Luis Krapf: generando energía eléctrica con barriletes

El docente-investigador de la FCEIA profundiza en el proyecto que lleva adelante junto a otros investigadores. El trabajo conjunto con una empresa rosarina y la posibilidad de posicionar a la provincia en el campo de las energías alternativas.
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Docente-investigador con más de 40 años de experiencia, el Ing. Luis Krapf recuerda sus épocas de estudiante en la Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura (FCEIA) de la Universidad Nacional de Rosario. “Normalmente, lo que el alumno hace es lo que el docente le inculca a hacer”, reflexiona Krapf. “La mayoría de los docentes que yo tenía trabajaban en Agua y Energía, Acindar o la siderúrgica Somisa (hoy Siderar)”.

 

Las posibilidades laborales en ese momento no tenían mucho que ver con la investigación y los alumnos tenían por objetivo entrar a trabajar en alguna de estas empresas una vez recibidos. Con los años la tendencia fue cambiando y, con una universidad que hoy se posiciona más claramente como generadora de conocimiento, la posibilidad de hacer investigación se vió fortalecida frente a la opción de dejar el ámbito académico para trabajar en el ámbito privado.

 

En la actualidad el ingeniero Krapf se desempeña como director del Laboratorio de Ensayos, Investigación y Desarrollos Eléctricos,  de la Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura, Universidad Nacional de Rosario.

 

¿Qué posibilidades tuvo al momento de recibirse?
Antes de recibirme me dicen si quiero trabajar en Agua y Energía y me puse contento, porque era para lo que nos preparaban. Siempre trabajé en algo por mi cuenta, hacía controles de velocidad en motores, máquinas de soldar polietileno, siempre trabajé en la parte de control. Después por suerte empieza a aparecer la investigación en forma más seria en ingeniería. En la Escuela de Ingeniería Eléctrica la investigación aparece en el año 1995. Antes nadie formaba gente, ni dejaba escrito ni publicaba papers. Costó trabajo comenzar a entrar en investigación. En ingeniería eléctrica hubo muy pocos lugares donde se podía investigar: las universidades de La Plata, San Juan y Tucumán, esto próximo al año 2000. Hoy en día dentro de la misma FCEIA no hay un doctorado en ingeniería específico de nuestra área, hay doctorados generales. Pero hay más facilidad y más comunicación para ver lo que pasa fuera de Rosario y de la Argentina.

 

Esos primeros tiempos deben haber sido de mucha incertidumbre y desconocimiento sobre el funcionamiento del sistema científico tecnológico.
Frente a las dificultades uno adquiere fuerzas y va tomando las cosas con otro cariz. Liderando un grupo he conseguido cosas que estuvieron a la vanguardia del país y del mundo. Hubo elementos que hemos descubierto que, por desconocimiento nuestro, no hemos patentado y hoy se aplican en todo el mundo. Me refiero a un tipo de protección ante fallas de interruptor, por ejemplo. La facultad no nos preparaba para este tipo de cosas, estábamos preparados para trabajar como ingenieros técnicos en una planta.

 

Con toda esa experiencia hoy llegan a trabajar en un desarrollo novedoso: las cometas para la generación de energía eléctrica.

La Argentina, a partir del año pasado, ha tomado en serio la generación eólica. Digo tomado en serio porque, independientemente de banderas políticas, desde el punto de vista técnico lo que se estaba pagando en la Argentina por megavatio eólico era un disparate. Ahora se ha conseguido que se pague muy poco bajando de 200 dólares a 80. Lo que estamos haciendo es un prototipo de generación que, igual que los molinos de viento, funciona cuando hay disponibilidad de este factor. Es muy similar a los barriletes que uno ve en los parques. La cometa puede ser del tipo yoyo (sube y baja) o carrusel (calesita). Nosotros trabajamos en el tipo yoyo y lo hacemos subir cuando hay tracción del viento. Al subir tira de una cuerda la cual hace mover un tambor el cual es solidario a un eje que mueve un generador, produciendo energía eléctrica.

