ENERGA OCEANOGNICAPANAM TAMBIN SIGNIFICA ABUNDANCIA DE ENERGA
LIMPIA Por Ing. Osmand Charpentier
Resumen: Todos sabemos que cuando hacemos girar recipientes con
lquido se forma el fenmeno fsico llamado vrtice, as que tenemos que
estar de acuerdo que la tierra y sus ocanos lo incluyen en su
dinmica. Estos ltimos, al ocupar ms del 70% de la superficie
terrestre, recorren los 40,000 kilmetros de la lnea ecuatorial en
24 horas. Panam est dentro de los 9 norte, inmersa entre los dos
ocanos ms grandes del planeta, donde la velocidad absoluta es
superior a 450m/s. Un vertedero a cielo abierto de 70 kilmetros
entre estos permitira durante uno de los dos momentos diarios en
que alcanzan su notable diferencia de marea formar por simple
gravedad un flujo de agua cuya hidrulica incluira un gradiente de
presin contra un embalse hidroelctrico en direccin del giro
terrqueo. Nuestros clculos preliminares indican que los lmites de
generar energa (energa Oceanognica) sera toda la requerida por la
civilizacin actual y tambin que sera en etapas suficientemente
pequeas para controlar toda la demanda decidida. Antecedentes:
Desde 1997, acabada la llamada guerra fra, se tuvo acceso a la base
de datos compilada a partir de numerosas y simultaneas mediciones
altimtricas 1. Esta base de datos actualmente sigue creciendo tanto
en contenido como en misiones satelitales, incluso, con nuevos
parmetros que permiten a su vez nuevos anlisis. Entre estos datos
est la mejor medicin histrica que define el elipsoide que coincide
con la tierra.
O en un plano utilizando coordenadas polares
a (radio ecuatorial de la tierra) 2 = 6,378,136.6 metros b
(radio polar de la tierra) 2 = 6,356,751.9 metros latitud r radio
en la latitud dada Con lo que calculamos la diferencia de radios
entre los ejes polar y ecuatorial: 21,384.7 metros y la expresin de
r, radio del elipsoide en cualquier latitud:
1
http://earth.esa.int/brat/html/data/product_list_en.html
2
http://en.wikipedia.org/wiki/International_Terrestrial_Reference_System
1
Debido a que esta es lquida, la superficie ocenica debe
coincidir casi perfectamente con esta figura geomtrica. Y las
diferencias se deben principalmente a las fuerzas gravitacionales
externas a nuestro planeta, las cuales al ser mucho menores en la
superficie de la Tierra comparado a la gravedad y la fuerza
centrfuga propias, no las consideramos en los clculos siguientes.
Tambin consideramos la teora extensamente reconocida de que debajo
de la costra sobre la que descansan los ocanos, est el manto de la
Tierra, que aunque tiene una viscosidad mayor, en definitiva tiene
que cumplir con las leyes de la hidrulica y como adems constituye
prcticamente la masa del planeta simplifica en si lo que falte al
objeto de anlisis. Desde el punto de vista energtico podemos
calcular:
Que evaluado con : (densidad del agua) (velocidad tangencial por
giro de la tierra en Panam) (una velocidad relativa mnima de la
masa de agua) Obtenemos: 456.5 Kw/m (variacin de potencia cintica
al reducir un metro por segundo a un metro cbico de los ocanos en
Panam, o potencia para mover a tal velocidad tal volumen) El
elipsoide planeta Tierra: Considerando una masa homognea,
incompresible y de cualquier viscosidad del tamao de nuestro
planeta, girando, semejantemente, sola en el espacio. La fuerza
hidrosttica equilibra a la gravedad y a la fuerza centrfuga de tal
manera que la superficie el lquido forma una pendiente que genera
tangencialmente un gradiente de presin y verticalmente (normal) una
despreciada compresin o expansin. Enseguida la densidad y la
viscosidad salen del anlisis, por lo que conociendo las fuerzas no
hidrostticas, podemos determinar la ecuacin de la forma como se
acomodar el lquido, cumpliendo con ciertas aceptables
simplificaciones:3
G M
constante de gravitacin universal masa de la tierra velocidad
angular con que gira la Tierra son vectores unitarios
Por simetra el anlisis tridimensional lo reducimos a cualquiera
de los planos que incluyan el eje de giro. Tambin consideramos la
fuerza de gravedad dirigida hacia un punto central. En una segunda
aproximacin tendramos que considerar el desplazamiento de masas, lo
cual modificara la direccin de la gravedad . Pero en este caso
tambin la superficie se acomodara
2
para formar una curva de presin hidrosttica constante lo cual
nos permitir en definitiva demostrar nuestras conclusiones. De la
