martes, 21 de junio de 2011

Aysén, Otra vez

Como ya lo exprese en alguna de mis notas, es probable que el alma de alguno de mis antepasados se esta interponiendo en mis relaciones terrenas. Mi abuela y sus  hermanos  nacieron en suelo chileno alrededor de 1875. Uno de ellos fue entrenador por muchos años del seleccionado de futbol sudamericano (Roberto Tirado Godoy). MI abuelo Miguel tenia una fabrica de jabón a orillas del Mapocho, en Quinta Normal y antes de la primera guerra vino a la Argentina con mi padre y mis dos tíos, a los que se sumo una tercera tía nacida en este país. Aprendí a comer sopaipillas, a mezclar la cueca con la chacarera y a combinar la sidra con la chicha y el pisco. Así de simple. Mientras escribo estas líneas créanme que tanto el brazo izquierdo como las mejillas cosquillean…y no precisamente por la temperatura.
El próximo agotamiento de los combustibles fósiles nos esta poniendo a todos en una encrucijada. Sin embargo, el problema actual derivado de ese agotamiento es apenas el comienzo de otro muchísimo mas preocupante : de mantenerse el 5 % del ritmo de crecimiento actual demográfico mas consumo energético per capita, nuestro único proveedor externo de energía, El SOL, en solo 190  años, habrá igualado la disponibilidad con la necesidad, lo cual implica que las 35000 veces de diferencia que había en  años anteriores a la revolución industrial y que una década atrás se habían reducido a 9600, para  el 2200 se habrán agotado totalmente.                                      .
 
El proceso natural de concentración energética

Multiplicar la Superficie  de un disco de 12.756.000 metros de diámetro por la energía solar arribada a la superficie de la Tierra, un Kilowatio por metro cuadrado, es un problema de colegio primario. Comparar esa energía con la consumida por todos nosotros tampoco es difícil. Lo difícil es entender que transformar esa energía en electricidad sin la colaboración de la naturaleza es prácticamente imposible. Trescientos millones de años invirtió Natura en transformarla en fósiles y en menos de 200 años la consumimos. En la nota anterior los números fueron claros: competir con la transformación fotovoltaica es imposible. Sin entrar en detalles (transporte, depreciación, gastos operativos y mantenimiento, etc.) la inversión en Atacama es 16,23 veces superior a la alternativa hídrica. ¿Alguna vez nos preguntamos el porque? Una vez mas recibimos ayuda natural  .Las 6500 Hectáreas de pantallas fotovoltaicas  necesarias para “recoger” los 18.400 Giga watios hora anuales pretendidos  son simplemente una utopia.  Ese trabajo ya lo hizo gratis la naturaleza:
Las cuencas del Pascua y del Baker están constituidas por toda aquella superficie terrestre, ( 14525 Km2 Río Pascua y 11456 Km2 Río Baker) sobre la cual el agua de lluvia caída, de 3000 a 4000 mm. anuales regresará al mar a través del  esos ríos. Solo una parte de los 3000 a 4000 será absorbida por el terreno. Tratándose de esa extraordinaria precipitación anual, el terreno solo puede absorber 350 mm anuales, entrando en la categoría de cuencas de altísimo rendimiento. Para tener idea de la importancia, algunas tablas computan desde 500 a 2000 mm anuales. Similar a un embudo, recogerá el agua por su boca y la concentrará obligándola a salir por el canuto inferior. De la misma forma toda el agua caída se concentrará en la cuenca y retornará al mar por el “canuto” a los que hemos bautizado como Pascua o Baker.. Veamos el trabajo de la naturaleza, gastó 0,6 Kwhora ( 524 calorías) para evaporar cada Kg de agua salada , desalinizarla  transformarla en destilada potable y de la mas extrema pureza, elevarla y trasladarla a  la cima de la montaña y mas de una vez gastar otros 0,1 Kwhora para derretir la nieve. Cada 100 litros de agua a 3670 mts de altura son un Kilovatio hora. Si regresan al mar sin interferencia de ningún tipo habrán perdido esa energía entre las piedras del lecho sin reproches por parte de la naturaleza. Si el ser humano conciente de ello sugiere un proceso de transformación, bienvenido sea.
La nota anterior estudiamos una alternativa de generación solar Fotovoltaica, un fracaso total. Hoy le toca al viento. Piensen que vivo de eso:

Eolica versus hidroeléctrica.

