Energia potencial Hidrostatica 3ª parte
Siguiendo con la nota, hemos agregado a la infografía de la bomba a paletas un recipiente en el que se acumulará el agua recogida en cada giro terrestre por la paleta que simboliza la interferencia del continente. Fácil es apreciar que en cada giro diario, a los 30 millones de litros correspondientes al anillo de 0,75 metros de profundidad que habíamos alojado en el canal de un metro de ancho y 40 millones de metros de largo no le queda otra posibilidad que sumarse al próximo día en que volverá a repetirse el proceso. En realidad se incorporan al canal y no al deposito supuesto, que bien podría llegar a ser en la realidad, por ejemplo, el estuario de un río (Deseado, Santa Cruz o Gallegos) o un Golfo importante. (San Matías, San José, Nuevo, San Jorge)
Mientras la posición de la luna no cambie, que si bien no es cierto porque cada día se moverá un 1/29,5 de su orbita, para el concepto supongamos que esta fija y como ya lo hemos analizado, es el peso de los 30 millones de litros multiplicado por 3/8 de la altura. En la figura puede apreciarse que es lo que ocurre. La energía de los 30 millones de litros es
Supongamos que la altura de la marea costera alcance valores aproximados a los del litoral patagónico, del orden de los 15 metros.
La energía diaria de cada 30 millones de litros con una altura de ese orden seria:
E= Lx . 187,5 . 15 2
pero esa energía debería ser igual a la de 40 mil kilómetros, con lo cual, la longitud de cada onda tiene
En otras palabras, una onda de 15 metros de altura y 400 Km de largo tiene la misma energía que una de 40000 Km y 1,5 mts de altura. Recordemos que los 400 Km corresponden a la centésima parte de los 40.000.
Al día siguiente el largo de la onda seria 800, al tercero1200, a los 10 días 4000 etc. hasta que se alcance un equilibrio transformándose parte de la energía hidrostática en hidrodinámica originándose los conocidos flujos y reflujos. Tanto el caudal como la energía de cada día se acumulan de la forma explicada. Los mareógrafos costeros detectarán la altura de la “marea costera” oriental de la misma forma que visualmente cualquiera de nosotros podemos apreciar los “cachones” de la rompiente de las olas que al llegar a la costa transforman su energía potencial en cinética, impedidas de continuar su camino como consecuencia de la “interferencia costera”, Sin embargo, al alejarnos de la costa entre 500 a 3000 Km mar adentro los mareógrafos de los buques Oceanográficos sin duda dejaran de detectar los 10 metros de Punta Loyolas o Punta Quilla. Mucho agradecería si alguno de mis lectores puede contactarme para corroborar esta presunción, tal como he hecho con las mareas a 180 º de Australia y nueva Zelandia. (Antarctica Casey, Leo Beach Point, Esperance, etc) que me han llevado al progreso de la teoría ondulatoria desvirtuando la existencia simultanea de dos pleamares a 180 º meridianos y la realidad de una sola marea entre los paralelos 54º a 68º Lat. S.
Volviendo al mecanismo de concentración y acumulación energética ejemplificado por la bomba a paletas, cuyo impulsor hemos simbolizado con un mapa de la Patagonia Argentino - Chilena mentalmente asumido como la interferencia continental de esa zona, podemos apreciar que con la dirección de la rotación terrestre, el litoral argentino, frente de la paleta, obrará arrastrando la onda y aumentando el caudal y la altura en cada giro pero la cara opuesta, con la costa chilena dibujada, jamás ostentara una diferencia trascendental con la marea de pleno océano. Basta observar las mediciones a lo largo de 4000 Km de la costa chilena para comprobarlo, de la misma forma que en la costa occidental de Africa , Luanda y Nigeria.
Imaginemos que a los cinco días consecutivos de luna llena se acumularon 150 millones de litros en el depósito supuesto mas sus respectivas energías Hidrostáticas. Dispuestos a aprovecharla, abrimos la válvula que permite el vaciado del tanque a través de la turbina. De acuerdo a lo aprendido, si durante los 5 días la marea diaria hubiese sido de1, 5 mts de altura, la energía de cada onda seria, expresada en Kilowatios hora 45.980. En cinco días 230 Mega Watios hora renovables disponibles que se pueden transformar en electricidad sin ninguna duda. Depende del rendimiento de transformación de los mecanismos propuestos. Esto es responsabilidad del intelecto humano. ¿Qué no tenes idea si es mucho o poco o para que puede servir? Aunque parezca una evasiva me permito contestarla a medias para dejar la inquietud al final de la nota. Los 230 Mgwh los genera en 40 minutos una sola de las 4 turbinas Francis de Piedra del Águila o 377 horas de funcionamiento de un aerogenerador de 2,1 Mw instalado en La Rioja o 196 horas del mismo instalado en Comodoro Rivadavia pero a la mitad de inversión que en La Rioja. (Diferencia relativa 3.86).