ecuacin 5 y la pendiente de una figura geomtrica:
que demuestra que no importa el perfil adquirido por la masa se
cumple lo siguiente: Considerando en el polo de dicha figura r =
b:
V es la velocidad de giro en cualquier latitud y h la diferencia
respecto al radio en el polo. Y si aadimos en el ecuador r = a:
La ltima parte de 7 es una conclusin ms exacta que inferir que 8
es prcticamente la ecuacin de un elipsoide perfecto, expresada en
2. Como gran parte de la Tierra es magma, concluimos de nuestra
aproximacin terica que la fuerza hidrulica le produce tal figura
debido a su imperecedero movimiento de rotacin, lo cual explica
porque la ecuacin terica de gravedad3 incluye la fuerza centrfuga
como 5, cuya normal corresponde a la de un elipsoide. El vrtice:
Cada partcula de un lquido girando en algn recipiente, est sometida
a una fuerza centrfuga equilibrada por la presin hidrosttica, la
cual es producida por el peso del lquido perpendicular al radio de
giro. Un gradiente de la altura del lquido hasta su superficie
produce el diferencial de presin que equilibra la fuerza centrfuga
sobre el diferencial de masa del lquido contenido en un diferencial
de volumen formado por el diferencial del radio de rotacin y el
diferencial de rea que es el mismo sobre el que se ejercen las
presiones hidrostticas:
h altura de la superficie del lquido en el recipiente g gravedad
r radio desde el eje de giro velocidad angularDe donde resulta:
donde V es la velocidad tangencial y ho es la altura del lquido en
el eje de giro.3
http://geophysics.ou.edu/solid_earth/notes/potential/igf.htm
3
Consideremos ahora el caso de una esfera slida con la gravedad
de la Tierra. Es el caso expresado por la ecuacin 5 pero con r = R
(constante)+ h. Como habamos dicho, obtenemos el mismo resultado.
Es decir, no importa la forma de la superficie slida sumergida:
desde un plano hasta una esfera, en cualquier lquido sometido a
vrtice el gradiente neto de profundidad respecto a cualquier
superficie isobrica es el mismo. Entonces por su condicin lquida,
los ocanos deben evidenciar la variacin de profundidad expresada en
7 10. El vrtice planeta Tierra: De la seccin anterior tambin
podemos concluir que la superficie de los mares tendra la misma
forma aunque la corteza sumergida sea irregular, como ya
evidenciamos por simple observacin de nuestro planeta, obviamente,
si consideramos la eliminacin de las dems fuerzas arto conocidas.
Tambin podemos inferir que la diferencia de profundidad ocasionada
es V2/2g; que la superficie de los ocanos contornear el geoide
terrqueo y que como la costra de la tierra asla al manto, el cual
tambin cumple con el anlisis hecho, la diferencia total de los
radios en nuestro planeta respecto al polar es:
De esta, una mitad representa el manto y otra corresponde a los
ocanos. El 0 sera el resultado de restar dos constantes, una
correspondiente a los ocanos y la otra al manto. Si substituimos
los respectivos valores medidos, sobre todo el de los radios
ecuatorial y polar de la tierra, comprobamos que esta ecuacin
predice la diferencia de los mismos y toda la demostracin predice
que mientras los polos estn congelados, la mxima profundidad de los
ocanos en cualquier latitud es la mitad de la calculada con esta
frmula. Tambin se han medido donde y cuanto los puntos de mayor
profundidad en los ocanos4,5,6. Panam: Panam est dentro de los 9
norte. Por las razones dichas, la derivada de la componente lquida
de la frmula 11 predice que una variacin de la velocidad ( ) de
giro terrestre sobre una masa de agua cualquiera producira una
cabeza, ola o gradiente de presin hidrulica perpendicular al4 5
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/383165/Milwaukee-Depth
http://hypertextbook.com/facts/2004/CuiMiuChin.shtml 6
http://www.eoearth.org/article/Ocean
4
movimiento de la masa de agua y partiendo desde cualquier
velocidad relativa cero, que determinar la respectiva frontera y/o
referencia de profundidad. En el caso de Panam, considerando la
propiedad de fluido Newtoniano del agua e incluyendo las
caractersticas vectoriales del efecto, obtenemos:
Donde es el radio de curvatura son vectores unitarios y es
distancia paralela a los meridianos desde dicho punto de y hacia la
lnea ecuatorial. Aproximadamente en canales abiertos , donde sera
la distancia horizontal a la pared equivalente.
