Un investigador de la URV desarrolla un sistema para generar energía de las corrientes de agua

Transformar en energía las vibraciones que generan las corrientes de agua al entrar en contacto con un objeto es la base del nuevo sistema diseñado por Francisco Huera, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universitat Rovira i Virgili (URV). El dispositivo permite aprovechar la energía de corrientes de agua a partir de las vibraciones que se producen cuando el flujo rodea un cilindro y genera remolinos en su estela. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista científica Journal of Fluids and Structures.

El sistema se basa en una estructura muy sencilla: un tubo cilíndrico sumergido que cuelga de un eje y que oscila como un péndulo cuando la corriente de agua induce vibraciones. “La gracia de este sistema es que dentro del agua solo hay el cilindro; todo lo demás —eje, transmisiones y, eventualmente, el generador— puede estar fuera”, explica Huera. El mecanismo ha sido diseñado y probado en un canal de agua del Laboratorio de Interacción Fluido-Estructura de la URV.

Actualmente, las turbinas de flujo axial o de flujo cruzado son los sistemas más eficientes para aprovechar la energía de las corrientes marinas. Estas tecnologías, equivalentes submarinos de los aerogeneradores, pueden alcanzar teóricamente eficiencias superiores al 50% y, en la práctica, aprovechar entre un 25% y un 35% de la energía del fluido. Sin embargo, se trata de estructuras complejas, con numerosos componentes móviles bajo el agua, expuestos a la corrosión, al crecimiento de organismos marinos y a elevados costes de mantenimiento. Por este motivo, el desarrollo de parques comerciales de turbinas mareomotrices aún se encuentra en fase experimental.

El sistema analizado en este estudio se sitúa en un enfoque alternativo, basado en la vibración de un cilindro en lugar de un rotor con palas. Las pruebas se han realizado en un canal de agua, con un cilindro a escala reducida expuesto al flujo y conectado a un eje que gira sobre cojinetes de aire. Un sensor mide el ángulo de oscilación, mientras que un freno electromagnético aplicado al eje permite evaluar la potencia mecánica disponible durante la vibración.

Los resultados obtenidos muestran coeficientes de potencia cercanos al 15%, valores similares a los de otros sistemas de aprovechamiento energético basados en vibraciones de cilindros analizados en investigaciones previas. “Este tipo de dispositivos suele situarse en torno al 15–17% de aprovechamiento, aproximadamente la mitad de lo que puede ofrecer una turbina bien diseñada, pero también ocupan menos espacio y son mucho más sencillos”, señala Huera. Según explica, la mecánica más compleja podría instalarse en una plataforma flotante en superficie, mientras que bajo el agua únicamente sería necesario el cilindro estructural.

Esta simplicidad abre nuevas posibilidades en entornos donde las turbinas convencionales resultan difíciles de instalar o mantener. El sistema está pensado principalmente para corrientes marinas de origen mareomotriz, aunque el principio también es aplicable a ríos con caudal suficiente, sin necesidad de construir embalses ni canales de derivación, e incluso a sistemas de aprovechamiento de energía eólica.

La investigación se enmarca en una línea de trabajo más amplia sobre las vibraciones inducidas por flujo, un fenómeno que tradicionalmente se ha considerado un problema en grandes estructuras oceánicas por los riesgos de fatiga y daños estructurales. El propio investigador había trabajado anteriormente en sistemas para suprimir estas vibraciones, incluso con una patente europea orientada a reducir estos riesgos. Ahora, ese mismo fenómeno se plantea como una oportunidad para generar energía.

El estudio describe de forma detallada el comportamiento del sistema en laboratorio y cuantifica la potencia mecánica disponible, aunque no aborda todavía el diseño de un generador completo ni el análisis económico. “Hemos demostrado teóricamente y con pruebas de laboratorio que el sistema funciona, pero aún no hemos desarrollado prototipos a gran escala ni estudios de costes”, concluye Huera. El siguiente paso será optimizar la extracción de potencia y analizar la interacción entre varios dispositivos para aumentar la energía obtenida por unidad de superficie.