A Theoretical Study of the Hydrodynamic Performance of an Asymmetric Fixed-Detached OWC Device

The chamber configuration of an asymmetric, fixed-detached Oscillating Water Column (OWC) device was investigated theoretically to analyze its effects on hydrodynamic performance. Two-dimensional linear wave theory was used, and the solutions for the associated radiation and scattering boundary value problems (BVPs) were derived through the matched eigenfunction expansion method (EEM) and the boundary element method (BEM). The results for the hydrodynamic efficiency and other important hydrodynamic properties were computed and analyzed for various cases. Parameters, such as the length of the chamber and the thickness and submergence of the rear and front walls, were varied. The effects on device performance of adding a step under the OWC chamber and reflecting wall in the downstream region were also investigated. A good agreement between the analytical and numerical results was found. Thinner walls and low submergence of the chamber were seen to increase the efficiency bandwidth. The inclusion of a step slightly reduced the frequency at which resonance occurs, and when a downstream reflecting wall is included, the hydrodynamic efficiency is noticeably reduced at low frequencies due to the near trapped waves in the gap between the OWC device and the rigid vertical wall.The current investigation was developed under the framework of the Basque Government (IT1314-19 research group). The authors additionally thank the funding provided by CEMIE-Océano (Mexican Centre for Innovation in Ocean Energy). Project FSE-2014-06-249795 financed by CONACYT-SENER Sustentabilidad Energética

Comparación morfodinámica de la costa noroeste del estado de Quintana Roo, México

A lo largo de las últimas cuatro décadas, en México se ha construido infraestructura en la zona costera, que ha permitido el desarrollo económico de diversas regiones del país; sin embargo, en muchos de los casos compite con procesos naturales y las experiencias evidencian desastres llamados “naturales”, no obstante el factor antropogénico. En el caso de la costa noreste de Quintana Roo, en particular en las playas de Cancún y la Riviera Maya, se ha provocado que la costa cambie de manera gradual sus estados de equilibrio natural; es por ello que los procesos y fenómenos físicos de las playas responden de manera diferente a lo deseado, lo cual implica una serie de modificaciones que pueden llegar a considerarse como adversas tanto en términos ambientales como sociales y económicos. En el presente trabajo se aplica una metodología para la determinación de los estados morfodinámicos de playas que poseen o carecen de la protección del sistema arrecifal mesoamericano. El análisis que se realizó comienza a partir del estudio de la geología y geomorfología costera; en la siguiente etapa se efectuó un análisis de las características físicas de los sedimentos que se depositan en las playas; después se simuló numéricamente el oleaje en playas con ausencia de protección natural (Cancún) y en playas donde se identificaba un sistema arrecifal (Puerto Morelos); por último se establecieron los principales parámetros morfodinámicos de las playas. Los resultados que se obtuvieron muestran la importancia que ostentan los sistemas arrecifales para el establecimiento del comportamiento de las playas, así como para el cambio de la vulnerabilidad que puede inducir la infraestructura sobre ellos

The Influence of the Chamber Configuration on the Hydrodynamic Efficiency of Oscillating Water Column Devices

Based on the two-dimensional linear wave theory, the effects of the front wall thickness and the bottom profile of an Oscillating Water Column (OWC) device on its efficiency were analyzed. Using the potential flow approach, the solution of the associated boundary value problem was obtained via the boundary element method (BEM). Numerical results for several physical parameters and configurations were obtained. The effects of the front wall thickness on the efficiency are discussed in detail, then, various configurations of the chamber bottom are presented. A wider efficiency band was obtained with a thinner front wall. In a real scenario having a thinner front wall means that such a structure could have less capacity to withstand the impact of storm waves. Applying the model for the case of the Mutriku Wave Energy Plant (MWEP), findings showed that the proposed bottom profiles alter the efficiency curve slightly; higher periods of the incoming water waves were found. This could increase the efficiency of the device in the long-wave regime. Finally, the numerical results were compared with those available in the literature, and were found to be in good agreement.The present research has been developed under the framework of CEMIE-Océano (Mexican Centre for Innovation in Ocean Energy). Project FSE-2014-06-249795 financed by CONACYT-SENER- Sustentabilidad Energética. In addition, the authors would like also to express their gratitude for the funding provided by the UPV/EHU [PPGA20/26 research group] and the Basque Government (IT1314-19 research group)

Metodología para evaluar la exposición de playas en espacios turísticos frente a amenazas marinas. Aplicación en la Costa del Sol (Málaga, España).