El efecto es similar en el fenmeno aceleracin Coriolis7 en
latitudes superiores y los maremotos son eventos naturales que en
su punto de origen los incluyen. Para producirlo artificialmente se
necesitaran bombas hidrulicas que no existen o bombas atmicas. Pero
en Panam el Pacfico y el Atlntico estn separados 60 kilmetros y
presentan mareas con diferencias de 2 a 4 metros dos veces al da
todos los das.7
http://books.google.com/books?id=tFJRLhSez_YC&pg=PA50&lpg=PA50&dq=ocean+circulation+coriolis+gradient&
source=bl&ots=NQ0GVj3Wkb&sig=ARXAaYqEURq7prxZ0BPzfwh0Sc4&hl=es&ei=3P63StDsFKSI8QboNy5Dg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2#v=onepage&q=ocean%20circulation%20coriolis%20gradient
&f=false
5
El Atlntico prcticamente no acusa mareas, mientras el Pacfico
sube el doble de lo dicho en todo el golfo de Panam, el cual mide
unos 40,000 kilmetros cuadrados. Hidrulica y estticamente significa
un promedio de 800 terawatts. El mundo entero necesita 17 terawatts
para toda clase de energa8. Derramando el Pacfico en el Atlntico
con un vertedero a cielo abierto y con estructuras apropiadas para
que durante una marea alta y por simple gravedad formar un flujo
controlado segn lo dicho y provocar el gradiente de presin
necesario para generar la energa renovable que necesitemos, con la
rentabilidad que necesitemos, la confiabilidad que necesitemos y la
escalabilidad que necesitemos. Como cualquier bomba hidrulica
cebada, la marea baja no detendr la operacin. Energa Oceanognica:
En la desembocadura del rio Bayano en Panam, casi por una de las
rutas estudiadas para el Canal de Panam en los dos siglos pasados,
tenemos uno de los 60 kilmetros entre el Pacfico y el Atlntico para
la primera planta Oceanognica:
Los 40 kilmetros marcados son una de las distintas represas y
diques posibles para hacer un campo de 500 a 10,000 turbinas
hidrulicas de relativa baja potencia. Esto soluciona el
control8
http://en.wikipedia.org/wiki/World_energy_resources_and_consumption
6
de la demanda incluso en los picos, caracterstica siempre
deseada en cualquier hidroelctrica pero descartada por imposible ya
que ninguna cuenta con el control de la cabeza de agua; estn
limitadas tanto por el caudal de su respectivos ros, como por las
restricciones dictadas por el cauce de los mismos. Esto tambin
ocurre con las pocas rentables plantas mareomotrices. En nuestro
caso, con la energa Oceanognica, los tres parmetros son variables
de diseo. Sus lmites se determinaran segn la base y los picos de
demanda requeridos por los pases asociados o segn los mercados de
energa seleccionados. Definitivamente se trata de otro paradigma:
Energa Digital En Darin, por otra de las rutas planeadas para el
canal de Panam, existe otra posibilidad que acusa menos
implicaciones polticas y devela como mejorar ms la rentabilidad al
proyecto:
La potencia disponible sera:
Q = caudal del vertedero en m3/segundo = peso especfico del agua
10,000 Newton / m3Las turbinas se acomodaran a diferentes alturas y
tambin pueden ser de diferentes tamaos.
