Ilustración del nuevo dispositivo creado por la Universidad de Michigan. Foto: Universidad de Michigan
Un ingeniero de la universidad norteamericana de Michigan ha ideado una máquina que funciona como un pez para convertir las vibraciones potencialmente destructivas que se encuentran en un fluido en una fuente de energía renovable.
La máquina se llama VIVACE (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy) y es el primer dispositivo conocido hasta la fecha que puede aprovechar la energía que se genera en la mayor parte de las corrientes acuáticas.
Según informó la Universidad en un comunicado VIVACE tiene la particularidad de funcionar en corrientes que se mueven más despacio que dos nudos (un nudo equivale a 1,852 kilómetros por hora). La mayor parte de las corrientes de agua en nuestro planeta se mueven a menos de 2 nudos. Otras tecnologías para extraer energía del agua, como las turbinas y los molinos de agua, necesitan que el agua fluya a una media de 5 nudos para poder funcionar con la suficiente eficiencia.
VIVACE no depende de las olas, ni de las mareas, ni de turbinas o presas para su funcionamiento. Es un sistema de energía hidrocinética que se basa en las vibraciones inducidas por un remolino de agua. Las vibraciones inducidas por remolinos son ondulaciones que causa un objeto redondeado o con forma de cilindro en un flujo de fluidos, ya sea en el aire o en el agua.
Propiedades destructivas
La presencia del objeto causa desviaciones y trastornos en la velocidad de la corriente a medida que pasa en torno al objeto. Esto causa remolinos, o vórtices, que se forman de acuerdo a pautas en los lados opuestos del objeto. Estos vórtices empujan al objeto hacia arriba y hacia abajo, o a izquierda y derecha, de manera perpendicular a la corriente.
Estas vibraciones, que también se dan en el viento, fueron las responsables de que se cayera el puente Tacoma (Washington) en 1940 así como de la destrucción de varias torres de refrigeración en la central energética Ferrybridge (Inglaterra) en 1965. En el agua, las mismas vibraciones dañan con frecuencia muelles o plataformas petrolíferas.
"En los últimos 25 años los ingenieros hemos tratado de suprimir las vibraciones inducidas por vórtices", explicó Michael Bernitsas, que es profesor en el Departamento de Arquitectura Naval e Ingeniería Marina de la Universidad de Michigan, y creador del artefacto. "Pero ahora hacemos exactamente lo opuesto. Realzamos las vibraciones y ponemos riendas a esta fuerza poderosa y destructiva en la naturaleza".
Los peces hace mucho que saben cómo utilizar estos vórtices a su favor. Su fuerza muscular no podría por sí misma propulsarlos a través del agua a la velocidad que se mueven, de modo que los peces navegan siempre a la estala de otro.
La primera versión de la máquina no se parece en nada a un pez, aunque este ingeniero dice que las versiones futuras tendrán el equivalente de una cola y una aspereza de superficie parecida a la de las escamas.
El prototipo es simplemente un cilindro delgado sujeto con resortes y que pende horizontalmente a través del flujo del agua en un tanque del tamaño de un remolque de tractor. El agua en ese tanque fluye a una velocidad de 1,5 nudos.
La máquina se llama VIVACE (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy) y es el primer dispositivo conocido hasta la fecha que puede aprovechar la energía que se genera en la mayor parte de las corrientes acuáticas.
Según informó la Universidad en un comunicado VIVACE tiene la particularidad de funcionar en corrientes que se mueven más despacio que dos nudos (un nudo equivale a 1,852 kilómetros por hora). La mayor parte de las corrientes de agua en nuestro planeta se mueven a menos de 2 nudos. Otras tecnologías para extraer energía del agua, como las turbinas y los molinos de agua, necesitan que el agua fluya a una media de 5 nudos para poder funcionar con la suficiente eficiencia.
VIVACE no depende de las olas, ni de las mareas, ni de turbinas o presas para su funcionamiento. Es un sistema de energía hidrocinética que se basa en las vibraciones inducidas por un remolino de agua. Las vibraciones inducidas por remolinos son ondulaciones que causa un objeto redondeado o con forma de cilindro en un flujo de fluidos, ya sea en el aire o en el agua.
Propiedades destructivas
La presencia del objeto causa desviaciones y trastornos en la velocidad de la corriente a medida que pasa en torno al objeto. Esto causa remolinos, o vórtices, que se forman de acuerdo a pautas en los lados opuestos del objeto. Estos vórtices empujan al objeto hacia arriba y hacia abajo, o a izquierda y derecha, de manera perpendicular a la corriente.
