Convertir en energía las vibraciones generadas por las corrientes de agua al entrar en contacto con un objeto. Esta es la base del sistema diseñado por Francisco Huera, investigador del departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Rovira i Virgili (URV). El dispositivo aprovecha la energía de las corrientes de agua utilizando las vibraciones que se producen cuando el agua fluye alrededor de un cilindro y crea vórtices detrás de él.
El sistema que ha ideado tiene, además, una estructura muy sencilla: un tubo cilíndrico sumergido que cuelga de un eje y que oscila como un péndulo cuando la corriente de agua lo hace vibrar.
Actualmente, la forma más eficiente de aprovechar la energía de las corrientes oceánicas es mediante turbinas de flujo axial o de flujo cruzado, el equivalente submarino de las turbinas eólicas. Se trata de sistemas que, en la práctica, permiten aprovechar hasta el 25-35 % de la energía transportada por el fluido en la zona ocupada por la turbina. Pero son estructuras complejas, con muchas piezas móviles bajo el agua, expuestas a la corrosión, al crecimiento de organismos marinos y a un costoso mantenimiento.
Sencillo y polivalente
El sistema diseñado por Huera se encuentra en otro punto del mapa: en lugar de un rotor con palas, hay un cilindro expuesto al flujo, conectado a un eje que gira sobre cojinetes de aire. Un sensor mide el ángulo de oscilación y un freno electromagnético aplicado al eje permite estudiar la potencia mecánica disponible cuando el sistema vibra.
“La belleza de este sistema es que solo el cilindro está en el agua; todo lo demás —el eje, las transmisiones y el generador— puede estar fuera”, explica el investigador, que ha probado el mecanismo en un canal de agua del Laboratorio de Interacción Fluido-Estructura de la URV. Los resultados de estas pruebas han arrojado coeficientes de potencia de alrededor del 15%, valores similares a los de otros sistemas de recolección de energía basados en vibraciones cilíndricas estudiados en investigaciones anteriores.
“Este tipo de dispositivos suelen alcanzar una eficiencia de entre el 15 % y el 17 %, aproximadamente la mitad de lo que puede ofrecer una turbina bien diseñada, pero hay que tener en cuenta que ocupan menos espacio y son mucho más sencillos: al fin y al cabo, solo se trata de un tubo colgado de un eje”, resume Francisco Huera. Y, según explica, toda la compleja mecánica —generadores, transmisiones o sistemas de control— podría ubicarse en una plataforma flotante en la superficie, mientras que bajo el agua solo se necesitaría un cilindro estructural.
Esta simplicidad abre la posibilidad de usar el dispositivo en entornos donde las turbinas convencionales son difíciles de instalar o mantener. El sistema está pensado principalmente para las corrientes de marea —el movimiento de las mareas genera flujos de agua sostenidas—, pero el principio también es aplicable a ríos con suficiente caudal, sin necesidad de construir presas o canales de desviación, e incluso para aprovechar la energía eólica.
Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista Journal of Fluids and Structures, donde Huera describe en detalle el comportamiento del péndulo en el canal de agua y cuantifica la potencia mecánica disponible en el eje. Según el autor, el siguiente paso será optimizar la forma en que se extrae la energía del sistema —por ejemplo, ajustando el par de frenado en función de la posición o la carga hidrodinámica— y estudiar en qué medida se puede ampliar el rango de velocidades útiles y cómo hacer que interactúen múltiples dispositivos para aumentar la energía obtenida por unidad de superficie.
