Estudian impacto ambiental de hidroeléctricas

Por Tomás Dávalos

Aguascalientes, Aguascalientes. 5 de diciembre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Pedro Romero Gómez, oriundo de Veracruz y formado como ingeniero en mecánica agrícola por la Universidad Autónoma Chapingo, trabaja en el Pacific Northwest National Laboratory, con sede en el estado de Washington, Estados Unidos, donde ha realizado en los últimos cinco años labores de investigación en el área de las energías hidroeléctricas, enfocándose en evaluar sus impactos ambientales.

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De manera conjunta con su grupo de trabajo y operadores de estaciones hidroeléctricas, estudia este fenómeno para tratar de mitigar el efecto de la operación de las hidroturbinas en la reducción de la población de peces.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt tras su participación en el Primer Foro Regional de Energías Renovables organizado por el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), unidad Aguascalientes, detalló que para realizar estos análisis utiliza herramientas de cómputo, con el objetivo de simular cómo son las condiciones hidráulicas de esas turbinas y detectar riesgos que pueden afectar la vida o causar la muerte a las especies de peces que entran en contacto con ellas.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuáles condiciones enfrentan los peces en su paso por las hidroeléctricas?

Pedro Romero Gómez (PRG): Una condición clásica, o en la que se enfoca mucho el trabajo, es en los cambios repentinos de presión. Hay que entender cuál es la respuesta del organismo, en este caso de los peces, a su ambiente, y una de estas condiciones que se ve radicalmente afectada por la presencia de turbinas es el ambiente de presiones, y estas presiones cuando son muy bajas causan un daño corporal en los peces que se llama barotrauma, dependiendo de la Pedro Romero Gomez 0516 Pedro Romero Gómez.intensidad, este puede provocar un daño o mortalidad cuando es muy intensa esta descompresión.

AIC: ¿Existe alguna estadística en este sentido?

PRG: El trabajo de campo arroja que si hay una estación hidroeléctrica, más o menos un porcentaje de dos por ciento de la población muere al pasar por las turbinas. Eso no parece mucho, pero hay ríos, como el Columbia, en el cual hay muchas de estas estaciones, es decir, en la ruta de paso los peces tienen que tomar 10, 12 o 15, dependiendo de la cuenca, y esta situación es la que, si le vas incorporando un dos por ciento en cada una de las estaciones, entonces ya se magnifica, o sea, observar un solo sistema tal vez no pareciera radicalmente importante, pero es ver toda la secuencia de estaciones hidroeléctricas que los peces tienen que pasar, eso es lo que magnifica el problema.

AIC: ¿Qué herramientas computacionales has utilizado para este trabajo?

PRG: Yo uso una herramienta computacional que es muy clásica, no solamente se usa para este aspecto, sino para muchos otros, para el campo automotriz, para otro tipo de energías, para evaluar edificios, que se llama Dinámica de fluidos computacionales, en la literatura se encuentra como CFD. Está basada en conocimiento de física newtoniana clásica, en donde las ecuaciones de los estados de los flujos se resuelven utilizando métodos numéricos para obtener cuáles son las
velocidades, las turbulencias, las presiones que estén presentes en el sistema que estamos estudiando.

AIC: ¿Cómo se obtienen esos datos?

PRG: Bueno, en el trabajo que hago hay mucho trabajo experimental, a la par del trabajo de modelación. En el trabajo experimental lo que quieres es colectar las evidencias de cómo funciona o cómo afecta un sistema, y con el trabajo computacional lo que quieres es ganar un poco más de conocimiento de los sistemas, para así poder inferir cuáles son las causas de los impactos, y cuando conoces las causas, al diseñar otro sistema incorporas ese conocimiento para mitigar el impacto ambiental que causan.

AIC: ¿Qué se ha podido inferir con los datos recabados en estos cinco años?

PRG: El aspecto más importante en cuanto a datos de campo es que sí hay ciertas modificaciones o ciertas características en estas turbinas, en su geometría, que pueden cambiar esta mortalidad en un dos o tres por ciento. En otras palabras, hay certeza de que implementando ciertas modificaciones en la geometría para un nuevo diseño, entonces puedes reducir la mortalidad en este porcentaje.

AIC: ¿Por qué resultan importantes estos estudios hidráulicos y sus resultados?

PRG: Porque en general, el método que nosotros seguimos es un poco más holístico, más abierto, no solamente para estas condiciones, en el sentido de que si tienen un sistema de producción de energía, y este sistema tiene un impacto en el ambiente, entonces podemos describir el ambiente con ese sistema en operación. El segundo paso es conocer cuáles son esas condiciones extremas que afectan, porque las conocemos en general, entonces podemos identificar las extremas que afectan a los organismos, la biota. Y finalmente, una vez que conocemos condiciones extremas, podemos evaluar cuál es la respuesta de estos organismos.

En México, hay 64 centrales hidroeléctricas, de ellas, veinte son de gran importancia y las 44 restantes son centrales pequeñas; 57 son plantas hidroeléctricas que producen energía eléctrica y siete están fuera de operación. En 2014, se generó 40 por ciento más electricidad con agua que en 2013, para lograrlo, se utilizó 33 por ciento más agua en las centrales hidroeléctricas.

Fuente: “Las centrales hidroeléctricas en México: pasado, presente y futuro” (Leonardo de Jesús Ramos Gutiérrez y Manuel Montenegro Fragoso) e Informe Anual 2014 de la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

Son tres pasos, entonces esa técnica, o este enfoque, puede utilizarse en cualquier ambiente donde hay un sistema, en cualquier tipo de condición extrema, ya sea de tipo químico, biológico, etcétera, y en cualquier organismo que tiene una respuesta a esta condición extrema en particular.

AIC: ¿Cuáles han sido los desarrollos tecnológicos que han surgido a raíz de esta investigación?

PRG: Hay uno muy importante, que es el desarrollo de un software que incorpora los tres pasos de los que hablé, o sea, en vez de hacerlos independiente, lo que hago en mi equipo de trabajo es contribuir al desarrollo de un paquete computacional donde compras la licencia, y esa licencia te va a permitir que alimentando con cierta información este software de cómputo, la respuesta va a ser cuál es esta mortalidad asociada a la hidráulica de las turbinas.

Eso es el desarrollo tecnológico más importante, en el que yo activamente participo mediante la evaluación de varias aplicaciones de este software llamado BIOPAC, para asegurar que dé respuestas de valor. Se desarrolló en el Pacific Northwest National Laboratory, junto a Marshall Richmond y John Serkowski.

AIC: ¿Para quiénes sería de utilidad este software?

PRG: A los que manufacturan estas turbinas, en realidad nunca se interesaron mucho en estos aspectos del paso de los peces, hasta que los operadores les dijeron: “bueno, aparte de eficiencias hidráulicas, mejor mantenimiento, menores reparaciones, ahora quiero que me digas cuál es la mortalidad que causan tus turbinas”, entonces para esa respuesta los que manufacturan las turbinas compran el software y lo implementan en sus propios diseños, para que en la medida en que van proponiendo sus diseños, van incorporando el conocimiento de los impactos ambientales.

Antes, la tasa de mortalidad solo se podía calcular después de tener el producto final, ahora se pueden hacer desde el momento en que está generando la geometría, y eso es una ventaja, porque ya en el momento que los pruebas en el campo llegas con mayor certidumbre una vez que ya sabes que has incorporado alguno de estos conceptos en el diseño de la turbina.