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Bomba de ariete: ¡bombear sin pagar!

La bomba de ariete o ariete hidráulico es una bomba de agua totalmente automática y de fácil construcción que no requiere motor o mecanismo manual. La bomba de ariete aprovecha la energía de un caudal de agua descendente para impulsar parte de esa agua a mayor altura. Cuando se dispone de un caudal permanente, la bomba puede funcionar continuamente sin intervención externa.

ariete hidráulicoEl ariete hidráulico utiliza el fenómeno conocido como “golpe de ariete” para elevar el agua. Este fenómeno se suele observar cuando se interrumpe repentinamente el flujo del agua en una tubería; lo que pasa inmediatamente es que los tubos se estremecen a causa de una súbita subida de presión al interior de la tubería. Entonces, en la bomba de ariete se interrumpe constantemente el flujo de la tubería de admisión gracias a una válvula check, lo que ocasiona que se suba la presión y parte del agua sea impulsada hacia el tubo que eleva el agua.

Un ariete hidráulico solo puede elevar parte del agua que recibe, pero aún así es un dispositivo muy útil considerando que se puede utilizar para aprovechar arroyos o ríos con suficiente pendiente. Es esas situaciones el agua “desechada” regresará a la fuente sin generar desperdicio del preciado líquido.

Esquema de ariete hidráulicoEsquema general del sistema: Fuente del agua (A), tubo de admisión (B), válvula check de fondo (C), válvula check de paso (D), cámara de aire (E), tubo de subida (F), depósito elevado (G), altura bombeada (H) y desnivel de la fuente del agua (h(Crédito imagen: A. Gonzalez)

Los elementos que se señalan en el esquema anterior son las distintas partes de un ariete hidráulico. La válvula check de fondo, (C) generalmente se coloca verticalmente hacia arriba para que se abra continuamente y permita salir el agua con cada ciclo. La válvula check de paso (D) permite que el agua suba pero que no baje. La cámara de aire amortigua la presión súbita, perimitiendo de esta forma un flujo parejo. Cada uno de estos componentes son muy accesibles y pueden utilizarse los hechos de PVC.

El ser de fácil construcción y montaje, las bombas de ariete pueden competir con otras bombas, que bien no son automáticas o requieren electricidad para funcionar. Si hay un arroyo cercano con pendiente y se necesita bombear agua permanentemente, convendrá el uso de una bomba de ariete. Estas condiciones son muy comunes en países tropicales con áreas montañosas, que son precisamente los que en mayor medida tienen áreas rurales en condiciones precarias.

El uso de las bombas de ariete puede permitir un mejor aprovechamiento de los recursos hídricos de los que disponen muchos campesinos. Por medio de este dispositivo se pueden regar cultivos, suministrar agua a los animales de la granja o suministrar el agua de uso doméstico.

Crédito imagen superior: steve-wilson

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Pico-Central hidroeléctrica casera

Aprovechar la energía hidráulica no debería ser complicado. Sam Redfield ha diseñado un pequeño generador hidroeléctrico de bajo costo que puede construirse casi completamente a partir de PVC y plástico. Utiliza un  alternador de imanes permanentes como generador eléctrico y un balde plástico de 5 galones (19 litros) como cubierta del aparato.

Turbina en funcionamiento. Imagen: AIDG Leer el resto de esta entrada »

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La Microgeneración es Importante

El acceso a la energía es vital para el desarrollo y el bienestar de las comunidades. La carencia de energía es un problema común en muchos países que deteriora la calidad de vida y acelera la destrucción del medio ambiente. Esto hace necesario la adopción de alternativas que mitiguen esta problemática.

La energía y el medio ambiente son indispensables para el desarrollo sostenible. Los pobres se ven afectados en forma desproporcionada por el deterioro del medio ambiente y la falta de acceso a servicios energéticos limpios y asequibles.

Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo -PNUD

Turbina campoAnte la necesidad de afrontar el  deterioro del medio ambiente y la falta de acceso a  energías limpias es cada vez más apremiante la generación energética distribuida de fuentes sustentables (microgeneración). Tanto las comunidades urbanas como las rurales pueden servirse de la microgeneración así como también desde campesinos pobres hasta empresas industriales; todos pueden generar algo de energía por sí mismos.

La Microgeneración es la producción a escala pequeña de gas y/o electricidad procedente de una fuente baja en carbono. Las tecnologías de la microgeneración incluyen energía solar, microviento, minihidro, bombas de calor, biomasa, microcogeneración (micro CHP) y celdas de combustible a pequeña escala

UK in Spain, Foreign and Commonwealth Office

Celda solarDiferentes organizaciones a nivel mundial han reconocido la importancia de la generación descentralizada. En un informe del Consejo Europeo de Energías Renovables (EREC) de Greenpeace Internacional  titulado The energy [r]evolution se menciona a la energía descentralizada como uno de los cinco “principios clave para alcanzar la [r]evolución energética”

Los sistemas energéticos sostenibles y descentralizados producen menos emisiones de carbono, son más baratos e implican menos dependencia de las importaciones de combustible. También crean más puestos de trabajo y dan poder a las comunidades locales. Los sistemas descentralizados son más seguros y más eficientes. Informe Consejo Europeo de Energías Renovables (EREC). Greenpeace Internacional.

