Control de Cuerpos Sumergidos. Aplicación a Dispositivos de

Aprovechamiento de Energía de las Corrientes

Jos é A ndrés Som olinos Sánc h ez

A M A B L E L Ó P E Z P I Ñ E I R O

L U I S R A M Ó N N Ú Ñ E Z R I V A S

M A R I N A P É R E Z D E L A P O R T I L L A

j o s e a n d r e s . s o m o l i n o s @ u p m . e s

1 . ¿ Q U I É N E S S O M O S ?

2 . D E S C R I P C I Ó N G E N E R A L D E L O S D I S P O S I T I V O S

3 . S I S T E M A S D E C O N T R O L

4 . R E S U L T A D O S D E S I M U L A C I Ó N

5 . A L G U N A S C O N C L U S I O N E S

CONTENIDOS

¿QUIÉNES SOMOS?

GIT-ERM UPM Misión Principal: Generar Conocimiento

Energías Renovables Marinas Diseño y concepción de dispositivos Control para optimización de explotación Gestión de la energía Estudio de costos Claramente Disciplinares

Investigación Docencia

Patentes en explotación TFG TFM Artículos indexados Tesis Doctorales Proyectos financiados

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1.- ¿Quiénes Somos?

Constituido como Grupo 01/2011 Consolidado UPM 09/2014 Obtiene Financiación de:

Proyectos Competitivos Plan Nacional. H2020... Proyectos A.83 Industria

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1.- ¿Quiénes Somos?

Grupo temático de automática y robótica para la industria marítima y las ciencias marinas CEA

Más de 15 grupos de Investigación

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1.- ¿Quiénes Somos?

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS DISPOSITIVOS

2.- Descripción General de los Dispositivos

Control de profundidad y/u orientación de cuerpos sumergidos. Interés en las energías renovables de origen marino Aparición de granjas flotantes para acuicultura Evolución de las plataformas de explotación de gas y petróleo

DAECs de segunda generación Sistema de control basado en tanques de lastre Mejora en los costos de mantenimiento Acceso a recursos energéticos no convencionales Viabilidad técnica y económica

En general: beneficios en prestaciones y nuevos dispositivos

4

5

Dispositivos: DAECs de 1ª generación. DAECs de 2ª generación.

Dispositivos: Mono-Rotor vs Multi-Rotor Un único PTO Mono-Rotor de alta potencia. Múltiples Rotores con PTOs de baja potencia unitaria

2.- Descripción General de los Dispositivos

Ejemplo 1. Primera Generación. 1 grado de libertad

Emersión Automática

6

2.- Descripción General de los Dispositivos

7

Ejemplo 2:Hive-TEC-6FR. 2gdl

Parámetros Potencia Nominal 6x120

(kW) Longitud Torpedos 11.5 (m) Ancho 22.0 (m)

(+Palas) Altura 12.0 (m)

(+Palas) Desplazamiento 204 (t) Peso 100.2 (t) Capacidad Lastre 118 (m3)

2.- Descripción General de los Dispositivos

PTOs

Tanques de Lastre

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2.- Descripción General de los Dispositivos

SISTEMAS DE CONTROL

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3.- Sistemas de Control

Modelo dinámico Ejemplo 1. Sólo 1 gdl (z profundidad) Simplificación

Un Torpedo Un Tanque doble

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

Time (s)

Dep

th (m

)

z = -0.1 mSimulatedExperimental

3.- Sistemas de Control 10

Modelo dinámico Ejemplo 1.

Dos gdl (z profundidad) (q orientación)

Simplificación Un Torpedo Dos Tanques

Generalizable a dispositivos de 3 gdl (z,q,f)

Ej. 1 (2gdl) IPD adaptado

R.Morales, J.A.Somolinos et al. “Maintenance Maneuvers Automation for an Adapted Cylindrical Shape TEC”. Energies ( ISSN: 1996-1073). Vol. 9. No. 9. September 2016. Pp.746-(1-16)

Ej 2 (2gdl) M.P.Portilla et al. “Modelado

Dinámico y Control de un Dispositivo Sumergido provisto de Actuadores Hidrostáticos”. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial. (ISSN: 1697-7912). (2018)

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3.- Sistemas de Control

RESULTADOS DE SIMULACIÓN

Orcaflex parámetros del entorno: estado de la mar, olas,

corrientes, profundidad y tipo del fondo, etc, parámetros de forma del dispositivo:

dimensiones, materiales, fricciones y masas añadidas, entre otros

parámetros del sistema de fondeo, tipos de cables y tipos de anclaje al fondo marino, principalmente.

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4.- Resultados de Simulación

Validación por simulación En algunos casos, validación experimental Muy buena correspondencia de resultados

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4.- Resultados de Simulación

Integración con Matlab Implementación de diversos sistemas de control. Gestión de datos Tratamiento gráfico de respuestas dinámicas Análisis de resultados

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4.- Resultados de Simulación

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4.- Resultados de Simulación

Seguimiento de Referencias

q

z

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4.- Resultados de Simulación

Lastre

manejado

Caudal Bombas

ALGUNAS CONCLUSIONES

Integración PTOs/ Tanques de Lastre Tanques de Lastre diseñados para control de maniobras Modelo dinámico generalizado Sistemas de control complejos basados en modelo Maniobras para aprovechamiento de recurso Implantación:

Filtrados en línea de señales Sistemas sensoriales de diseño propio Accionamiento de diseño propio Integración Compleja Sensores/Accionamientos (Concepto ASSE)

Herramienta simulación Orcaflex-Matlab Excelentes resultados

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5.- Algunas Conclusiones

Muchas gracias por su atención