ENERGÍAS RENOVABLES MARINAS Y DINÁMICA TURBULENTA: MODELACIÓN MULTIESCALA DESDE DATOS COSTEROS
El estudio de la producción y disipación de la energía cinética turbulenta (TKE) en zonas costeras es fundamental para comprender y optimizar la conversión de energía en sistemas de energía renovable. Este trabajo analiza las características del flujo medio y la turbulencia en el estrecho entre Isla San Esteban e Isla Tiburón (Golfo de California), una zona de alto potencial para energía mareomotriz, utilizando datos de un ADCP TRDI V60 instalado a 42.4 m de profundidad durante agosto-septiembre de 2023.
Durante las 733 horas de muestreo, se registraron condiciones de oleaje moderado (Hs promedio: 0.57 m, rango: 0.03-4.56 m) con períodos predominantes de 9 s y direcciones del suroeste (147°). Las corrientes mostraron una clara variación vertical, incrementándose de 0.25 m/s en el fondo a 0.60 m/s en superficie, dominadas por las mareas con influencia significativa del oleaje y viento durante eventos extremos.
La TKE promedio fue de 15.2 × 10⁻³ m²/s², con un gradiente vertical de 7.7 × 10⁻³ m²/s² cerca del fondo a 21.8 × 10⁻³ m²/s² en superficie, indicando una transferencia energética ascendente. Los tensores de Reynolds mostraron características distintivas: las componentes horizontales u’² y v’² (12.4 y 16.8 × 10⁻³ m²/s²) dominaron sobre la componente vertical w’² (2.2 × 10⁻³ m²/s²), evidenciando anisotropía turbulenta típica de flujos costeros estratificados. Los esfuerzos de Reynolds u’w’ (4.3 × 10⁻³ m²/s²) y v’w’ (-1.1 × 10⁻³ m²/s²) revelan una transferencia de momento significativa entre las componentes horizontales y verticales, con el tensor u’w’ indicando producción turbulenta por cizallamiento vertical del flujo principal. La tasa de anisotropía promedio de 0.23 cerca del fondo confirma la supresión de fluctuaciones verticales, evolucionando hacia condiciones más isotrópicas en superficie.
Los resultados demuestran que la turbulencia en este estrecho está controlada principalmente por las mareas, con modulación significativa del oleaje durante tormentas. Esta caracterización turbulenta es esencial para el diseño de sistemas de energía mareomotriz, ya que los gradientes verticales de TKE y anisotropía identificados influyen directamente en la eficiencia de extracción energética y las cargas estructurales sobre los dispositivos. Los hallazgos proporcionan datos fundamentales para modelos multiescala que integren dinámicas turbulentas en la planificación de proyectos de energía renovable marina en el Golfo de California.