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Minicentrales hidroeléctricas: lo que nos sobra y lo que nos falta

por Jose Roberto Duque
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Penélope Toro León

Imágenes: cortesía del Ingeniero Leonardo Lacruz-Rincón

Territorializar, circunscribir la satisfacción de las necesidades a lo local, implica cambiar un modelo energético basado en la dominación y la depredación

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Recientemente, con el cumpleaños de Hugo Rafael Chávez Frías, el 28 de julio, conmemoramos también el día de los y las Gestoras Sociales para el Desarrollo Local. Este Programa Nacional de Formación de Grado (PNF – GSPL), fue creado por el Comandante con el objetivo de superar una de sus mayores preocupaciones, enraizada en el sistema de dominación patriarcal, –monstruo cuyo brazo de acción es el capitalismo–, el de la centralización. 

En esta entrega abordaremos otra alternativa energética, la cual podría empujarnos progresivamente a la independencia del sistema eléctrico actualmente centralizado, en el marco de la serie de artículos sobre la revolución energética y de la Jornada de Energías Renovables que tuvo lugar en la Universidad de Los Andes (ULA). Se trata de la modalidad mini centrales hidroeléctricas, a cargo del conferencista y profesor Leonardo Lacruz-Rincón, MSc. en Matemática Aplicada a la Ingeniería, Investigador en Ciencias Básicas Naturales y Aplicadas del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de esta casa de estudios. 

Totalmente “verde”

La tecnología basada en el uso de la fuerza fluvial para la generación de energía eléctrica es ampliamente conocida y utilizada en todo el mundo, frecuente en grandes represas; menos conocida es su versión a pequeña escala. La energía cinética del agua es utilizada por el ser humano hace siglos para mover máquinas tan antiguas como los molinos, mismo movimiento que es aprovechado en forma de energía eléctrica solo a partir de la invención de la turbina en el siglo XIX. 

Fuente: Gómez (2018)

El conferencista expone las grandes ventajas de este este tipo de plantas hídricas: 1) mantiene una relación proporcional entre la energía demandada y la energía producida, 2) sus equipos son confiables, con una vida útil de 25 años, 3) las turbinas se pueden fabricar en el país con productos de uso común tales como; acero inoxidable, rodamientos comerciales, sellos, tuberías de alta presión, entre otros, 4) se adaptan a obras civiles ya construidas, colocándolas al final de líneas o sistemas de riego, tanques y desarenadores, lo cual hace que disminuyan muchísimo los costos, 5) es de alto rendimiento, 6) no es contaminante, el agua no se desperdicia, es devuelta a su caudal original. Más aún, una vez turbinado el fluido, aguas abajo puede recomenzar el proceso, 7) son versátiles y adaptables a distintas exigencias locales, 8) su bajo impacto ambiental radica en: a) su pequeña envergadura, no ameritan grandes extensiones de terreno ni de estructura b) la gran mayoría de las plantas no ameritan baterías para el almacenamiento energético. 

De hecho, podríamos decir que su sistema de almacenamiento energético es totalmente “verde”. Consiste en tanques donde se genera la energía potencial. La energía potencial es el coeficiente resultante de multiplicar la masa de un cuerpo (en este caso el agua), por la gravedad y la altura: EP = m x g x h. En consecuencia, son considerados sistemas de generación continua, donde la energía pasa directamente al consumo, excepto algunas excepciones como las menores a 20 Kw, donde se han instalado baterías. 

Las variantes de estas plantas según su capacidad de generación son las siguientes: 

Nanohidros: 1 Kw (uso doméstico).

Microhidros: de 1 Kw a 100 kW/s (alcance comunitario).

Minihidros: de 100 a 1000 Kw (alcance local).

Pequeñas hidros: la más grande de esta modalidad, abarca desde 1 megavatio (MW) a 5 MW, (alcance para ciudades pequeñas o comunidades aledañas).

Nota: La generación energética se estipula en unidad de medida en vatios (w, Kw o MW) por segundo (ws) y cuando trata del consumo se habla de W por hora (wh).