A simple vista parecería que no esta mal, sobre todo si pensamos que el ancho del canal es solo un metro. La tentación es pensar, ¿y por que no? …en multiplicar por 100 o 1000…Pero… y los ¿40 minutos de la Francis frente a 7200 minutos?
El fondo de la cuestión es que hemos tomado arbitrariamente los cinco días de acumulación en el deposito ( o en el canal pero es mas difícil verlo) y con una turbina de ”potencia adecuada” lo descargamos en menos de medio día sin prestar atención que necesitaremos otros 5 días para recuperar la energía que estaba presente y que las dos mareas de Punta Quiroga son el resultado de la concentración y acumulación que desde hace miles de millones de años se instaló en nuestro planeta después que se definieron las separaciones continentales. En otras palabras la energía disponible mareomotriz autentica se corresponde con la altura de la marea simple. Lo de la “turbina de potencia adecuada” es un problema de prolijidad técnica .Para que pensar en una instalación capaz de transformar dos ondas de marea diarias de 10 metros de altura cuando en el primer día de funcionamiento agotamos la energía acumulada y tenemos que esperar el estado transitorio de acumulación que opero naturalmente en el comienzo del universo para lograr nuevamente las 2 mareas de 10 mts?
Observemos en la figura que también hemos agregado un paso mas en el proceso que simula el movimiento de la Luna. Se trata de que el cuerpo de la bomba gira una vez cada 29,5 días que representa la traslación de la Luna alrededor de la Tierra y por supuesto ira cambiando día a día la hora de las pleamares y bajamares., como así también la altura diaria Faltaría solamente la influencia del Sol, del orden del 40 % de la de la luna pero me sentiría muy satisfecho de que todo se hubiese entendido hasta este punto, ignorando la influencia del Sol cuya posición relativa ira cambiando a lo largo del año que le llevará a la Tierra para cumplir su giro alrededor del Sol.
Energia Especifica o Densidad energetica
Tal cual estaba previsto, nos tomamos la licencia de postergar la respuesta de la ponderación relativa sobre los 230 megawatios hora.
Habíamos aprendido que la energía hidrostática de las olas era entre 10000 a 14000 veces mayor que la de la marea a igualdad de altura en razón de la repetición del fenómeno. Una o dos veces al día para la marea, varias veces por minuto para la ola. Millones de metros de largo la onda de marea, decenas a apenas una o dos centenas como máximo para las olas, pero posibilidad de existencia de millones de olas en la misma superficie marina que ocupa una onda de marea... Las variables son muchas y se vinculan entre si la pregunta es como podemos relacionar este tema de manera que tengamos una herramienta a mano que nos ayude a razonar y ubicarnos con las distintas formas de energía renovables y no renovables, en forma tan categórica que no de origen a dudas ni discusiones. La respuesta es muy sencilla pero debe ser aceptada, comprendida y compartida por todos, investigadores, docentes, periodistas, etc. No se debería admitir, por ejemplo, que un trabajo de investigación presentado a una institución vinculada con el tema, utilice como unidad de superficie al Kilómetro cuadrado, un millón de veces de diferencia con el metro cuadrado, tal cual puede apreciarse en mas de un trabajo con la manifiesta idea de magnificar su trascendencia. Mezclar manzanas con peras nunca trae buenos resultados.
Para el caso que nos ocupa, no es fácil comparar la energía de las olas con la de las mareas. Inmensa es la de la marea pero también tanto o mas enorme es la superficie sobre la cual se desarrolla. Por cada onda, parece ridícula la energía de cada ola en comparación con la de la marea diaria. Si con el Sol, única fuente indiscutible que aporta energía a nuestro planeta desde el espacio ya nos hemos puesto de acuerdo que la unidad de comparación es la densidad diaria por metro cuadrado de superficie ¿Cual es la razón para no utilizar el mismo criterio y despejar las incógnitas en casos como la energía hídrica, mareomotriz, undimotriz, etc?