 

Para bajar el barrilete se varía el ángulo de ataque. La cometa sube casi enfrentado al viento y cuando lo bajo lo pongo alineado con el viento, por lo cual no tiene tanta fuerza de empuje y cae el barrilete. Para bajarlo se usa entre un 10 y un 20% de lo que generó al subir.

 

¿Qué grado de avance tiene el proyecto?
Nuestro proyecto está en fase constructiva. Es una cometa de 15 m2, lo cual nos permitiría generar en ascenso hasta 10 kilowatt/cometa, o sea una potencia de consumo de cuatro hogares simultáneos dependiendo del momento del día. Nuestra idea es que se genere un parque de barriletes. La cometa que estamos construyendo tiene montado el generador en un carro de 3 m de largo por el ancho de un auto. Ahí está la parte de control de velocidad, el generador y un motor de retracción que es para cuando hace falta bajarlo. Este motor de retracción tiene una potencia que es 1/5 del de generación, o sea que consume mucho menos. Estamos haciendo estudios que nos permitirían tener eso listo para, siendo optimistas, mayo de este año.

 

¿Quienes participan de este proyecto?
Lo estamos desarrollando juntamente con una empresa rosarina, Arwind Energy S.A. Con ellos entramos en un subsidio que otorgó la Universidad Nacional de Rosario a través de la Secretaría de Vinculación Tecnológica. La empresa es de gente innovadora con ganas de hacer cosas, y se trata un proyecto que requiere de una inversión a riesgo. Si bien en base a nuestra investigación pensamos que está bien, y considerando que toda investigación es buena ya que si falla es positivo saber que uno no debe seguir ese camino. Pero para la empresa privada, la inversión buena es cuando hay una renta económica. La inversión es grande y eso ha demorado un poco que se materialice en forma terminada. Ya casi está listo para probar, con algunos inconvenientes que hay que solucionar.

 

¿En qué otros lugares del mundo se aplica esta metodología?
En el Politécnico de Torino, también en etapa de prueba. Ellos trabajan en el sistema de carrusel, las cometas giran y se genera energía eléctrica. En la Universidad de Delft (Holanda), la cual tuve la suerte de conocer, tienen montados en la terraza estos generadores eólicos, con sistema de barrilete yoyo. Nos inclinamos por este grupo porque tiene algunas ventajas como que puede usar los vientos cruzados. Colocando las cometas en forma perpendicular al viento logramos aumentar la efectividad del mismo por lo menos diez veces. Estamos siguiendo esa forma de trabajar. En California trabajan distinto. Nuestro generador lo tenemos a nivel de piso, mientras que ellos lo ponen a la altura del barrilete, con un sistema de levitación.

 

¿Qué diferencia tienen las cometas con los molinos de viento convencionales?
Los molinos de viento oscilan en los 100 m de altura con palas de entre 50 y 70 m. Tienen algunos problemas, como por ejemplo el tema del transporte. Imagine subir por un camino de montaña en un camión para instalarlos. Con nuestras cometas pensamos trabajar hasta 400 m de altura. En Torino piensan en trabajar hasta 2.000 m de altura. A nivel de suelo tenemos muchas irregularidades (edificios, árboles) lo cual hace que el viento tenga turbulencia. A medida que subimos en altura tenemos un viento laminar, el cual no tiene partículas que se muevan en otro sentido si no que todo se mueve paralelo a la tierra. En estas condiciones, la generación de energía es más eficaz.

 

¿Que otras cuestiones hay que tener en cuenta para las cometas?
Las cuerdas son todo un tema ya que tienen que soportar muchísima fuerza. La cuerda puede ser acerada, las cuales son excelentes pero tienen mucho peso lo cual no es conveniente para nuestro caso. Hay que recurrir a estructurales tubulares de carbono con cuerdas que se fabrican en Europa. Esto para nosotros es un costo muy grande. La empresa las está comprando en Alemania. Son mucho más resistentes que el acero y pesan la quinta parte de este material. De esa manera tiene lo que se llama un coeficiente específico de tracción que es mucho más grande que el del hierro. De esta forma la cometa no se hace muy difícil de levantar. Es como en un barrilete común: si la cola pesa mucho no levanta y si pesa poco levanta mal.