A igualdad de velocidad del fluido, agua o aire, el agua tiene 773 veces mas energía desde el momento que 1m3 de agua pesa 1000 Kg. y uno de aire solo 1,29. Con ese criterio,  una  turbina hidroeléctrica convencional tiene centenas de megavatios (350 cada una de las cuatro de Piedra del Águila) cuando una turbina eolica muy importante tiene entre 0,5 a 5 Megavatios Para la zona de Aysen el índice de intermitencia del viento esta en el orden de 0,35  con lo cual el precio real de inversión promedio al día de la fecha seria 7142  u$s/ kw. Comparándolo con los 1520.- de Aysen son 4,7 veces mayor. Por otra parte, considerando Turbinas eolicas de 2 Mw, para generar los 18400 Giga watios hora por año hacen falta 3000  turbinas eolicas de 2 Megaw .que cubrirían 75000 Hectáreas de campo las cuales deberán ser agregadas al costo, o bien como inversión, o bien como gasto de arrendamiento. El peso de la maquinaria  rondaría en el millón de toneladas y las bases de hormigón 25 millones adicionales. Comparado con la energía hídrica existe también un problema muy importante, a menudo ignorado por los profanos en el tema pero mas que comprendido por los propios fabricantes de  turbinas eólicas. En efecto, la potencia del viento casi no tiene límites, estrictamente hablando. Son bien conocidos los valores catastróficos de los tornados del sur de EEUU superiores a los 200 Km /hora o los huracanes del Caribe, sin contar con los Patagónicos  de mas de 90 Km/hora repetitivos varias veces al año. Si recordamos que la  potencia es proporcional al cubo de la velocidad justificaremos que los dispositivos aerodinámicos  de control de las turbinas eólicas, sin excepción, limitan el aprovechamiento de la velocidad a no mas de 50 Km /hora y alcanzados los 100  los sacan de servicio hasta tanto se logre una normalidad aceptable. No será difícil de entender, de todas formas, que todas las partes mecánicas deberán estar construidas para soportar, aunque sea una vez en su vida, estas vicisitudes. De los 50 a los 100 mencionados hay 8 veces de diferencia de energía  que es preciso descartar, tema que cuando hablamos de la hidroeléctrica solo se arregla con la acumulación en la represa, obviamente  concepto imposible de ser utilizado cuando se trata del viento.


 Por supuesto que el tema no termina en el aspecto económico. Siento no poder satisfacer las inquietudes que trasmiten los visitantes, la mayoría de las cuales son subjetivas y desgraciadamente durante toda mi vida me he caracterizado por traer a la mesa de discusión  fundamentos concretos.
Por otra parte estoy seguro que el futuro energético del mundo no se arreglará ni con la fotovoltaica ni con la eólica ni con la biomasa, muy facil es demostrarlo pero lleva su tiempo y no es el objeto de la presente nota. Como soluciones experimentales estamos de acuerdo. Simplemente deberíamos contestar una pregunta. ¿Sin subvenciones de ninguna especie, alguien conoce una inversión particular de alguna alternativa que no sea hidroeléctrica? Acabo de leer una mega inversión en Canadá que según se dice es la mas grande del mundo, 80 Megawatios fotovoltaicos instalados, nada menos que en el paralelo 50 de latitud en donde la radiación solar no alcanza a 2,4 con lo cual el índice de intermitencia es 0,10 y los 120.000 Megavatios hora anuales pronosticados no llegarán a 70.000, cifra que surge de los propios datos de la información, 80 Mega vatios x 876 horas anuales son 70.080 megavatios hora anuales. La subvención de 0,80 u$s  y 0,46 por kwhora se esta suplementando con nuevos beneficios porque los números no cierran, aun antes de comenzar. Como bien dijo un colega español, amante de las cosas objetivas
“Os habéis equivocado en el cálculo…”, dando origen a una fe de erratas en mi nota titulada “San Juan – Cañada Honda” que vale la pena leer
Respecto a la biomasa...Recomiendo leer un libro titulado “GEOCIDIO”
del Profesor Enrique Balech fallecido hace un par de años.