En la presente investigación se categoriza la magnitud de la exposición de usuarios de cada una de las playas que componen la Costa del Sol (Málaga, España). La metodología, que se desarrolla a escala de detalle, parte del conteo visual de los usuarios presentes en fotografías aéreas. El total de usuarios registrados se extrapola al pico vacacional, ajustando por tanto la exposición al máximo anual previsible, y se clasifica por intervalos de severidad. Los resultados, aunque advierten una distribución de los mayores intervalos en las playas de la capital provincial y de sus colindantes occidentales, así como en las inmediaciones de los principales núcleos turísticos, se extienden puntualmente a puntos alejados de los circuitos urbanos, lo que invita a reflexionar acerca de la intervención de factores de exposición ajenos a los únicamente derivados de la ubicación anexa a áreas metropolitanasUniversidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Elementos para gestión del agua en la cuenca del lago de Zirahuén

El conocimiento de los fenómenos en el interior de una cuenca permite identificar la relación causa-efecto en tiempo y espacio mediante modelación. Una de las etapas necesarias es conocer los elementos que conforman e influyen en forma directa en los escurrimientos; éstos constituyen la base para plantear y formular estrategias de conservación y manejo del recurso hídrico. El objetivo principal fue conocer la condición actual de la cuenca del lago de Zirahuén estudiando los acervos de información disponibles del lugar de estudio. Se recopiló información fisiográfica, sociodemográfica y geomorfológica, en las bases oficiales de información de acceso público y se ejecutaron procesos geoespaciales en el acondicionamiento y análisis de la información. Se encontró que a pesar de la distribución en cobertura y uso del suelo, las características morfométricas contribuyen a la estabilidad del lago. De continuar las tendencias de la dinámica poblacional y el uso del suelo, la supervivencia de los ecosistemas podría estar amenazada por el aumento de la población y de las actividades productivas que deterioran y alteran el ciclo hidrológico, con disminución de acceso al agua, en cantidad y calidad, para las actividades humanas esenciales

Aprovechamiento de la energía de las corrientes con el Hidrogenerador IMPULSA

En este trabajo se presentan las particularidades del proceso de diseño y los resultados de las primeras pruebas de un hidrogenerador para aprovechamiento de las corrientes marinas. El dispositivo, nombrado IMPULSA, es precisamente una turbina flotante de eje vertical y flujo conducido, cuyo desarrollo ha superado ya las etapas de conceptualización (con base en trabajos previos), construcción de modelos y pruebas de funcionamiento iniciales. El diseño geométrico de la carcasa que alberga los rotores se probó en una instalación experimental; de estos ensayos se obtuvieron los coeficientes de empuje y sustentación para calibrar y caracterizar el flujo a través del hidrogenerador con simulación numérica, utilizando la herramienta computacional PHOENICS con la que, a su vez, se verificó el funcionamiento óptimo de dicha carcasa. Un segundo grupo de ensayos, llevados a cabo en un canal de riego, mostró la conveniencia de utilizar un rotor helicoidal tipo Savonius de cuatro álabes, ya que permite aprovechar condiciones de velocidad relativamente bajas en el fluido. Los resultados del modelo numérico coinciden con los registros experimentales, en que la construcción del dispositivo es viable en lugares con velocidades de corriente superiores a 1 m/s

A Comparison of a Transparent Thermal Insulation System Filled with Refrigerants and a Pig-Fat Based PCM

In this research sustainable refrigerants are tested as filler gases in Transparent Thermal Insulation (TTI) for the first time. These are compared with pig fat, a readily available material with good thermal inertia that is proposed as an organic phase change material (PCM). The aim of this paper is to compare the thermal behaviour of a Hybrid Air Conditioning System (HACS) with TTI filled with R134a, R1233zd and a pig-fat-based PCM. Numerical simulations using the OPAQUE 3 program and two online platforms are used to evaluate the possible application of TTI and PCM as passive systems. Additionally, three TTI models are used to simulate the heat transfer processes of TTI, PCM and R134a. The velocity of the flow in the air gap is also analysed numerically in both laminar and turbulent states. For the assessment, infrared thermographic imagery is used to measure the temperatures in the HACS, giving values of 46.17 °C by day and 38.05 °C at night. The results show that the heat loss and heat gain in the combination TTI filled with refrigerants and pig-fat-based PCM are between 2.22 and 1.51 W/m2. In addition, the HACS was able to keep a small box warm during the night. The flow in the air gap of the HACS can be controlled by installing Ni-Ti wire actuators with a cooling temperature of 23 °C and a heating temperature of 70 °C. The Ni-Ti wire actuators can open and close the dampers at 23 °C and 51 °C, respectively. By installing a 5-watt solar-power fan, the velocity of the flow in the air gap in the HACS can be increased, thus improving the efficiency of the system. In all the experiments, the pig fat proved to be suitable for use in building applications as a non-flammable organic material

