Newton tuvo la culpa: No sabemos si le cayó o no en la cabeza, pero lo cierto es que contemplando la caída de una manzana, el físico descubrió la Ley de la Gravedad y le permitió explicar, entre otras cosas, por qué los cuerpos tienden a ser atraídos hacia el centro de la Tierra.
La observación de la naturaleza es lo que movilizó a los técnicos del INTA quienes, en Río Negro y en Chaco, a construir tecnologías que aprovechan la energía de los ríos y del viento para llevar agua a las zonas productivas.
Gracias a las energías eólica y cinética de los cursos hídricos, técnicos del INTA crearon una bomba de río para la zona patagónica y un molino que funciona con vientos de baja velocidad en Chaco con materiales económicos y accesibles que proveen agua para riego y consumo doméstico en producciones familiares.
Acceso al agua: tecnologías de bajo costo inspiradas en la física
La bomba de río, basada en un diseño de Arquímedes y desarrollada por especialistas del IPAF Región Patagonia y del INTA Cipolletti, flota en los cauces utilizando la fuerza del movimiento hídrico para dar riego y de esa manera facilitar el consumo doméstico en producciones familiares que residen en zonas sin acceso a la energía eléctrica.
El concepto es sencillo: la bomba está fabricada con una manguera enrollada en una serie de bobinas ubicada dentro de un tambor colocado a nivel de flotación en el río e impulsado por una hélice que recibe la fuerza del río y la transfiere, permitiendo que el agua se eleve hasta un tanque.
Al estar parcialmente sumergidas, estas bobinas giran con la fuerza del curso de agua y toman pulsos alternados de agua y aire, que generan la presión suficiente para cargar un tanque a determinada altura.
Lucas Zanovello, especialista del Instituto de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la Agricultura Familiar del INTA (IPAF) Región Patagonia señala que “la bomba de río es un implemento que se sirve de la energía cinética de los cursos de agua –ya sean arroyos, canales o ríos– para elevar el agua para riego y consumo”.
El sistema –ya adoptado en cuatro campos del Alto Valle–, es tan práctico que la única manera de conseguirlo es construyéndolo con elementos reciclados.
“Si bien no hay fabricantes que lo vendan ya armado en Latinoamérica, es muy sencillo y cada productor pueda hacerlo en su casa o junto con los técnicos del INTA que brindan apoyo en cada agencia de extensión”, valoró Zanovello.
El diseño de esta tecnología es una adaptación del “tornillo de Arquímedes”, recuperado a mediados de 1700 por un metalúrgico inglés que fabricó el helicoide.
“Esta tecnología funciona las 24 horas, todo el año y bombea hasta 7.000 litros de agua por día”, aunque se encuentra a nivel de prototipo.
Sin embargo, estima el técnico que por su accesibilidad económica, resulta viable la colocación de varias bombas en un mismo curso de agua para ampliar la capacidad de riego y conformar un sistema continuo de provisión hídrica.
El próximo paso es desarrollar un simulador informático que, con la incorporación de variables ambientales y parámetros de caudales, brindará recomendaciones técnicas para el diseño de la bomba adaptada a la zona «para hacer una difusión abierta para que la mayor cantidad de gente conozca la tecnología y técnicos –del INTA y externos– adquieran las capacidades para construir este tipo de bombas y puedan replicarlas en diferentes ambientes y cursos de agua”.
Hasta el momento, las bombas se probaron sobre: el Río Negro –cerca de la confluencia de los ríos Neuquén y Limay–; el principal canal de riego de la ciudad neuquina de Senillosa; Río Limay a la altura de Plottier y en un canal de la zona de Centenario –también Neuquén–. “Estamos explorando el uso productivo para abastecer bebederos de animales, riego de huertas familiares y de pequeñas parcelas de pastura”, remarcó Zanovello.
Debido a su bajo costo resulta factible la colocación de varias bombas en un mismo curso de agua para ampliar la capacidad de riego y conformar un sistema continuo de provisión hídrica.
Para que la bomba funcione hay que tener en cuenta dos variables ambientales: la velocidad del curso de agua –la mínima comprobada para el prototipo construido es de 0,3 metros por segundo– y su profundidad, ya que la bomba debe colocarse en flotación sin rozar el lecho.
Zanovello destaca que “lo ideal es que no se registren bajas de caudal». No obstante, si eso sucede, la bomba pararía y se quedaría estática hasta que regrese el nivel de agua ya que se adapta a cursos de diversa velocidad –»tiene un mínimo para funcionar, pero no un máximo– y, por su mecánica sencilla, funciona siempre que el río no se congele o se seque».
Materiales
El sistema requiere cinco elementos principales: bobinas de manguera arrolladas en un tanque, un acople rotativo –pueden ser aspersores de jardín u otros de industria–, una manguera de salida, una paleta de ventilador a modo de hélice y algún elemento flotante –como telgopor, rollos de espuma de polipropileno o una botella– que es adosado al tambor.
Desafiar la aerodinámica
Pensada para las demandas de la pequeña escala, la segunda tecnología es un prototipo que apela a los principios de la aerodinámica y atrae la consulta de los productores que visitan el campo experimental del INTA Sáenz Peña –Chaco–.