Por falta de agua no es

La concentración del poder es una forma de control de un sistema fundamentado en las relaciones de dominación, en el que el ser humano se asume como amo de todo lo existente y concibe a la Madre Tierra como fuente de “recursos” para el consumo. Esta lógica se manifiesta en las megaconstrucciones, las megasoluciones. Territorializar, circunscribir la satisfacción de las necesidades a lo local, implica cambiar ese modelo, minimizar las dificultades, hacerlas más manejables, y sus salidas, pertinentes. 

Fuente: Contreras y Ruiz (2019)

En el contexto del compromiso colectivo por el cambio de paradigma energético, el grupo de ponentes, incluyendo el equipo de FUNDELEC resaltó de manera significativa el potencial que tiene la región andina para la implementación a corto plazo de esta modalidad, dada la gran cantidad de fuentes acuíferas y su altura. No por casualidad el tecnólogo popular Don Luis Zambrano, aprovechando los chorros de agua, antes de que la compañía eléctrica llegara a Bailadores, en la década del 30 del siglo pasado, aportó a su poblado electricidad con turbinas elaboradas por él mismo.

Se trata de una de las soluciones más apropiadas para solventar las fallas en el suministro eléctrico que afectan a Mérida, estado que como parte del occidente del país se encuentra en el último tramo del mismo. 

“En nuestro país, la carencia de recursos hídricos obviamente no es el problema para el funcionamiento de las grandes centrales hidroeléctricas. El asunto es su alta vulnerabilidad debido a los miles de kilómetros que debe recorrer esta energía para abastecer zonas lejanas”, señalan los y las ponentes. Las dimensiones de tales obras traen muchos inconvenientes: la complejización de su mantenimiento, su tecnología es foránea, lo cual eleva los costos por importación; dada su envergadura, una falla por más mínima que sea se ve reflejada a niveles extraordinarios. Los costes de un aparato productivo paralizado y la afectación psicosocial a la población son altos, sin hablar del ecocidio que significó su construcción. 

Este tipo de tecnología, amigable y de pequeña envergadura, es muy frecuente en Centroamérica. Existen dos variantes: Una, de agua fluyente, que capta el agua de un río, la traslada a una planta central y una vez utilizado su caudal, la devuelve. La otra, llamada pie de presa, se trata de un pequeño embalse con una tubería forzada (tubería a presión), el agua pasa por un cuarto de máquinas y luego se devuelve. Fuera del continente uno de los países líderes de pequeñas centrales hidroeléctricas es la República Popular China.

También fabricamos turbinas

El profesor Carlos Muñoz, Decano de la Facultad de Ingeniería con un vasto currículum en materia de energías, explica las condiciones de factibilidad de una mini–hidro: “Tiene que haber un caudal de agua de más de 5 pulgadas, para poder obtener una cantidad de energía que justifique la inversión, esto es, un rendimiento de generación mayor a 20 kW/s. No cualquier tipo de agua se puede usar para producir electricidad. Por ejemplo, en la zona de los Llanos venezolanos contamos con muchos ríos, pero la calidad de ese tipo de efluentes no cumple con las exigencias de pureza para conservar en buen estado las turbinas, debe ser agua muy limpia”. 

Por su parte el profesor Rafael Santos, especialista en materia de turbinas para centrales hidroeléctricas, Ingeniero Mecánico con Doctorado en Combustión y Procesos de Conversión de Energía y miembro del Departamento de Ciencias Térmicas de la Escuela de Ingeniería Mecánica (ULA), agrega que el factor predicción de los ciclos atmosféricos es muy importante. Por ejemplo, en el Alto Caroní, donde existen experiencias con este tipo de embalses, dichos ciclos son bien conocidos.

En resumen, el estudio de factibilidad es el primer paso para la ejecución de un proyecto de mini centrales hidroeléctricas. Éste determina e incluye los siguientes parámetros: a) características físicas del lugar (pendiente, relieve, datos geológicos, climáticos, precipitaciones, entre otros), b) datos estadísticos del caudal de agua, del cuerpo de agua, disponibilidad de instalaciones que pudiesen ser aprovechadas, entre otros.

