CAÑA GUADUA (GUADUA ANGUSTOFOLIA): Material para aspas de aerogeneradores

Rafael Castillo

Publicado en Revista Carácter Volumen 1 – Diciembre 2012, Universidad Del Pacífico

Sección Estudiantes

 

Con el movimiento ambientalista surge una nueva tendencia hacia la protección del medio ambiente, la directriz se ramifica en una serie de comportamientos diferentes, objetivos, procesos y tecnologías. Los países desarrollados y europeos son los que están explotando todos estos nuevos factores para introducir a sus naciones a un comportamiento responsable y respetuoso del medio ambiente, un ejemplo de ello es el Protocolo de Kyoto (1998) y el aumento de la producción de energías renovables en Europa. América Latina por otro lado, puede contribuir con sus recursos naturales que pueden ayudar a desarrollar tecnologías verdes. Como ejemplo de ello, tenemos la caña guadua (Guadua angustifolia)[1] que podría ser utilizada como un nuevo material para aspas de turbinas eólicas. Para América Latina, un tema importante es la posibilidad de explotar el uso de materias primas, como la caña guadua, para desarrollar tecnologías de energía renovable con costes más bajos y luego dar el ejemplo a otras regiones para mejorar las tecnologías actuales con el fin de bajar costos, haciendo su producción más eficiente y accesible.

El movimiento ambientalista surge debido a la irresponsabilidad de los seres humanos que han tenido en temas de explotación de recursos, la contaminación y la gestión de la energía. Según la Convención de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC 2007), 40% de la tierra arable está degradada, cada año 13 millones de hectáreas de bosques desaparecen, diversas especies de animales se extinguen a un ritmo mil veces más rápido que el natural, las tres cuartas partes de las poblaciones de peces están a punto de agotarse, la temperatura promedio en los últimos 15 años han sido las más altas jamás registradas, los glaciares han perdido 40% de su espesor en 40 años, y antes del 2050 podría haber más de 200 millones de refugiados climáticos. Como resultado, las nuevas leyes, entidades, estrategias de negocios, teorías, productos y formas de energía han sido creados para ayudar a proteger el medio ambiente.

Existen diferentes tipos de energías renovables, ya se trate de la energía solar térmica, energía solar fotovoltaica, la energía hidráulica, la energía eólica, la energía geotérmica o la biomasa. Todas estas energías se adquieren a través de procesos y tecnologías que capturan y convierten la energía de su fuente respectiva. Estos avances ayudan a generar energía, reducir la contaminación, pero sus investigaciones y los costos de producción son altos, por lo que la búsqueda de materiales alternativos para reducir estos costos sería energías renovables más accesibles.

Vamos a centrarnos en la energía eólica, su funcionamiento y desventajas. La tecnología existente para este tipo de energía se basa en los molinos de viento, que han sido adaptados a las turbinas eólicas que están hechos de aluminio o fibra de carbono. De acuerdo con algunos expertos en éste campo, el 2% de la energía del sol se convierte en viento. Las aspas enormes situadas sobre columnas que están entre los 40 y los 60 metros de altura de un aerogenerador, son girados por el viento que sopla. Con la rotación de dichas aspas, se activa un rotor que transforma cinética en energía mecánica. Un generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica para ser transportados a través de cableado de los transformadores de potencia y redes eléctricas. Sin embargo, esta tecnología tiene algunos problemas, que son: vientos de alta velocidad que pueden dañar los rotores, los transformadores generan un fuerte ruido, y los altos costos relacionados con los materiales que se utilizan en la construcción.

Nuevos materiales para la energía eólica va a reducir los costos y optimizar la producción de energía. Las turbinas de viento tienen altos costos originados en los materiales de que están hechos. Es importante comparar estos materiales y analizar una nueva solución (desde América Latina) que puede sustituir aluminio o fibra de carbono para la construcción de aspas de turbina eólica, manteniendo o superando la misma cantidad de energía producida por la turbina por los materiales hasta ahora utilizados.

Nuevas investigaciones sobre el material de bambú para aspas de aerogeneradores, indica la posibilidad de un uso para este material flexible. La investigación en la India muestra la viabilidad de utilizar el bambú como material para aspas de turbinas de viento debido a las cualidades que permite de este material que es equiparable a la funcionalidad de las láminas de fibra de carbono.

En América Latina existe una variedad de bambú Guadua Angustifolia llamado Caña Guadua, la diferencia de esta variedad es su mayor resistencia y es más ligero. La idea que propongo es el remplazar los materiales utilizados en aspas de aerogeneradores con Guadua Angustifolia por razones que es más barato, más ligero y la producción de esta planta ayuda a generar oxígeno para el medioambiente. En América Latina hay una producción abundante de la planta de Guadua Angustifolia, como se afirma en varios trabajos de investigación de TI, al igual la enorme variedad de usos como en la construcción para pilares, columnas y decoración, todo ello debido a sus propiedades, la resistencia y ​​belleza estética. Algunas investigaciones y pruebas realizadas con la Caña Guadua demuestra una gran elasticidad, fuerza de tensión, soporta grandes pesos y puede alcanzar una longitud de 30 metros, que es más largo que la mayoría de las especies de bambú. La Caña Guadua se utiliza para la construcción como si fuera hierro para los encofrados, y algunos investigadores de universidades como la ESPOL en Ecuador y el proyecto “Expansión de la Oferta exportable del Ecuador” de CORPEI confirmar los datos.

