Generación de energía hidroeléctrica a escala familiar en un predio ganadero

Transcripción

1 Generación de energía hidroeléctrica a escala familiar en un predio ganadero Ing. Agr. MSc. Alfredo Bruno 1 Sr. Daniel Lalinde 2 Ing. Agr. Miguel A. Parrilla 3 Ing. Agr. Eduardo Bianco 4 1. INTRODUCCIÓN La producción agropecuaria ha tenido un crecimiento importante en los últimos años, generando fuertes impactos sobre los principales recursos naturales: suelo, agua, biodiversidad. Adicionalmente, la variabilidad climática ha determinado que cada vez con mayor frecuencia se produzcan sequías que disminuyen la productividad de los sistemas y la supervivencia de animales y cultivos. De hecho, entre 2006 y 2010 se han producido en el país tres severas sequías que tuvieron impactos graves en la economía de los productores y por ende en la nacional. A partir de 2005 se han establecido políticas públicas y se han diseñado herramientas destinadas a apoyar a los productores familiares en el mejoramiento del manejo de los recursos naturales utilizados en la producción agropecuaria. Una de estas herramientas es el Proyecto Manejo Integrado de Recursos Naturales y Biodiversidad, cuyo nombre abreviado es Producción Responsable. Su objetivo central es promover la adopción de un sistema integrado y eficiente de manejo de los recursos naturales y la biodiversidad, siendo sus beneficiarios principales los pequeños y medianos productores familiares de todo el país. 1 Director Proyecto de Manejo Integrado de Recursos Naturales y Diversidad Biológica 2 Productor ganadero, beneficiario de apoyo MGAP 3 Unidad de Comunicación y Difusión 4 Unidad de Recursos Naturales 427

2 Asimismo, a pesar de los esfuerzos realizados por las autoridades, el 6 % de los establecimientos rurales no cuentan, hasta el presente, con energía eléctrica de la red nacional. En el presente trabajo se describe la experiencia de un pequeño productor ganadero cuyo predio no cuenta con energía eléctrica, que a partir de un represamiento de pequeña escala para abastecimiento de agua para la producción agropecuaria financiado por el Proyecto Producción Responsable, diseñó y puso en funcionamiento un generador hidroeléctrico que suministra energía para atender las necesidades de la casa familiar y el predio. 2. MATERIALES Y MÉTODOS El establecimiento del Sr. Daniel Lalinde se encuentra ubicado en el departamento de Maldonado, al sureste del Uruguay en una zona serrana, con pendientes del orden del 5 al 20 %, de suelos muy superficiales y con presencia de vertientes de agua superficiales y subsuperficiales. El establecimiento se dedica a la producción ganadera. En uno de los manantiales que tiene el predio donde mana agua en forma constante, se realizó un aforo de caudal, que arrojó un valor de 2500 litros de agua por hora, que se ha mantenido constante pese a las variaciones climáticas. Dado que el flujo del manantial era insuficiente para mover una microturbina, la solución fue acumular el agua de los excesos invernales en un embalse para sumarla al agua del manantial y de esta forma alcanzar un volumen suficiente. En la zona las precipitaciones promedian 1000 milímetros anuales, penetrando en el perfil del suelo sólo una pequeña porción. La gran mayoría escurre sobre el suelo y luego de pasar por cañadas y arroyos se vierte en el océano Atlántico, Para acumular ambas fuentes de agua, se construyó un represamiento con una capacidad de almacenaje de metros cúbicos. El embalse tiene una taipa o cortina de 70 metros de longitud y una altura máxima de 5 metros en el centro. Para su construcción se siguieron las recomendaciones técnicas del Manual para el diseño y la construcción de tajamares de aguada 5 La construcción insumió 5 días de trabajo con 2 tractores de 120 caballos cada uno y dos traíllas de tres metros cúbicos cada una. El agua se conduce desde el embalse hasta la turbina ubicada a 100 metros aguas abajo del tajamar, por dos cañerías subterráneas de 110 mm de diámetro. El ingreso de agua a la cañería se realiza a través de un filtro consistente en un 5 Véase 428