Fuente: XIX Foro Sistema de Integración en Centroamericana, (SICA)

Lo hallado en dichos estudios, determina qué tipo de turbina es la idónea. “Una turbina hidráulica es un dispositivo que convierte la energía cinética disponible en las columnas de agua en energía mecánica, la cual es transmitida por medio de un eje al generador, que la convierte a su vez en energía eléctrica”, apunta Lacruz–Rondón. “Existen dos tipos de turbinas hidráulicas: las de reacción y las de impulso. Para las turbinas de reacción, tenemos de hélices y las Francis. Entre las de segundas, tenemos las tipo Banki, Pelton, Turgo, entre otras. 

En la ULA se han desarrollado experiencias de este tipo, tanto en Mérida como en otras partes del país, fabricando turbinas, “todas las cuales han estado a cargo del profesor Santos acompañado de la comunidad universitaria. Las turbinas se han elaborado con maquinaria convencional, con materiales disponibles en el mercado”, continúa apuntando el Ing. Lacruz-Rondón. La Escuela de Ingeniería Mecánica diseñó un sistema de versión nano con una turbina Banki en el Paují (Estado Bolívar). Para la población de Mesa Bolívar (Mérida), se fabricó una turbina Pelton, cuya fundición se realizó en un taller convencional en la ciudad de Ejido (Mérida), refiere el profesor Santos. 

La solución no es unifamiliar

Las argucias del individualismo nos conducirían a preguntarnos: ¿Podríamos solucionar nuestros problemas ante las fallas de servicio eléctrico a través de una planta de uso doméstico? De ser así, ¿de cuánta inversión estaríamos hablando?, ¿nuestra vivienda o negocio podría autoabastecerse de energía eléctrica con una nano-hidro? 

Una vivienda con caídas de agua a través de diseños de tanques y/o piscinas podría, claro, instalar una mini generadora. Pero una generadora de 20 Kw logra alimentar de 15 a 18 casas y la inversión estimada para ello cuesta alrededor de 16 mil $, lo cual da aproximadamente 1000 $ por familia, (asumiendo la existencia previa de tanques o piscinas). En cambio, si se instala un generador menor a 20 Kw, da para alimentar pocas casas, 3 ó 4, con una inversión no menor a los 10 y 12 mil $, lo que implica un coste de entre 3.000 y 4.000$ por familia. 

Ese debate se abrió en la conferencia, las matemáticas fueron contundentes. El panel concluyó unánime: “para una sola familia, no vale la pena”. 

Al margen de la conferencia, si nos circunscribimos a datos promediales de cifras oficiales, según el Instituto Nacional de Estadística (INE), el censo de 2019 arrojó que el consumo de energía eléctrica per cápita en Venezuela es de 2.738 Kwh. Asimismo el promedio de personas por vivienda es de 3,9. Lo cual nos da un aproximado de 10.678,2 Kwh de consumo promedio para una vivienda venezolana. Podemos determinar entonces que una planta hidroeléctrica con las características de óptimo rendimiento ya mencionadas (> 20 Kws) ofrecería 72.000 Kwh, lo cual excede con creces ese promedio de consumo por vivienda.

Los números no mienten. Las soluciones locales y colectivas conmutan con el sentido común más elemental, el cual por cierto nos corresponde recuperar. A saber, de los principios básicos de la ingeniería: mayor eficiencia con el menor gasto energético posible. Si está más cerca de la gente, se siente como propio; luego, el sistema en general, (incluyendo los factores psicosociales) será más óptimo. Caseríos, aldeas, comunidades rurales y periurbanas e incluso pequeños urbanismos, así como la pequeña y mediana agroindustria, podrían autoabastecerse de energía eléctrica con esta excelente alternativa, para lo cual este equipo de profesionales de la ULA tiene entera disposición de asesorar. 

En próximas entregas estaremos deliberando sobre todo el mundo de las baterías e iremos con los vientos del cambio tras la pista de las innovaciones con la energía eólica. 

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