ROTORES SAVONIUS COMO MICROTURBINAS HIDRAULICAS
Los rotores Savonius, fueron tradicionalmente usados para el aprovechamiento de la energía eólica, aplicada tanto para bombeo mecánico de agua como para generación de energía eléctrica a pequeña escala.
Su sencillez de construccion (pueden fabricarse usando tan solo tambores metalicos o plasticos de 200 litros ), lo convierten en uno de los sistemas mas viables de fabricar con el concurso de tecnologías básicas. Se muestra abajo un prototipo de esta turbina construida con dichos elementos en el Instituto de Acondicionamiento Ambiental de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo U.N.T.
La ecuación que expresa la potencia generada por estas turbinas es la derivada del teorema de Betz:
P(W) = Cpo . r. S. v3
Donde:
P : Potencia generada en Watt
Cpo : Coeficiente basico de potencia
r : Densidad del fluido
S: Seccion de la turbina perpendicular al flujo.
V: velocidad del fluido
Como podemos ver, la potencia se incrementa más rápidamente con la velocidad, que con la sección de la turbina o la densidad del fluido.
Pero si consideramos en términos prácticos, dos turbinas iguales de 2 m2 de sección cada una, dispuestas bajo la acción de la corriente de dos fluidos distintos ( agua y aire), ambos con una velocidad de 15 km/h . La potencias ia generada por la turbina inmersa en el curso de agua será mayor a la que esta bajo la accion del viento pues la densidad del agua es de 1000 kg/m3 mientras que la densidad del aire es de 1.25 Kg/m3.
Esto implica que (..A igualdad de eficiencia), la turbina inmersa en el agua generara 800 veces mas energía que la eolica.
Personalmente opino que la relación no debe ser tan lineal, la densidad del agua que incrementa el rendimiento, también opone mucho mayor resistencia a la rotación que el aire. Se puede salvar esto (..en parte) sumergiendo solo una porción de la turbina ( ..pero de esta manera no se aprovecha toda su sección).
Como se ve, la ecuación anteriormente citada, deberá afectarse de un coeficiente empírico a determinar para un ajuste adecuado de la perfomance de la turbina en agua. Ya existen técnicos que están trabajando con esta idea, en diversas empresas.
Una de ellas es la empresa Hydrovolts con sede en Seattle, Washington, EE.UU., allì se fabrican micro-turbinas hidráulicas flotantes que producen energía distribuida y renovable a partir de un recurso todavía sin explotar a nivel mundial, como son las aguas en movimiento en los canales de riego.
Estas mini-turbinas pueden generar energía limpia, en millones de lugares del mundo, de manera fácil, fiable, y económica. A partir de ahora podemos ver el agua en movimiento de los canales desde otro punto de vista, como un recurso energético renovable. Están específicamente diseñadas para aprovechar la energíahidrocinética del agua mientras ésta fluye por canales de riego, canales de desviación de agua, de descarga de aguas residuales, o de refrigeración de centrales térmicas, aliviaderos, entre otros.
Con su tecnología han obtenido una gran cantidad de premios y menciones en ferias dedicadas a la energía, la sostenibilidad, y el aprovechamiento de los recursos naturales.
Según Burt Hamner, CEO de Hydrovolts, las ventajas de la utilización de estos flujos de agua se encuentra principalmente en: “la estabilidad de las corrientes, su previsibilidad, no suelen contener objetos en movimiento que puedan dañar las turbinas, no tienen vida acuática a la que poner en peligro, y normalmente son fácilmente accesibles por carreteras o caminos”.
La idea fue desarrollar dispositivos “plug and play”, que no requieren de la construcción de presas, y que puedan fabricarse con tecnología y componentes fácilmente obtenibles en el mercado en este momento.
En la actualidad cuentan con tres tamaños de turbinas, que pueden generar entre 100 vatios y 15 kilovatios, en función de la velocidad del agua, aunque hay otros en desarrollo:
1. Clase I: Es la más pequeña, del tamaño aproximado de un archivador de dos cajones. Puede ser transportada e instalada por un par de hombres en menos de una hora.
2. Clase II: Ideal para instalación en canales de riego.
3. Clase III: Es la de mayor tamaño, puede generar entre 10-15 kW y se puede transportar dentro de un contenedor de carga estándar.
La empresa ofrece tres tipos de palas distintas que pueden elegirse para optimizar la capacidad de generación, y que son: hojas Darrieus, hojas Savonius, y las hojas FlipWing (hojas autoplegables).
Entre otras características también nos encontramos con que cuentan con un diseño muy eficiente, que permite sumergirlas a diferente profundidad para conseguir así la mayor cantidad de energía, dependiendo de las circunstancias, son seguras y escalables en su montaje.
Según el ing. Hamner, directivo de la empresa, “la mejor cualidad de esta tecnología es su simplicidad, lo que ha sido fundamental para su éxito inicial. Tenemos una tecnología sencilla que todo el mundo puede entender. Es obvio que funciona, se puede ver girar. Si trabaja en un canal, puede funcionar en cualquier otro”.
Las turbinas Savonius, operando como micro generadores hidráulicos pueden ser la forma mas económica y sustentable para el aprovechamiento energético de saltos de agua en canales de riego existentes en zonas áridas de Argentina (Salta, Catamarca, La Rioja , San Juan, Mendoza, Neuquén, Río Negro), o donde exista un curso natural de agua con salto disponible (Tucumán, Salta, Córdoba, San Luis, Misiones).
En zonas áridas, las actividades agrícolas se realizan gracias a una red de canales que distribuyen el agua a los usuarios. En estos canales existen saltos de agua aprovechables de entre uno y doce metros de altura, con caudales de entre cien litros por segundo y veinte mil litros por segundo, que actualmente no se utilizan con fines de generación eléctrica.
Mas adelante subiré las características de un prototipo de turbina hidráulica Savonius, que estamos diseñando para generación de energía eléctrica destinada a cargar baterías destinadas a iluminación de una vivienda rural.