Estas vibraciones, que también se dan en el viento, fueron las responsables de que se cayera el puente Tacoma (Washington) en 1940 así como de la destrucción de varias torres de refrigeración en la central energética Ferrybridge (Inglaterra) en 1965. En el agua, las mismas vibraciones dañan con frecuencia muelles o plataformas petrolíferas.
"En los últimos 25 años los ingenieros hemos tratado de suprimir las vibraciones inducidas por vórtices", explicó Michael Bernitsas, que es profesor en el Departamento de Arquitectura Naval e Ingeniería Marina de la Universidad de Michigan, y creador del artefacto. "Pero ahora hacemos exactamente lo opuesto. Realzamos las vibraciones y ponemos riendas a esta fuerza poderosa y destructiva en la naturaleza".
Los peces hace mucho que saben cómo utilizar estos vórtices a su favor. Su fuerza muscular no podría por sí misma propulsarlos a través del agua a la velocidad que se mueven, de modo que los peces navegan siempre a la estala de otro.
La primera versión de la máquina no se parece en nada a un pez, aunque este ingeniero dice que las versiones futuras tendrán el equivalente de una cola y una aspereza de superficie parecida a la de las escamas.
El prototipo es simplemente un cilindro delgado sujeto con resortes y que pende horizontalmente a través del flujo del agua en un tanque del tamaño de un remolque de tractor. El agua en ese tanque fluye a una velocidad de 1,5 nudos.
Michael Bernitsas junto al prototipo de VIVACE. Foto: Universidad de Michigan
Energía mecánica
La mera presencia del cilindro en la corriente causa la formación alternada de vórtices arriba y abajo del cilindro. Estos remolinos empujan el cilindro hacia arriba y hacia abajo sobre sus resortes, lo que crea una energía mecánica. Luego la máquina convierte esa energía mecánica en electricidad.
Según Bernitsas, unos pocos cilindros podrían ser suficientes para dar energía a un buque anclado o a un faro. El profesor calcula que un conjunto de conversores VIVACE del tamaño de una pista de atletismo y de unos dos pisos de alto podría alimentar de energía a unas 100.000 casas.
La idea es que estas estructuras se depositen, por ejemplo, en el lecho de un río. Dado que las oscilaciones de VIVACE serían lentas, la teoría es que el sistema no causaría daños a la fauna acuática como puede ocurrir con las presas y las turbinas de agua.
Bernitsas dice que la energía de VIVACE costaría apenas unos 5,5 centavos de dólar por kilovatio/hora. La energía eólica cuesta 6,9 centavos por kilovatio/hora, la nuclear 4,6 centavos y la solar entre 16 y 48 centavos por kilovatio/hora, dependiendo de su ubicación.
Este investigador ha completado un estudio que demuestra que su dispositivo podría llegar a extraer energía del río Detroit. En la actualidad está trabajando en la instalación de un proyecto piloto en ese mismo río que podría está listo dentro de 18 meses.
La mera presencia del cilindro en la corriente causa la formación alternada de vórtices arriba y abajo del cilindro. Estos remolinos empujan el cilindro hacia arriba y hacia abajo sobre sus resortes, lo que crea una energía mecánica. Luego la máquina convierte esa energía mecánica en electricidad.
Según Bernitsas, unos pocos cilindros podrían ser suficientes para dar energía a un buque anclado o a un faro. El profesor calcula que un conjunto de conversores VIVACE del tamaño de una pista de atletismo y de unos dos pisos de alto podría alimentar de energía a unas 100.000 casas.
La idea es que estas estructuras se depositen, por ejemplo, en el lecho de un río. Dado que las oscilaciones de VIVACE serían lentas, la teoría es que el sistema no causaría daños a la fauna acuática como puede ocurrir con las presas y las turbinas de agua.
Bernitsas dice que la energía de VIVACE costaría apenas unos 5,5 centavos de dólar por kilovatio/hora. La energía eólica cuesta 6,9 centavos por kilovatio/hora, la nuclear 4,6 centavos y la solar entre 16 y 48 centavos por kilovatio/hora, dependiendo de su ubicación.
Este investigador ha completado un estudio que demuestra que su dispositivo podría llegar a extraer energía del río Detroit. En la actualidad está trabajando en la instalación de un proyecto piloto en ese mismo río que podría está listo dentro de 18 meses.