En este caso se trata de un molino eólico construido con materiales de descarte que, al funcionar con poco viento –a partir de ocho kilómetros por hora–, permite bombear agua de hasta 12 metros de profundidad.
“El prototipo original se construyó con cuatro tachos cortados a la mitad, dispuestos en forma de cruz. Luego este planteo se complejizó y se buscó la disposición equilibrada de cinco mitades, debido a que esta cantidad optimizaba el aprovechamiento del viento y mejoraba la extracción de agua”, apunta Carlos Derka, especialista del INTA Sáenz Peña.
Su principal característica es su bajo costo: seis veces menos que un molino convencional y sirve para satisfacer los requerimientos productivos de pequeñas y medianas explotaciones.
“En los molinos tradicionales, las aletas son aspas que giran con el viento. Nosotros utilizamos la mitad de los tachos de 200 litros, porque queríamos recuperar elementos que pudieran reutilizarse”, remarcó Derka.
Los técnicos pudieron estimar que el generador eólico –denominado “molino de eje vertical de bajo costo”– comienza a girar con vientos de 8 km/h y alcanza un funcionamiento óptimo a velocidades de entre 16 y 18 km/h. Esto permite extraer hasta 200 litros de agua por hora, ubicada a entre 8 y 12 metros de profundidad.
“A razón de 10 horas trabajadas por día, esta tecnología abastece un tanque de 2.000 litros que es el volumen promedio requerido por un productor de pequeña y mediana escala”, calculó con aerómetros y caudalímetros Derka.
Gracias al movimiento de los tachos que giran con el viento, “es posible levantar el agua desde un pozo o represa para cosecha hacia la superficie y, por gravedad, cae a través de una manguera hasta un tanque que la almacena”.
“Este sistema de compensación está incluido en un nuevo prototipo que estamos cerca de finalizar”, anticipó el técnico.
El generador cuenta con una válvula de retorno que regula el nivel de agua en la pileta y la devuelve al pozo en caso de excedente. Además, posee un sistema de resortes que compensa el impacto del viento sobre las aletas.
En la actualidad, esta tecnología es aplicada por tres productores de la zona y hay dos emplazados en la unidad del INTA Sáenz Peña con fines demostrativos. Próximamente, se instalará otra estructura en el campo experimental de Deán Funes que posee el INTA Manfredi –Córdoba– para que pueda ser visitada por productores de otras regiones.
“Como desafío próximo, nuestra inquietud es colocarle un dínamo a ese molino que permita cargar una batería y generar electricidad para uso doméstico”, relató Derka.
“La columna suele ser lo más costoso, pero es posible reemplazarla con postes de madera. En suma, estimamos un costo de 6 mil pesos con relación a los 40 mil requeridos para el montaje de un molino convencional”, subrayó el técnico, quien destacó que todo el trabajo de desarrollo tecnológico –diseño y fabricación– se realizó en los talleres del INTA Sáenz Peña.
Para su construcción, se ubican cinco medios tachos en forma de estrella, unidos a un eje central, en cuyo extremo hay un disco. Éste transfiere el movimiento circular del caño a otro sistema que hace subir y bajar un pistón, cuyo movimiento permite la extracción del agua. Con relación a los materiales, entre otros, el generador requiere una columna de hierro, caños de plástico y algunas válvulas de fácil obtención.
La energía, motor del mundo
El INTA prioriza el abordaje de este tema a través de una trama de iniciativas que promueve la generación de tecnologías y su adaptación a la escala familiar en todo el país, en el marco del Año de las Energías Renovables –declarado por el gobierno argentino para el 2017–.
En general, estas iniciativas están integradas al Módulo de Desarrollo de Energías Renovables para la Agricultura Familiar, que pertenece al Proyecto Específico –dirigido por Carlos Derka– “Estrategias y tecnologías innovativas en mecanización para el desarrollo territorial sustentable” del Programa Nacional de Agroindustria y Agregado de Valor.
Sergio Justianovich, coordinador de este espacio institucional que articula una red nacional de 56 técnicos, vinculados a 29 proyectos regionales con enfoque territorial explica que “desde el módulo, el objetivo es diseñar acciones que tienden a colaborar en la construcción de sistemas tecnológicos en torno a las demandas-necesidades”, aseguró
“Si bien el INTA promueve el armado de cadenas cortas de valor –aspecto relevante en términos energéticos, debido a que los alimentos recorren menos distancia y hay menores pérdidas–, en determinados contextos la disponibilidad de energía puede posibilitar o no que un producto sea competitivo”, subrayó Justianovich.
De este modo, se considera que el agregado de valor a los alimentos elaborados a escala familiar requiere energía para su procesamiento. “A su vez, la población rural presenta dificultades de energía asociadas a la vivienda, aspecto que limita las posibilidades de desarrollo”.
“La propuesta de trabajo no se basa en un artefacto en particular –por ejemplo, un calefón solar–, sino en el sistema tecnológico que permite resolver el problema de acceder al agua caliente en los sectores rurales”, detalla y señala que «esta perspectiva incorpora a diferentes actores con funciones e intereses particulares en la solución del problema, tanto del ámbito público como privado”