En 1989 se publicó en la revista raum&zeit (No. 38) un artículo bajo el título "El secreto de la fuerza hidráulica" explicando el descubrimiento del ingeniero Ludwig Herbrand y una turbina bautizada "turbina der Herbrand". Este artículo despiertó la opinión crítica del ingeniero Eugen Armbruster en Raum&Zeit, No. 46. El presente autor, que conoce la obra del guardabosques y inventor austríaco Viktor Schauberger, cree haber encontrado en la obra de Schauberger la llave para el entendimiento del descubrimiento de Herbrand.

Histórico

Herbrand estudió la carrera de ingenieria eléctrica en el Politécnico de Aachen. El tema de su tesina fue "Repaso de los cálculos sobre los generadores de la central hidroeléctrica de Rheinfelden". También se le pidió una comparación con un artículo publicado en el ETZ (revista electrotécnica de 1932, página 233).

La central hidroeléctrica de Rheinfelden es una central que utiliza el flujo de la corriente del rio Rin, sin usar una presa conduciendo la corriente directamente a la turbina.

Al contrario, la central hidroeléctrica descrita en el artículo de ETZ de 1932, la de Ryburg-Schwörstadt que usaremos como comparación, fue construida en el año1926 a unos 20 km rio arriba de Rheinfelden. La central fue descrita como sigue:

"La presa y la central se encuentran uno al lado del otro cubriendo el rio de un lado de la orilla hasta el otro, creando una diferencia de nivel de agua de unos 12 metros. La propulsión de los generadores la realizan cuatro turbinas con una capacidad cada una de 250 m3/sec. La potencia de cada generador es de 35.000 KVA".

La central hidroeléctrica de Rheinfelden se construyó en los años noventa del siglo pasado poseyendo 20 turbinas. Como el flujo del agua del Bodensee era de 1000 m3/sec, cada turbina recibia unos 50 m3/sec. La potencia de cada uno de los generadores calculada de manera ortodoxa era de 500 – 600 KW, lo que da 10 – 12 MW de potencia total.

En la central de Rheinfelden habia sin embargo algunos generadores diseñados por el profesor Finzi, del Politécnico de Aachen, y suministrados probablemente por la empresa J.M. Voith de Heidenheim/Brenz. La potencia de estos generadores era mayor que la de los antiguos. A continuación sigue una descripción de los nuevos generadores:

"Se han construido para producir 32.500 KVA y pueden sobrecargarse continuamente un 10%, produciendo así 35.000 KVA. La tensión es de 10.500 voltios a 50 Hz y 75 rpm con un factor de potencia de cos phi = 0,7. Debido a la sobrecarga continua todos los desgastes se mantienen al mínimo. Herbrand hizo los cálculos sobre los nuevos generadores y encontró para su sorpresa que en Rheinfelden, sin el uso de una presa y con sólo un quinto de capacidad (50 m³/sec) se producia la misma cantidad de corriente eléctrica como en la a 20 km lejana central de Ryburg-Schwörstadt con sus 250 m³/sec y una presa de 12 m de altura.

Se dirigió a su profesor y la respuesta de Finzi, tal como la describe Herbrand, es la siguiente:

"No se preocupe. Es correcto. El generador funciona sin problemas desde hace tiempo. Haga los cálculos en sentido reverso y así se convencerá. Nosotros somos ingenieros eléctricos, sobre los otros problemas que se ocupen los colegas hidráulicos. Hemos repetido las mediciones y hemos visto que el generador provee la potencia especificada. Lo único es que nadie sabe de esto."

La guerra vino y las circunstancias impidieron que Herbrand pudiera ejercer su profesión como ingeniero. Sólo después de muchos años se acordó de su tesis y intentó ofrecer sus resultados al gobierno y a constructores de centrales, sin éxito alguno. También sus esfuerzos para conseguir la patente sobre sus descubrimientos no tuvieron éxito.

Hasta aquí los datos históricos. Sin querer aquí quitar mérito a Herbrand, la turbina deberia ser llamada "turbina Finzi-Herbrand", ya que el diseño fue del profesor Finzi y no de Herbrand.

En cualquier caso, el gran mérito de Herbrand es el de haber sacado al público la idea.

Cálculo de la potencia

Como indicado por el Dr. Eugen Armbruster en su artículo en Raum&Zeit No. 46, la energia kinética de la turbina es dada por:

E kin = m/2 ^. v² (KW)

m es la cantidad de agua usada medida en m3/sec y v es la velocidad del agua dada en m/sec.

En general la velocidad v se calcula des este modo equivalente:

v = sqrt (2 ^. g ^. h)

donde g es la constante de la aceleración de la gravedad con 9,81 m/sec² y h la diferencia del nivel de agua en la presa.

Aquí la temática es crítica y es necesario tener claro, que la última expresión es una fórmula secundaria usada para el cálculo de la velocidad del agua mantenida en la presa. Para calcular la velocidad v del agua en circulación esta expresión no es adecuada y no se usa. La velocidad del agua en circulación puede medirse directamente y de esta manera ser cuantificada.