7
Consideraciones econmicas: Confeccionamos un cuadro de
alternativas y sus costos estimados, totalmente escalables y
proporcionales a la recin inaugurada hidroelctrica Tres Gargantas
en China, de 22.5 Gw9, 417 millones de cobro mensual a 5/ kwh y un
costo de 40 billones10 incluyendo los 15 billones por daos11
ecolgicos. Este ltimo dato, aunque conviene para demostrar
factibilidad a lo propuesto, lo hemos excluido de los clculos por
considerarlo una interferencia en los mismos. ( 10 ) (Gw) ( 10 ) 1
300 30 45.7 1 4 446 14 0.146 2 300 40 45.7 1 5.4 574 16 0.194 3 300
40 45.7 1 5.5 570 33 0.197 4 2000 40 45.7 1 36.4 2065 98 1.3 5 2000
40 45.7 1 36.5 2065 175 1.3 6 2000 40 228.5 5 914 3624 310 33 7
8000 40 500 10 16,000 14,000 1,500 577 En estos estimados no
incluimos navegar barcos, ni los muelles de alto calado en el
pacfico, ni el atractivo social y turstico del enorme corredor
vehicular por altamar y tampoco las ventajas econmicas del gran
litoral de playas artificiales, sin mareas y con olas a pedido. Las
dos primeras lneas, son los proyectos ms pequeos, con vertedero de
tierra y suelo reforzado donde se necesite. El proyecto 3 es un
estimado idntico al 2, excepto que incluye un vertedero hecho
totalmente de concreto. La roja o 4 es importantsima para
California, USA. Permitira suplir lo equivalente a las 15 plantas
nucleares que necesitan, pero prohibidas por la decisin
ecolgica-energtica de su gente. Y en este caso el vertedero vuelve
a ser solo de tierra. Desde la alternativa 5, el vertedero se
calcula hecho de concreto, lo cual es requerido para el control de
la erosin causada por la velocidad del agua, indispensable para
escalar a los siguientes niveles de generacin. La lnea 6 es ms que
toda la energa elctrica usada actualmente por el continente
Americano. Y la ltima corresponde a toda la civilizacin actual, que
aunque la altura de 500 metros y el vertedero de concreto de 8
kilmetros de ancho por 40 metros de profundidad representan dos
grandes retos, ya se puede plantear escalabilidad al utilizar el
mismo embalse y la misma ruta para agrandar o hacer lo equivalente
construyendo otros vertederos en paralelo. Los valores absolutos
aparentan costos difciles, incluso comparado con las Tres
Gargantas. Pero haciendo unos clculos comparativos notaremos dos
caractersticas valiosas y exclusivas de nuestra sugerida energa
Oceanognica: su capacidad de generar y mercadear toda la capacidad
instalada (primer factor de planta 100% de la historia) y su
escalabilidad. Por un lado la Tres Gargantas por su factor de
planta de 51%; recupera 417 millones mensuales, a 5 centavos de
dlar el kwh y 22.5 Gw instalados; por otro, al mismo precio,
nuestro paradigma recuperara en el primer caso expuesto 144
millones mensuales con 4 Gw instalados. En China hablamos de
1,111.11 dlares invertidos por kw instalados ($i/ kwi) y 4,448
kwhora anuales por kw instalado (kwh/kw) y no pueden crecer ms;
mientras que en Panam seran 3,500$i/kwi y 8,760kwh/kw, en el
proyecto 1; con tecnologa actual escalaramos hasta el rengln rojo a
2,692.31$i/ kwi y 8,760 kwh/kw y en el futuro hacia 339.17
93.75$i/kwi, siempre a 8,760 kwh/kw. Hasta el9
Ancho del Vertedero (mts)
Profundidad del Vertedero (mts)
Velocidad de entrada (m/s)
Capacidad Instalada
Longitud Embalse Generador (mts)
Costo $ 9
Cobro mensual $ 9
http://es.wikipedia.org/wiki/Presa_de_las_Tres_Gargantas
http://www.ipsnoticias.net/nota.asp?idnews=37516 11
http://www.asianews.it/index.php?l=en&art=1495710
8
tercero, los proyectos logran equilibrio financiero a 5 centavos
el kilowatt-hora. Los siguientes mejoran hasta 1 centavo el
kilowatt-hora.PROYECTO $ invertidos/Kw instalado Kwhora/kw
instalado
China 1,111.11 4,448 Panam 1 3,500.00 8,760 Panam 4 2,692.31
8,760 Panam 6 339.17 8,760 Si se incluyen todos los proyectos
limpios y eficientes ya existentes en Amrica y el mundo, estamos
ante una verdadera solucin a los problemas energticos causantes de
la crisis econmica actual. En cualquier caso, pero segn otros
clculos sera ms rentable por Darin, el vertedero simplemente puede
cambiar de nombre a canal de navegacin. No sera competencia para el
