Implementación de un medio poroso como representación de rejilla en estructura marítima de captación tipo Velocity Cap mediante CFD

Abstract

Velocity Cap es una estructura de captación de agua de mar. El Cap o "sombrero" sobre la estructura cambia la dirección del flujo de vertical a horizontal, lo que disminuye el impacto ambiental de atrapamiento de la vida marina contra la rejilla de la estructura. Se realiza una revisión de la normativa nacional e internacional y la principal restricción de parte de Directemar es que la velocidad de succión no supere los 0.15 [m/s]. Además, se presentan investigaciones sobre el modelado en CFD de una estructura Velocity Cap, del cual se concluye que es válido usar una aproximación de cuña para este tipo de estructuras en ciertas condiciones. Mediciones de la fuerza que el flujo le aplica a la rejilla, por parte de otros autores, son presentadas como antecedentes de coeficientes de arrastre hidrodinámico, ya que se pretende replicar el flujo a través de una rejilla de peces usando un medio poroso. Se presentan además los factores que afectan a la bíoincrustación y las dificultades para predecir este fenómeno. El modelado de CFD (dinámica de fluidos computacional) se realizó en el software de código abierto OpenFOAM, que utiliza el método de volúmenes finitos para discretizar y resolver las ecuaciones diferenciales. Se resolvió el flujo a través del método RANS, donde el modelo de turbulencia κ-ϵ se ocupó para cerrar el sistema de ecuaciones. Se realizó una malla con forma del canal de los otros autores y se implementó el coeficiente de arrastre hidrodinámico en una porción justificada, por resultados de otros autores, del canal y se concluyó que por la diferencia de la fuerza de la modelación física y numérica es que se valida la modelación de la rejilla en la geometría de canal. Los resultados de la geometría de cuña son comparables con los presentados con el otro modelado en CFD ya que presenta gradientes de velocidades comparables a los obtenido como resultado. Se concluye que el medio poroso no afecta la física del flujo y que la recomendación de la EPA sobredimensiona el efecto de la rejilla sobre el flujo.