21 julio, 2016

En este periodo vacacional de verano muchas personas elegirán como destino alguna playa mexicana o del extranjero para pasar sus momentos de diversión o descanso al lado del mar. Sirva la ocasión para explicar por qué los océanos son una fuente de energía sustentable.

La temperatura y la presión son dos propiedades del océano que varían notablemente desde la superficie hasta las profundidades.  A cien metros de profundidad el descenso de la temperatura es de 20 grados centígrados, al tiempo que el aumento de la presión es de 10 veces la presión atmosférica (imagine el lector un aumento de sus ingresos mensuales en un factor de 10).

Como referencia, un buzo profesional del corte de películas tipo Azul profundo, desciende a niveles de aproximadamente 65 metros por debajo de la superficie. A esa profundidad el buzo debe resistir cerca de seis veces el valor de la presión en tierra. La variación de estas magnitudes físicas permite producir energía de manera limpia y autosustentable.

Existen varias formas de aprovechar estas fuerzas termodinámicas para producir energía eléctrica. El tipo de ingeniería al que se hará referencia hubiera sido imposible que lo desarrollaran nuestras civilizaciones hace 500 años, dado que se desconocían las leyes básicas del electromagnetismo y de la termodinámica.

A mediados del siglo XIX se descubrió que un imán girando con respecto a un alambre conductor genera electricidad en éste. La cantidad de electricidad producida es mayor a medida que aumenta la velocidad de giro. La ingeniería mecánica posibilita diseños creativos que facilitan el acoplamiento de los conductores eléctricos a los sistemas magnéticos. Este proceso da lugar a las plantas que abastecen de energía eléctrica a nuestras sociedades contemporáneas.

Una de las alternativas para generar corrientes inducidas en el mar se basa en el uso de vapor de agua a muy alta presión. La evaporación del agua de mar puede crearse a partir de bombas de vacío. El agua de mar al entrar a una cámara de muy baja presión se evaporará inmediatamente.

La presión del vapor de agua es suficientemente alta para hacer girar las aspas de generadores a  velocidades que garantizan la inducción. Tanto el evaporador como el generador pueden estar ubicados cerca de la superficie, pero el vapor saliente debe ser conducido por medio de ductos hasta alcanzar altas profundidades, de manera que el vapor se condensa por medio del agua fría y el líquido puede ser recuperado por el océano. Éste es un ciclo termodinámico abierto, en el cual únicamente se requiere del agua de mar como fluido de trabajo.

Una segunda alternativa es aprovechar las corrientes oceánicas y el oleaje marino. En este caso el término técnico es energía mareomotriz. En este caso son las mareas y las corrientes marítimas las que generan directamente el movimiento en turbinas para inducir las corrientes eléctricas. Nuevamente el fluido de trabajo es el agua de mar, no existe consumo de combustibles fósiles y tampoco se emiten gases de efecto invernadero que agraven el problema de calentamiento global en nuestro planeta.

En este proceso interviene el efecto de la luna sobre las mareas: cuando una región de la tierra se encuentra cerca de nuestro satélite el campo gravitacional atrae al océano hacia sí aumentando la altura del nivel de agua. Cuando la luna continúa su traslación y se aleja, el nivel del agua desciende. Al construirse una presa semiabierta colindando con el mar, la diferencia de niveles de agua puede llegar a ser del orden de 2.3 metros. La energía potencial, sumada a la energía de movimiento asociada a corrientes costeras posibilita la anhelada inducción con bajo impacto ambiental.

Existen varios retos para la ingeniería contemporánea asociados al desarrollo de estas tecnologías, entre ellos se encuentra la reducción de costos de mantenimiento, la optimización del uso de corrientes y la realización de estudios definitivos de impacto ambiental. Sin embargo, las posibilidades que ofrece el desarrollo de estas ideas en un país como México, el cual cuenta con amplios litorales, merece la atención de los jóvenes ingenieros que se están formando en nuestras instituciones educativas.

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