3 caño de un metro de longitud, con perforaciones de 3 mm en toda su pared, colocado en posición vertical y unido a cada cañería. A 100 metros del tajamar y a un nivel topográfico 5 metros inferior, se encuentra el sistema de generación hidroeléctrica. Inicialmente se diseñó un modelo de utilización de la energía cinética del agua, similar al utilizado en las tahonas o molinos de agua. Esta primera microturbina construida tenía los radios rectos, lográndose alcanzar 700 vueltas por minuto. Las mediciones de la velocidad de giro se hicieron con un cuentavueltas de un viejo Jeep de la década de Trabajando con el método de prueba y error luego se curvaron las palas de los radios alcanzándose las 900 vueltas por minuto. Sin embargo, esta turbina era pequeña y cuando comenzaba a generar electricidad conectada a una dínamo de 12 voltios, se frenaba demasiado, no dando los resultados esperados. Ante esta situación, se construyó una nueva turbina de mayor tamaño, tipo Pelton, con cangilones o cucharas realizada en chapa moldeada, mediante molde en hierro fundido. Esta turbina posee 18 cangilones distribuidos uniformemente. El agua que llega a través de los dos caños de 110 mm, se divide en 4 tuberías de ingreso: 2 caños de 1¼ y 2 caños de 1. Según las necesidades de electricidad se utilizan unas u otras o todas a la vez. Con esta nueva turbina se llega a mantener una velocidad de giro de 223 vueltas por minuto en vacío y de 142 vueltas por minuto generando electricidad, con dos de los cuatro chorros abiertos. Esta velocidad de giro es multiplicada, mediante poleas y correas, hasta 2200 vueltas por minuto que es lo requerido por el alternador, que está generando 11 amperios hora con dos de los cuatro chorros abiertos. El volumen de agua permite al sistema, generar electricidad durante 5 horas y media por día como media anual. Del alternador, se conduce la energía hasta un banco de baterías de 12 voltios, desde aquí va a un conversor que la transforma en corriente alterna de 220 voltios, desde donde es trasladada a la casa mediante 250 metros de cable 2 x10 mm. Este sistema se complementa con dos paneles solares de 145 vatios cada uno, que cargan entre ambos 12 amperios por hora con sol pleno. El promedio anual de generación es de 60 amperios por día ya que el promedio de horas efectivas de sol es de cinco horas. Esta energía también se acumula en el cuerpo de baterías ubicadas en la construcción destinada a la generación hidroeléctrica. Se están cubriendo actualmente las necesidades de electricidad del predio con un 50 % de cada una de las energías: hidráulica y solar. 429

4 3. RESULTADOS El volumen de agua de escurrimiento superficial almacenada más la procedente de la vertiente, permite generar en promedio, 60 amperios por día durante todo el año. La instalación de dos paneles solares de 145 vatios permite generar energía principalmente durante el verano, donde los escurrimientos superficiales son menores. Hoy se están cubriendo las necesidades de electricidad del predio durante todo el año, entre ambos sistemas de generación. El consumo es el habitual de una casa: luz, heladera, televisor, computadora, celulares, electrodomésticos pequeños, taladro, etc. 4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES La turbina Pelton que fue diseñada para caídas agua de 12 metros o más funcionó perfectamente con la fuerza del agua producida mediante la reducción de la cañería de 110 mm a 37 mm (1 ¼ ). Se adoptó esta turbina para ahorrar agua. Otras turbinas como la Banqui o la Kaplán funcionan con mayor caudal de agua y menor altura. 430

5 Otra ventaja de la generación hidroeléctrica es que se puede utilizar la energía cuando realmente se necesita. Cuando no se necesita energía se cierran los grifos y no se gasta agua. Esta es una forma sostenible de utilizar la energía del agua, transformándola de energía potencial a energía eléctrica sólo cuando es necesario. Como conclusión final se puede asegurar que es posible abastecer las necesidades de energía eléctrica de un predio rural, mediante la generación hidroeléctrica a través de microturbinas. Como seguro para momentos del año de bajas precipitaciones o sequías prolongadas, el sistema se complementa muy bien con paneles solares. 5. BIBLIOGRAFÍA Seymour, John (1979). La vida en el campo.. Editorial Gráfica Guada SA. Barcelona García, M. y col. (2008). Manual para el diseño y la construcción de tajamares de aguada.. Proyecto Producción Responsable, Montevideo, Uruguay. 431