Energia Diaria del Oleaje
Según ya vimos la energía de cada ola es 187,5. h2 . Falta calcular cuantas olas podemos
esperar que haya en cada día, para lo cual lo mas sencillo es tomar de los datos de un oligrafo el tiempo de repetición de la ola, que el aparatito nos lo muestra a razón de no menos de 150 veces por día. La segunda alternativa, mas practica porque Juan no tiene un oligrafo al pie de la cama, es confiar en una formula extraída de los datos de los millones de oligrafos de todo el mundo que nos dice que, expresada en segundos la repetición de una ola depende de la de la raíz cuadrada de la altura multiplicada por un coeficiente que va de 5 a 7.
esperar que haya en cada día, para lo cual lo mas sencillo es tomar de los datos de un oligrafo el tiempo de repetición de la ola, que el aparatito nos lo muestra a razón de no menos de 150 veces por día. La segunda alternativa, mas practica porque Juan no tiene un oligrafo al pie de la cama, es confiar en una formula extraída de los datos de los millones de oligrafos de todo el mundo que nos dice que, expresada en segundos la repetición de una ola depende de la de la raíz cuadrada de la altura multiplicada por un coeficiente que va de 5 a 7.
Con ese dato la cantidad de olas diarias son los 86400 segundos que tiene un día dividido por to , lo cual nos da un numero de olas diarias no
Y finalmente, la energía especifica diaria del oleaje, expresada en kilográmetros es
Pero para compararla con la indiscutible preponderancia que tiene la radiación solar, expresada en las mismas unidades, es decir Kilo watios hora por metro cuadrado día es
Energía Diaria de la Marea
De todo lo visto, no nos quedan dudas del valor de cada onda de marea, con lo cual lo tomaremos como referencia dejando para el final la demostración, si es que algún perfeccionista lo exige aunque lo dudo porque los números son tan terminantes, que no hay diferencias entre dos ondas diarias o una sola de la misma altura.
y tal cual el paso anterior, expresémoslo en Kilowatioshora/m2 dia, sabiendo que 367000 Kilogrametros son un Kwhora ( “Hablando de elefantes” y “Potencia y Energía”)
y como broche final, relacionemos la energía específica diaria de la marea y de las olas dividiendo ambos miembros
de lo que se desprende que la energia especifica de las olas es, para la misma altura de la marea , 14.400 veces mayor que la de las mareas multiplicada por la raiz cuadrada de la altura. Al mismo resultado se arriba si utilizamos la potencia especifica , dividiendo la energia por el tiempo,
relacionando las potencias especificas, sabiendo que eo = em y
país se concentran en las provincias norteñas (Salta, Catamarca, Jujuy, La Rioja) y rondan en el orden de los 8 Kwhora/m2 dia para el verano y menos de la mitad para el invierno. ¿Acaso no nos ubicamos mejor cuando podemos decir ahora que es del mismo orden que un oleaje del metro de altura o que si el viento sur que se levanto y origino olas de 3 mts. de altura que obligo a la Prefectura a cerrar el puerto tiene casi 5 veces mas que la radiación estival de San Juan? ¿O que la autentica energía de la marea de 1,5 a no mas de 2,5 mts de altura es tan pobre que el mismo sol Sanjuanino tiene 2700 veces mas energía? Tampoco suena bien que alguien nos diga que la energía mareomotriz es del orden de los 510 kwhora diarios por Kilómetro cuadrado o 0,51 Megawatios hora / Km2. día, que es lo mismo que hemos calculado pero confunde y sin embargo suele usarse porque los tres ceros después de la coma (0,00051) indican de por si insignificancia manifiesta.
Juan, como es su costumbre, trata de que el final no sea pura formula. Confía en los resultados pero insiste en una reflexión comparativa pero a nivel muy, pero muy popular, capaz de ser captado por otros lectores que, insiste, todavía, necesitan de la parte uno y dos de la presente nota.
Un formula uno, Ferrari, Mc Laren o Bugatti tienen alrededor de 8000 veces mas potencia promedio que Juan o sus amigos de contextura física promedio (750 KW contra 90 watios) La potencia de las olas a igualdad de altura con la de las mareas, tienen casi dos veces mas que la Ferrari vs. Juan.
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Recomendamos el ingreso a Google indicando el tema de interes seguido de enrique nielsen. Ej.: energia solar enrique nielsen
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Ing. Enrique O.Nielsen
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