de aerogeneradores "offshore" sometidos a cargas acopladas de viento y oleajees_ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesises_ES
dc.contributor.advisorZamora Parra, Blas 
dc.contributor.advisorGarcía Espinosa, Julio 
dc.date.submitted2014-07-09
dc.subjectEnergía eólicaes_ES
dc.subjectAerogeneradoreses_ES
dc.subjectAerogeneradores marinos flotanteses_ES
dc.subjectWind Energyes_ES
dc.subjectOffshore wind technologyes_ES
dc.subjectHydrodynamicses_ES
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10317/4198
dc.contributor.departmentIngeniería Térmica y de Fluidoses_ES
dc.identifier.doi10.31428/10317/4198
dc.rights.accessRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesses
dc.description.universityUniversidad Politécnica de Cartagenaes_ES


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