Índices de concentración

 Tratemos el tema  a un nivel popular, pidiendo disculpas a los profesionales en merito a la necesaria respuesta de todos los habitantes que participan con sus comentarios en las decisiones de los gobernantes.

El Río Pascua tiene una Cuenca de 14525 Km2. Es la boca del embudo que pusimos como ejemplo, y que recoge parte de los 3000 a 4000 milímetros anuales de precipitación  La salida del embudo, a la que llamamos canuto, la podemos calcular teniendo en cuenta los datos del caudal del Río, 650 m3/segundo. Como el caudal es la Sección por la velocidad del agua, supongamos una velocidad del orden de 1 metro por segundo con lo cual la sección del cauce del río (o diámetro del Agujero de salida del embudo) seria del orden de los 600 metros cuadrados.
 El índice de concentración energética del Río Pascuas será entonces,

Indice de concentración hídrico = 14.525 x 10 6  m2  /650 m2 = 22.346.000

Las mismas cuentas para el Ro Baker arrojan un coeficiente,
Rio Baker: Superficie de la Cuenca : 26.726 Km2
                   Caudal  870 M3/seg
                    Seccion Cauce para v=1 m/seg = 870 m2

Indice de Concentración Hidrica = 26.726.000.000 m2 /870 m2
                                                     =30.719.540

 Indice de concentración hidrica Rio Baker= 30. 719.540

 Para tener una idea de los valores, digamos que en el ejemplo del embudo la relación entre la boca y la salida es del orden de 4500 a 5000 veces con lo cual un hipotético embudo de 500 mm  de diámetro debería tener un agujero de salida de una décima de mm.
Creo que con estos datos queda fehacientemente aclarada la preponderancia de las posibilidades de aplicación de la energía hidroeléctrica frente al resto de las alternativas,

INDICE DE CONCENTRACION ENERGIA HIDRAULICA

Partamos de un caso concreto, mas concreto y conocido imposible. Una de las cuatro turbinas Francis de Piedra del Aguila 

Diámetro del Rodete 6 metros  (6000 mm )
Caudal 353 m3/seg
Potencia Nominal 430 Mw
Salto Nominal 108 mts.
 Para entender bien el concepto supongamos que queremos recolectar toda la energía disponible del Río Baker por medio de turbinas como la de la figura. Se obtiene el propósito represando toda el agua y obligándola a salir por  dos de 353 como la de la foto (353 x2 = 706) mas una de 164 que se “tragaran” los 870 m3/seg dejándonos al pasar con 12,5 m /seg toda la energía hidrostática acumulada en la represa , con la diferencia que el índice de concentración ahora se ha elevado 12,5 en razón de que el cauce bajó del natural, que supusimos 870 m2 , a 69,5 m2 que son la superficie de las tres turbinas hipotéticas .EN DEFINITIVA LA CONTRIBUCION NATURAL EN ESTE PROCESO DE CONCENTRACION 30.000000 DE VECES Y LA CONTRIBICIOSN HUMANA 12,5 VECES ADICIONALES En este caso el índice represado será 384.000.000, tan insólito que de por si  nos exime de todo comentario. Sin duda que vale la pena  entender muy bien el concepto para separar, en el futuro “la paja del trigo”. También para justificar, una vez mas, la preponderancia de la transformación  hídrica frente a las demás alternativas no ayudadas por el proceso Océano mas Montaña.