En definitiva las formas altamente centralizadas de producción energética deberían evolucionar paulatinamente hasta llegar a ser redes que conecten ya no únicamente a centrales, sino también a múltiples puntos de generación altamente distribuidos. Recordemos que como dice una campaña de Greenpeace El uso inteligente de la energía es la mitad de la solución al cambio climático“. Así que no hay que cerrarse a las nuevas ideas.

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Pico-Hidroenergía: “Hidroelectricidad casera”

La Pico Hidroenergía (Pico-Hidro) es la energía eléctrica generada mediante el uso de turbinas hidráulicas con una potencia no mayor a los 5 kilovatios. Esta tecnología permite el aprovechamiento de pequeñas fuentes de agua, así, hasta un riachuelo puede suministrar energía eléctrica a varias viviendas rurales. Además, típicamente constituye la tecnología  de más bajo costo para electrificación en zonas alejadas de la red de energía.

La Pico Hidro posee varia ventajas. A diferencia de las hidroeléctricas de gran tamaño, no requiere represas o embalses, de forma que  el impacto ambiental  es mínimo; La turbina puede ser fabricada en un taller local; Como generador puede usarse un motor de inducción trifásico, los cuales son relativamente baratos y de construcción robusta; Basta con un pequeño arroyo para suministrar el caudal y el costo por kilovatios en un instalación bien diseñada es considerablemente menor que otro para los sistemas diesel, fotovoltaico y eólico.

Una desventaja son las dificultades surgidas por las variaciones estacionales que modifican en caudal. Sin embargo, viéndolo de conjunto, es una tecnología económicamente viable, bastante confiable y escalable que brinda autosuficiencia energética y reducción de la huella de carbono.

Una típica instalación Pico-Hidro consta básicamente de los siguiente componentes:

  • Bocatoma y Reservorio: toma el agua del riachuelo y mantiene una reserva de agua.
  • Tubería descendente: lleva el agua colina abajo hasta la turbina
  • Turbina y Generador: el agua sale por una boquilla como un chorro a alta presión y hace girar la turbina del generador. La potencia mecánica giratoria se convierte en potencia eléctrica.
  • Controlador Electrónico de Potencia: conectado al generador. Hace que la potencia eléctrica generada corresponda con las cargas eléctricas que se conectan al sistema de distribución.
  • Sistema de Distribución Eléctrica (120V/60Hz): distribuye la energía eléctrica hasta las casas.

Debajo podemos observar un gráfico adaptado de un informe del Banco Mundial en el que se compara los costos de los kWh de 5 diferentes tecnologías. En este se observa que la Pico-Hidro tiene un costo menor que otros sistemas como el eólico (wind) o el solar fotovoltaico (solar PV).

Adaptación de: Technical and Economic Assessment of Off-grid, Mini-grid and Grid Electrification Technologies. Banco Mundial (Ver). Tomado de Pico Hydro

Como nota final es importante mencionar que esta tecnología es importante en países en vías de desarrollo. En países como Vietnam y la India es una importante fuente de energía en zonas rurales. En la medida que  esta tecnología se difunda aún más, constituirá una herramienta para el progreso y mejoramiento del nivel de vida de las poblaciones que  viven en regiones apartadas en diferentes países del mundo.

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Materiales para construir un alternador casero

Rotor alternadorAnalizando los diseños y técnicas recurrentes en la construcción de alternadores caseros, destacan los alternadores de flujo axial, en los cuales uno o dos discos rotatorios con imánes inducen corriente eléctrica en las bobinas del disco estator. Esto lo hace un diseño práctico que ha sido ampliamente construido con no muchas variaciones.

Revisemos qué materiales son usuales en la fabricación casera de estos alternadores:

Materiales:

  • Imanes: Estos constituirán el disco rotor y deben ser preferiblemente de Neodimio. Aunque costosos, son los más potentes en la actualidad.
  • Alambre de embobinar: El calibre requerido depende de las vueltas a usar por bobina. En general, entre más delgado permitirá más vueltas y generará más voltaje pero menor corriente.
  • Contrachapado de madera (triplay): Usado generalmente como soporte de las bobinas y aún como soporte de los rodamientos
  • Eje de acero: Es el eje del giro del disco rotor
  • Rodamientos o Balineras: Sujetan al eje, permiten que este gire libremente, son adecuadas para soportar altas velocidades de giro sin dañarse.
  • Resina poliéster: Utilizada para impermeabilizar las bobinas y adherirlas al soporte. también para sujetar los imanes e impedir que se desprendan del disco rotor.
  • Partes de metal: Es usual que el soporte de los imanes sea un disco de acero o un disco de freno de automóvil. Pueden haber láminas de hierro haciendo las veces de núcleo del estator. La estructura también puede hacerse de metal al igual que otras partes. Gran parte de este material se obtiene de depósitos de chatarra o de reciclaje.
  • Tornillos, pernos y remaches: Usados para sujetar los diferentes elementos que conforman el alternador.
  • Magnetita: Es un polvo negro que se suele obtener al pasar repetidas veces un imán por tierra suelta. En algunos generadores muy pequeños (<200W) se mezcla con la resina poliéster antes de aplicarla a las bobinas. Así se mejora el campo magnético cuando no se tiene un núcleo de láminas de hierro.

También es posible utilizar otros materiales que no fueron incluidos en la lista anterior, tales como partes plásticas, aluminio, cinta aislante, plexiglás, piñones, clavos, correas y poleas  entre otros.

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