 

¿Donde se fabrican los barriletes?
Los de muy buena calidad son comprados en el exterior. En la Argentina, uno consigue barriletes que son deportivos, con los cuales estamos trabajando. Se diferencian por la durabilidad, con lo cual para nosotros es suficiente con que dure un tiempo importante. La idea es empezar a entrar en el trabajo de este tipo de generación.

 

¿Estuvieron trabajando con los vientos del sur de la provincia de Santa Fe?
Nosotros empleamos una tabla de vientos que provista por el Ministerio de Energía y Minería. Nos ha permitido calcular que en Melincué, Rufino y Venado Tuerto podemos usar el barrilete. Son zonas en las cuales uno no ve molinos de viento, a diferencia de lo que ocurre en zonas como Bahía Blanca, más al sur o en Córdoba o Mendoza. La zona mencionada no está prevista para generación de energía eólica. Tal es así que se iba a poner energía eólica convencional en una de esas localidades pero el privado ya desestimó hacerlo. Tenemos un coeficiente de uso, calculado por nosotros, muy bueno para el tipo de cometa. Estamos trabajando a 400 m de altura. Esto tendría la ventaja importante de que se puede trabajar el suelo, o sea los cultivos, en forma normal, ya que no molesta. Vale la pena mencionar que los molinos de viento funcionan dentro de un rango de velocidad. Si hay menos viento no funcionan y si hay más pueden romperse. En la zona sur del país a veces hay que pararlos.

 

O sea que uno no necesita los vientos de la Patagonia para que funcionen las cometas.
Así es. Y las cometas trabajan en altura. La ventaja importante es que la construcción de un equipo para cometa representa un 15 - 20% de lo que cuesta construir un generador eólico convencional considerando la misma potencia. En los molinos de viento el generador está puesto en lo alto, y en ese espacio entran una o dos personas paradas. El montaje ahí arriba tiene un gran costo y ha habido casos de caída de parte del generador eólico. Por otra parte desde hace unos 10 años aumentó el rendimiento de los mismos.

 

¿Qué problemas tiene la energía eólica?
Solar o eólica tienen los mismos problemas. Los generadores tienen que trabajar conectados a una red, porque todavía hoy no hay forma económica de almacenar energía. Cuando hay viento aporta a la red, se apagan las máquinas más caras y se dejan las primeras. Cuando no hay viento se prenden máquinas aunque sean caras. Desde el punto de vista técnico se las denomina energías no despachables.

 

¿Había estudios previos sobre los vientos en la provincia?
Se sabe lo que pasa con el viento hasta los 200 m de altura. En este momento necesitamos vientos más altos, mínimo 400 m de altura. Para ello hay dos fórmulas que nos permiten aproximar el viento que tenemos a 400 m en función del viento de superficie y el viento a una determinada altura.

 

¿Cuanta gente forma parte del equipo?
Por la facultad hay cuatro personas más estudiantes que intervienen. Se han generado proyectos finales y estamos trabajando con gente a la cual le interesó el tema para lograr un mayor conocimiento. Nos sentimos entusiasmados con el proyecto, confiados de que esto pueda terminarse y que en Rosario se tenga algo muy importante desde el punto de vista técnico, porque en el país no hay nadie que esté en este tema. O sea que en este momento haríamos punta y nos permitiría generar energía eléctrica en forma eólica en la provincia de Santa Fe, la cual no tiene en este momento. Por el costo tan barato podríamos ir a zonas que tengan un rendimiento menor. Las torres son caras (1 MW puede costar U$S 1 M) mientras que con las cometas costarían el 15%.

 

Se puede acceder al resumen (1) y poster (2) presentados durante la reciente Jornada de Ciencia y Tecnología SeCyT UNR 2016 (3, 4, 5).

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