Las Pruebas de Auroville (India). Experiencias de Energía Eólica a Pequeña Escala en América Latina
De Construmatica
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Nota: Este artículo ha sido creado gracias a la Ingenieros Sin Fronteras en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido está disponible en el sitio web de Ingeniería Sin Fronteras
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Resulta difícil criticar los esfuerzos del grupo de Auroville en su evaluación de aerobombas.
Experimentaron con un molino de 5,6 m de diámetro con 24 álabes, acoplado a una bomba recíproca con diámetro de cilindro de 101 mm.
Entre las varias opciones, se encontraban:
- Bomba tradicional con carrera de 140 mm.
- Bomba con válvula flotante con carrera de 228 mm.
- Bomba tradicional con contrapeso en el vástago y carrera de 228 mm.
En el número de 1997 de la revista Hidrored se hace un buen resumen.
Desafortunadamente, en ocasiones Auroville ha cambiado más de una cosa a la vez entre una prueba y otra (diámetro del pistón, longitud de carrera, etc.), de modo que es difícil determinar el valor de las innovaciones.
Sin embargo, se puede hacer de la siguiente manera:
Como el par de arranque requerido es proporcional al tamaño de la manivela R y el par disponible en el molino proporcional al cuadrado de la velocidad V2; se pueden convertir todos los resultados de Auroville para la bomba tradicional:
A una carrera de 228 mm multiplicando la velocidad del viento por un factor :
También se pueden convertir los caudales.
La potencia del molino varía con el cubo de velocidad, así que bajo la misma cabeza el caudal normalizado se consigue elevandolo al cubo.
La gráfica siguiente muestra el resultado:
El diagrama de la izquierda grafica ηCp (la conversión Vatios de agua/Vatios en el viento) contra velocidad del viento V;
El diagrama de la derecha muestra el caudal producido.
Rendimiento de la Aerobomba
Se observa el rendimiento de una aerobomba. Ver líneas de trazado: primero con válvula flotante (línea continua) y luego con una válvula convencional (puntos esparcidos).
Basada en datos de Auroville de un minuto (Trunz, 1997), pero con los datos de velocidad del viento V(m/s) y caudal Q (m3/h) normalizados a una carrera de 228 mm.
La línea continua en ambos diagramas es de la bomba con válvula flotante (228 mm de carrera), los puntos experimentales corresponden a la bomba tradicional con su velocidad de viento y su caudal normalizado también para una carrera de 228 mm.
Como se puede ver, para vientos más fuertes de 4,5 m/s el compartimiento de la bomba tradicional (normalizado) en cuanto al valor de ηCp y el caudal es idéntico al de la bomba con válvula flotante, o sea, que con vientos de más de 4,5 m/s la válvula flotante funciona como una válvula común y corriente. Por debajo de 4,5 m/s, se puede ver que hay una gran diferencia con la bomba que dispone de válvula flotante dando algo de caudal con un viento de 1,7 m/s, mientras que la bomba convencional arranca en 4,5 m/s y se para con viento de 2,7 m/s.
Rendimiento de la Aerobomba, con válvula flotante basada en datos de Auroville de un minuto
La figura siguiente muestra los puntos experimentales a partir de los cuales se determinaron las líneas continuas de las figuras para las bombas con válvula flotante.
Rendimiento de la misma aerobomba, con válvula flotante (línea continua), y luego con una válvula convencional y contrapeso para el vástago (puntos esparcidos). Basadas en datos de Auroville de un minuto (Trunz, 1997)
En el anexo de este artículo se demuestra como se puede evaluar la mejora utilizando la válvula flotante o vástago con contrapeso, en términos del factor de calidad β.
Efectivamente, para un determinado lugar de instalación donde la velocidad promedio del viento es Vm(m/s) y la aerobomba tiene una área de rotor dada, en metros cuadrados, el factor β es directamente proporcional al caudal en metros cúbicos de agua por día que el equipo puede extraer.
Gráfica del Factor de Calidad β frente a Vd/Vm para una Aerobomba
Se indica la línea superior con válvula flotante o con contrapeso y la línea inferior aerobomba sencilla tradicional.
En esta gráfica se puede ver que, utilizando contrapeso o válvula de flotación, el factor es casi el doble de lo que se puede esperar con una aerobomba tradicional.
Además, el valor de (Vd /Vm) asociado al mejor valor de β es mucho más alto para los equipos modificados.
Como Vd es la velocidad de viento que produce el mejor rendimiento en el molino (fijo por cierto diseño de rotor), es evidente que las aerobombas con contrapeso o con válvula flotante pueden trabajar en sitios con valores de viento muy inferiores a Vm y mantener excelentes valores de β (y de agua por día).
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