Con botellas de plástico crean una turbina para generar electricidad en ríos y arroyos

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Un equipo de investigadores utiliza botellas plásticas reciclables para desarrollar una turbina hidrocinética, capaz de capturar energía a pequeña escala del agua de ríos y arroyos.

Es una emergente tecnología de aprovechamiento de energía renovable a bajo costo, realizada con una impresora 3D y sin impacto ambiental.

Estos investigadores aplicarán la técnica de impresión 3D para crear el rotor prototipo de la citada turbina hidrocinética de flujo cruzado que generará, en una primera instancia, una potencia de 40 vatios (W).

En su fabricación se emplearán filamentos hechos con botellas de plástico recicladas, los cuales incluirán, además, materiales biomásicos obtenidos del bambú.

Para tal fin, se carboniza el bambú a temperaturas de entre 300 y 1100 grados centígrados y se logra una fibra de carbono que se incorpora a los polímeros para reforzarlos.

Este tipo de turbina es una tecnología emergente que permite obtener energía de forma continua (las 24 horas del día), a partir del agua que fluye en entornos naturales.

Esta constancia de suministro no está al alcance de la energía solar y a menudo ni siquiera del de la eólica.

El avance es obra de especialistas del Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados de la Universidad Nacional de Río Cuarto en Argentina.

La creciente preocupación sobre las consecuencias ambientales y socioeconómicas indeseables de los productos petroquímicos y los recursos fósiles limitados genera un gran interés en el desarrollo de vías alternativas de obtención de energía y en el uso de biomasa, sus derivados y productos reciclados como recursos sustentables para el desarrollo de productos químicos, polímeros y materiales.

El equipo de especialistas emplea PET (por las siglas en ingles de tereftalato de polietileno), compuesto con el que están hechas la mayoría de las botellas de plástico destinadas a la alimentación.

Este polímero pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres y es un derivado del petróleo, del cual solo en Argentina se desechan cada año unas 200.000 toneladas y solo es reciclado un 30%.

“Estas turbinas hacen posible aprovechar energía de ríos y arroyos sin impacto ambiental, pues no necesitan la utilización de represas.

Su fabricación a partir de botellas de plástico permite reciclar, reutilizar y reducir basura, con la consiguiente contribución al cuidado del medio ambiente.

Pero esta no es una tecnología consolidada aún, por lo que su implementación está en plena investigación”, señaló el ingeniero mecánico Rodrigo de Prada, quien realiza su tesis doctoral en el desarrollo de turbinas hidrocinéticas a partir del uso de materiales compuestos de fibras -biomasa, carbón- y matriz polimérica de plásticos reciclados impresos en 3D.

Al respecto, puntualizó:

“En contraste con las turbinas hidráulicas convencionales, estas funcionan por diferencia de velocidad.

Las convencionales de las grandes centrales hidroeléctricas trabajan por la diferencia de altura o porque tienen grandes caudales.

En este caso, solo se necesita diferencia de velocidad, no hace falta tener una represa, pueden colocarse directamente en ríos y arroyos con una velocidad promedio estable.

Se evita todo el impacto ambiental que genera la construcción de una represa, con la infraestructura que conlleva y los costos asociados”.

“Este proyecto surge a partir de considerar que los ríos de la provincia de Córdoba tienen buenas velocidades y que estas turbinas significan una aplicación sencilla y no tienen un impacto ambiental muy grande.

Se podrán colocar en distintos lugares para ir recolectando energía eléctrica que se puede usar inmediatamente o almacenar en bancos de baterías para utilizarla en la medida que se necesite”, comentó el investigador.

Y destacó:

“Este tipo de turbinas están en investigación. El factor más favorable es que los ríos hacen pasar energía las 24 horas, lo cual diferencia a esta energía de la solar y la eólica, que dependen de las condiciones climáticas, las características del viento, del momento del año… La turbina cinética lo único que necesita es que le llegue una determinada velocidad, lo cual en las sierras de Córdoba es fácilmente lograble”.

La impresión tridimensional -3D- es una de las tecnologías de fabricación más prometedoras y de más rápido crecimiento en los últimos años.

Es posible fabricar estructuras complejas, en las que el tamaño y la geometría de los productos pueden controlarse con precisión, con la ayuda del diseño asistido por computadora.

Por lo tanto, logra una excelente combinación entre flexibilidad del proceso y productos de alto rendimiento.

Las impresoras que trabajan empleando esta tecnología se alimentan con un filamento de material termoplástico, que es fundido por una boquilla de extrusión unida a un sistema de posicionamiento tridimensional.

Rodrigo de Prada realizará filamentos con material polimérico conseguido a partir del reciclaje de botellas de PET; y luego hará la impresión 3D de un rotor prototipo de turbina hidrocinética empleando esos filamentos desarrollados.

Evaluará las propiedades mecánicas de las piezas confeccionadas y el desempeño del rotor prototipo.

La metodología de trabajo incluye limpiar los recipientes de PET con agua y detergente y separar el fondo y la tapa del envase.

Se coloca el centro de las botellas en una máquina para cortar y separar las fibras de plástico PET y se introducen en un extrusor caliente que permite la obtención del filamento de PET.

Para la fabricación del rotor de la turbina hidrocinética, de Prada se basa en la experiencia de su grupo de trabajo en el desarrollo de prototipo del rotor de turbina fabricada a partir de plástico ABS –acrilonitrilo butadieno estireno–.

Definirá el rotor a desarrollar para el prototipo de turbina y lo elaborará en impresora 3D, empleando parámetros de impresión que permitan obtener el mejor balance entre propiedades mecánicas, facilidad y calidad de impresión, además de las características de adhesión.

Las propiedades mecánicas de las fibras de filamento y piezas formadas serán evaluadas mediante ensayos mecánicos de tracción, compresión, flexión y sorción –proceso físico y químico mediante el cual una sustancia se adhiere a otra–.

Luego, se integrará el rotor prototipo a la turbina y generador.

Y se evaluará el desempeño del conjunto en un banco de prueba, marco en el que se registrarán parámetros tales como coeficientes de potencia, torque, revoluciones por minuto de la turbina; velocidad y caudal del agua.

Fuente: Noticias de la Ciencia