canal de Panam actual, ni siquiera ampliado, pues en este caso los
barcos servidos seran mayores a los post-panamax. Es decir, los
barcos actuales y futuros ms grandes del mundo, que no pueden pasar
por el canal actual ni por el ampliado. La rentabilidad implcita
(solo la ruta inexistente para llevar petrleo a China la pagara) de
tal actividad justificara sacar (o compartir) de la ecuacin de
costos del proyecto para Energa Oceanognica los exagerados 10 a 60
billones para la construccin de los respectivos vertederos de 70
kilmetros entre los ocanos. Esto mejorara todos los ndices
financieros del mismo, respecto a los de cualquier hidroelctrica
actual y futura. En el caso del proyecto Panam 1 seran 1,250$i/kwi
y 8,760kwh/kwi. La energa no se crea, se transforma: El fenmeno
expuesto es resultado de tres fenmenos hidrulicos conocidos:
Resalto hidrulico, el vrtice y la bomba hidrulica, esta ltima,
fundamento de las turbo mquinas. La Energa Oceanognica se obtiene
de las mareas y del giro de la tierra, este ltimo lo ms probable
producido por el choque de partculas y energa proveniente del sol:
con las gravedades de la Luna y la Tierra, obligamos al mar cambiar
de velocidad, creando un resalto perpendicular al movimiento del
mismo que entonces es derramado, tambin perpendicularmente, hacia
el vacio hidrulico generado por ese mismo movimiento de agua al
romper el equilibrio del vrtice. Luego todo el planeta hace
recuperar la energa del agua, una pequea parte de 800 Tw,
permitiendo mantener y controlar el caudal cebado. Es una verdadera
reaccin en cadena, pero esta es fra. Como para verter el agua
utilizamos otro recipiente, el Atlntico, esta no puede retornar al
Pacfico sino hasta, por lo menos, recorrer el Cabo de Hornos e
impulsada por el planeta recobrar su estado hidrulico inicial en el
Golfo de Panam. En las siguientes pginas resumimos en mapas del
Istmo de Panam y sus mares, los resultados de las mediciones
altimtricas y sus respectivos y reconocidos anlisis, que adems del
abultamiento gigantesco de energa, dan evidencia de que ya en los
ocanos est ocurriendo el prodigio csmico que hemos expuesto como el
que permite aprovecharla.
9
Aqu arriba, las corrientes hasta 25 centmetros por segundo.
Causan el desnivel promedio mostrado en el mapa de la pgina
siguiente. Estos han sido confeccionados por AVISO (Archiving,
Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic); DORIS
(Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by
Satellite); NASA (National Aeronautics and Space Administration);
NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), DEOS (Delft
Institute for Earth-Oriented Space research); ESA (European Space
Agency) entre otras, y confirman las formulas inferidas al
principio de este documento.10
En verde obscuro se nota la silueta del Istmo de Panam, y la
escala muestra diferencias de nivel promedio de mar de 10 a 15
metros; lo que coincide exactamente con substituir en la frmula 12
velocidades alrededor de 25 centmetros por segundo, como indica el
mapa de la pgina anterior.11
Mercadeo: Adems de convertir a Panam y sus vecinos en polos de
alto desarrollo industrial y comercial, esta disponibilidad de
mucha energa limpia permitira la produccin de hidrgeno, que no solo
es la nica solucin limpia, barata e inmediata para reemplazar los
tanques de hidrocarburos de los actuales vehculos terrestres,
marinos y areos; sino que tambin permite la transicin pacfica hacia
nuevas tecnologas. Y ya las nuevas lneas UHVDC12 pueden llevar los
35 Gigawatts que necesita California13, USA. Y sus desarrolladores
indican, como vemos a la derecha en su sugerida red mundial (en
amarillo) que la integracin de Europa, Asia y el resto del mundo es
posible en menos tiempo que lo necesario para este proyecto. Claro,
el obstculo es que hasta este descubrimiento solo se poda pensar en
distribuir, desde zonas templadas, energa producida por la
peligrosa fisin nuclear.
12
http://bravenewclimate.com/2009/03
/03/could-uhvdc-be-a-killer-app-forsolving-climate-change/13
http://www.caiso.com/outlook/outlo ok.html
12