Evolución del comportamiento hidráulico y de la geometría de diques homogéneos al ser deformados por el oleaje

Los diques en talud (rompeolas de piezas sueltas) son las estructuras de protección costera más ampliamente utilizadas en el mundo. Al deformarse por la extracción de piezas del manto principal, estos diques adquieren una forma particular conocida como perfil en "S", que permite a la estructura no sólo seguir funcionando sino adquirir mayor estabilidad. El estudio de la evolución de un dique desde su forma en talud recto hasta alcanzar el nuevo perfil estable es el objeto principal de este artí­culo. Se analiza a detalle el cambio de forma desde la óptica del desplazamiento de las piezas y se da seguimiento a las variaciones que se generan en la interacción del oleaje con la estructura, a medida que ésta se deforma. A través de dos fases de experimentación se verifica la reproducibilidad de los resultados y se presenta una comparación entre cuatro distintos escenarios de modelación fí­sica. Como resultados se obtienen las variaciones en las caracterí­sticas geométricas de los modelos ensayados, la tendencia de los coeficientes de reflexión y los perfiles estables obtenidos al final de cada prueba. Al hallar resultados similares y compatibles luego del proceso experimental, se realiza una idealización del perfil estable que servirá como punto de partida para la elaboración de metodologí­as de diseño de estructuras con máxima estabilidad. El trabajo concluye con una serie de guí­as simples para el diseño de una sección en "S" estáticamente estable

Hidrógeno del mar

Hydrogen is one fuel source able to substitute energy supplied by hydrocarbons and uranium and is particularly suitable for the generation of electricity. Besides being sustainable, hydrogen has also the fundamental advantage of being recyclable. The electrolysis process, the simplest process for hydrogen production, has been well known for more than two hundred years, but up to date the problem of using electricity generated from photovoltaic systems, from the wind or from ocean energy, on an industrial scale,has not been fully solved. While developments in wind and solar energy generation have been well documented in recent years, investigation into producing energy from the sea is just beginning. Mexico has more than twelve thousand kilometers of coastline and more than a thousand islands and should therefore look towards the sea in its search for developing sources of sustainable energy. This work reviews engineering projects which could hybridize renewable energy sources from the seas and evaluates the range of solutions offered internationally. While looking at the basic issue of renewable energy, it focuses on the fundamental problem of the storage of hydrogen for electricity generation.El hidrógeno es un combustible capaz de sustituir a los hidrocarburos y al uranio para obtener, particularmente, energía eléctrica. Además de ser sustentable, el hidrógeno tiene la ventaja fundamental de ser reciclable. El proceso para su obtención más simple y que se conoce desde hace más de doscientos años se llama electrólisis del agua, esta técnica enfrenta el problema que su operación industrial mediante electricidad generada por sistemas fotovoltaicos, eólicos y océano motrices, no está totalmente resuelta. Si bien los avances de las tecnologías solares y eólicas están bien documentados, las tecnologías océano-motrices empiezan a despuntar en sus fundamentos, conceptos y prototipos: en los recursos energéticos de los mares, islas y costas, se encuentran muchas de las soluciones al actual dilema de la energía de nuestra civilización. México, en especial, con doce mil kilómetros de costas, más de mil islas y abundantes recursos solares y eólicos, debe incluir a sus mares en sus proyectos de desarrollo energético. Este trabajo revisa propuestas de ingeniería que permitirían hibridar en costas a las fuentes de energía renovable y sintetiza soluciones planteadas de manera dispersa en la bibliografía internacional al problema fundamental de las energías alternas: su almacenamiento masivo, el cual podría hacerse en forma de hidrógeno

Short-term impact of Hurricane Dean on the morphology of the beach at Cancun, Mexico

Over the last 30 years, the Mexican Caribbean beach at Cancun, Quintana Roo has experienced such severe erosion that two artificial sand replenishment programs have been needed. The aim of this study is to determine the short-term impact of Hurricane Dean on the morphology of the already modified beach system of Cancun, after the first replenishment in 2006. The combined analysis of the evolution of the coastline, by comparing beach profiles, and the characteristics of the local maritime climate generated by the hurricane allowed for the evaluation of the hurricane´s impact on the study area. As a result of this analysis it was found that Hurricane Dean caused large losses of sand in the northern and central sectors of the beachfront during 2006-2007. It was also shown that during that period the Cancun beaches lost 31 m in width, overall. This significant retreat of the beach is attributed to the combined effects of the hurricane and the anthropogenic modifications of the coastal ecosystem