 Un comentario aparte merece la precipitación pluvial de la zona de Aysén y su importancia bajo el punto de vista energético. 3000 a 4000 mm. anuales es tan envidiable que la tabla 3 de la pag 208 de Manuel Hute acaba en los 2000 mm. Como punto de referencia para La Barrancosa y Cóndor Clift, actualmente en construcción del lado Argentino la precipitación es del orden de los 150 a 250 mm. Si bien el tema lo hemos tratado en una nota, conviene la repetición para no perder el tiempo buscando la referencia, Las cuencas hídricas se pueden clasificar en cuencas de bajo, medio y alto rendimiento. Las de bajo rendimiento son aquellas en que el terreno absorbe un porcentaje alto del agua caída en tanto que con las de alto rendimiento ocurre lo contrario. Otra característica destacada es que la cantidad absorbida por el terreno es independiente de la precipitación. Así una cuenca de alto rendimiento como las de Aysén absorbe 350 mm tanto para 500 mm (escurren 150) como en 4000 mm en donde escurren 3650.

En todo lo que antecede he procurado mantenerme dentro de los cánones exclusivamente técnicos y a nadie que se haya interesado en leer esta modesta contribución se le ocurriría pensar que de por medio pudiese existir intereses espurios. Es la mas pura realidad pero esa realidad es tan, pero tan espectacular, que es difícil para alguien apasionado de la ingeniería y con 75 años a cuestas permanecer pasivo. No obstante es necesario aclarar que el tema esta empañado por motivos ajenos a la naturaleza.
   Después de releer algunos artículos, en especial patagoniasinrepresas titulado "ríos en peligro" en donde se mencionan los “derechos de Aguas” otorgados “gratuitamente “, etc, etc, me doy cuenta que he arribado al limite que me impuse. A partir de este  hay que reconocerlo, la toma de decisiones es muy compleja pero no por los parámetros naturales sino, una vez mas por las variables introducidas por el hombre, que, a través del tiempo  y el  paso generacional involucra parámetros de dudosa autenticidad e intenciones nada fáciles de corregir.

Entropia .La irreversibilidad .
Si la energía disponible del Baker mas el Pascua son, indiscutibles, 18 tera watios hora anuales, 18 mil millones de Kwhora, ¿Qué ha pasado con los 1800 Terawatios hora que entregó durante los 100 años pasados o los 18 por año que se demorará hasta la terminación de la obra? Se transformaron en calor,  aumentando la temperatura de los 1520 m3/seg, suma del caudal del Baker mas el Pascua, apenas 0,41 ºC pero imposible de ser recuperado. El proceso de transformación de los Terawatios hora  que no utilizamos es irreversible. Al desorden energético llamado “misterioso” para todos aquellos a los que las neuronas no las tenemos a la altura de Claussius, se le llama Entropia. Mezcla de Termodinámica, Filosofía y hasta Religión, la entropía del Universo aumenta hasta un limite cuya fecha esta muy relacionada con el fin del mundo, cuya primera etapa son los 190 años mencionados al comienzo de la nota, el equilibrio entre la energía disponible solar y la necesaria para “ el movimiento del planeta”. Es la parálisis futura, nada de misterios ni profecías que nada tienen que  ver con un pronóstico. Digamos la primer etapa, pero importantísima. Aun quedan las energías propias de la tierra, los combustibles nucleares, la geotermia, la inercia de rotación de la tierra,…nada… en comparación con los 300 millones de años de fabricación de los combustibles fósiles o del hidroeléctrico fruto de la combinación océano/montaña. Solo la discutida energía nuclear injustamente vapuleada después del 11 de marzo, fruto de la imprevisión del intelecto humano. (ver tsunamis).

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Ing. Enrique O.Nielsen 

               




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