El uso de la Guadua Angustifolia en el campo de las energías renovables pueden reducir los costes de producción de aspas de turbina eólica. Esto se da por dos factores: sus costos relacionados con la producción agrícola, y dos, tiene menos fluctuaciones de costos en el mercado. De acuerdo a los productores, el costo de cosecha esta alrededor de $600 por hectárea o US $ 0,20 por caña y mediante la aplicación de economías de escala, los costos podrían reducirse aún más. Un mercado estable con baja fluctuación para ésta materia prima, frente al mercado de fibra de carbono que se somete a la fluctuación de los costos del petróleo o el mercado de aluminio, y depende de la extracción de bauxita, podría ser de enorme interés para cualquier inversionista. El uso de la guadua como material para las aspas reduciría el coste de producción de aerogeneradores.

Otra ventaja de esta planta es más ligera que los materiales que se utilizan actualmente en las aspas de aerogeneradores. Una característica positiva para el funcionamiento de los aerogeneradores, porque se requiere de menos viento para hacer girar las hojas, lo que permitiría el uso de energía eólica en áreas con velocidades menores de viento de lo que actualmente se exige, generando energía de una forma más eficiente. Un estudio comparativo de Biasin, Cho y Martin (2004:11), la densidad de Guadua Angustifolia es 600kg/m3, es más ligero que la fibra de carbono (Aire y Espacio 2009:1) cuya densidad es 1750kg/m3 y la de aluminio (Aceria Proacero s/​​f) cuya densidad es 2698.4 kg/m. Es evidente que la caña guadua es el material más ligero de los tres que se pueden utilizar para generar las aspas para las turbinas de viento.

La reproducción de esta planta es abundante en América Latina, se desarrolla muy bien entre 0 – 1600 msnm, ya existen países que tienen muchas hectáreas con su cultivo. Ecuador tiene aproximadamente entre 5,000 a 15,000 hectáreas de caña guadua (Cobo 2008) y Colombia cuenta con más de 40,000 hectáreas. La Caña Guadua crece fácilmente en Latinoamérica, ya que necesita de un bosque subtropical húmedo como las zonas de ceja de montaña en Ecuador, Colombia y Venezuela. Como han señalado varios autores, esta planta no ha sido apreciado por la gente de América Latina y que en algunas otras partes y las plantaciones han sido destruidas. Sin embargo, la planta crece fácilmente y es útil en muchos campos (Sabbe s/f) como ya se ha mencionado. En resumen, América Latina tiene un potencial para producir Angustifolia Guadua.

Las características mencionadas en los párrafos siguientes demostraran que la Caña Guadua es un material de un menor coste y una mayor tasa de producción de energía y hay que añadir que la producción de aspas es más sencillo el proceso. Una investigación llamado ‟Bambú como un material potencial” demuestran que la fibra de bambú es muy similar a la fibra de vidrio, con la compresión de varias cañas de Guadua forman una hoja que puede utilizarse para la generación de energía eólica y puede sustituir a la de fibra de carbono. (Yinyao 2009:10)

El uso de este nuevo material sería más fácil para los países en vías de desarrollo, si tiene éxito, va a ayudar a la humanidad con una nueva opción dentro de los materiales no sólo para producir turbinas eólicas, sino también en otros campos, lo que podría conducir a la investigación hacia otras posibilidades, mejorar la producción de energía eólica y, hará que la gente tenga en cuenta que siempre es posible innovar las tecnologías y contribuir positivamente con las tendencias actuales.

Se tiene que plantear nuevas metas y saber manejar los obstáculos que pueden darse en el orden político, cultural y de desarrollo tecnológico. En el corto plazo la idea es generar una forma nueva y más eficiente de la tecnología e introducirla al mundo. Además, en el mediano plazo, la idea es hacer que Latino América se enfoque hacia las energías renovables para obtener productos ecofriendly mediante la búsqueda de nuevos materiales locales para ayudar a remplazar o innovar las tecnologías existentes. Por último, en el largo plazo, tenemos que ver los resultados, tenemos que difundir la idea en todo el mundo, promover la idea de que todas las energías se pueden desarrollar con los nuevos materiales que los hacen tener menos costos.

En conclusión, la nueva tendencia mundial ambientalista busca la protección del medio ambiente que son una de las preocupaciones de la gente y que los recursos se están agotando. Están apareciendo nuevas tecnologías para la generación de energías renovables. Además, los países en vías de desarrollo tienen algunos recursos naturales para hacer esta tecnología sea más eficiente. Por lo tanto, un buen plan es cambiar el material de las aspas de la turbina de viento con la Guadua Angustifolia una planta que tiene propiedades similares con los materiales que se ha venido utilizando, reduce los costos, aumenta la eficiencia, reduce el tiempo de producción y hace que la tecnología se vuelve más respetuosa con el medio ambiente. De hecho, tenemos que manejar la idea de conseguir el apoyo necesario, convertir los obstáculos en aspectos positivos y presentar esta idea a las nuevas tecnologías.


 

[1] Estudiante de Ingeniería Comercial en la Universidad Del Pacífico – Sede Quito. Ponencia presentada al Global Iniciatives Symposium en Taiwan. GIS es una conferencia internacional y su objetivo principal es crear una plataforma para estudiantes. Este evento se viene realizando cada año desde el 2008 y la temática de este año fue “Innovación y Cambio” con los subtemas: “Detectando nuevas tendencias”, “Analizando nuevas tendencias” y “Tomando liderazgo.”

2 Como material de construcción, la caña guadua destaca por sus propiedades estructurales y mecánicas, la relación de resistencia / peso es uno de ellos. Sin embargo, la construcción de bambú se asocia a menudo con la vivienda rural pobre en algún lugar remoto en un país tropical.

 

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