En otras palabras, el agua puede ganar velocidad de dos maneras.

El agua puede ser mantenida en una presa y liberada a través de una tobera o digamos una turbina, de este modo experimenta una aceleración. La velocidad resultante puede ser calculada con la ecuación equivalente de arriba.

Así calculamos la velocidad del agua para una altura de 12 metros:

Sqrt (2 ^. 9,81 ^. 12) = 15,34 m/sec.

Tomando en cuenta el flujo de agua de 250 m³/sec resulta una energia kinética de 250 ^. 15,34 ^. 15,34 = 29.414 KW, que corresponde con la descripción de los generadores de la central de Ryburg – Schwörstadt.

La segunda posibilidad en que el agua puede llegar a una cierta velocidad sin necesidad de una presa es la que se observa en el flujo natural del agua en el rio.

En el ejemplo de la central de Rheinfelden vimos que la velocidad del flujo del agua con sus 35 m/sec era mucho mayor que en la central de Ryburg – Schwörstadt. Este aumento del flujo se consiguió de dos maneras. El Rin se dividió en dos con la ayuda de una pequeña isla. De esta manera, al obligar pasar el agua por una presa a un lado de la isla, la corriene fue estrechada y así aumentó su velocidad de flujo.

Un aumento adicional de la velocidad del agua se consiguió con el uso de una entrada en forma de cono, de tal manera que el agua pasó por la turbina con una velocidad considerable de 35 m/sec (126 km/h). La energia kinética se calcula entonces con la primera ecuación dando:

50 / 2 ^. 35 ^. 35 = 30.625 KW.

Así vemos que, con un quinto de la cantidad de agua por segundo, pero con un aumento considerable del flujo se consigue la misma energia kinética que con 250 m³/sec y una presa de 12 metros de altura.

Si quisiéramos lograr una velocidad equivalente de 35 m/sec con una presa, tendriamos que construirla con una altura de 35 ^. 35 : 2: 9,81 = 62,4 m.

¿Cómo es posible que a través de un simple estrechamiento del espacio donde fluye el agua se consiga liberar tanta energia?

Herbrand intenta resumir el efecto de la contracción usando un factor n en sus cálculos. El se da cuenta que aumentando el factor n, que es equivalente a una gran contracción, la energia del agua aumenta. Se percata que esto es imposible de entender por los científicos expertos.

Viktor Schauberger: " ¡Movemos incorrectamente!"

El guardabosques austríaco, observador de la naturaleza y inventor Viktor Schauberger ha estudiado y aplicado con éxito las leyes del movimiento del agua en la primera mitad de este siglo. El dijo que "movemos incorrectamente" refiriéndose con esto sin excepción alguna a nuestros logros tecnológicos, desde el motor de combustión hasta la forma innatural de usar la fuerza hidráulica.

Para entender el descubrimiento de Herbrand es necesario saber que el movimiento natural del agua se realiza como un torbellino centripetal a lo largo del eje de flujo. Este movimiento además de acelerar también contrae el flujo del agua aumentando así la energia kinética del agua.

Un ejemplo sencillo de lo arriba mencionado lo demuestra el torbellino que se forma al vaciar una bañera llena de agua. El efecto se puede observar en el agua que sale de un grifo. Si el agua sale del grifo sin burbujas de aire o sin turbulencias perturbadoras, se puede observar como el chorro de agua fluye en espiral hacia abajo, contrayéndose y por lo tanto acelerándose.

Si alguién duda que el movimiento natural en espiral del agua no aumenta la energia kinética del agua, tiene la posibilidad de acordarse de las increibles energias contenidas en ciclones. Esas energias se acumulan gracias al movimiento en espiral.

En sus primeros años como guarda forestal, Schauberger utilizó este efecto para transportar pesados troncos de hayas en el agua a través de canales de madera, para el asombro de los presentes superiores y maestros.

La ciencia de aquella época tal como la de hoy, no tenia conocimiento del movimiento natural del agua. Así que no podia explicarse como un tronco, con un peso específica mayor que le del agua, podia ser transportado en el agua tal como lo hizo Schauberger.

Por la misma razón, la observación de Herbrand no fue creida por parte de los científicos eminentes.

Termodinámica y la ley de la conservación de la energia

La polémica alrededor de Rheinfelden y la turbina de Herbrand nos conduce a la boca del lobo ya que parece que violamos la ley sagrada básica de la conservación de la energia. Digo que parece que la violamos, ya que en realidad la energia sí que se conserva. Un riachuelo no es un sistema aislado, tal como nuestros científicos lo desean creer.

En realidad no hay sistemas aislados, por lo que la termodinámica en su definición actual, por lo menos en lo que se refiere a la segunda ley asi como a la conservaciíon de la energia, no es correcta.

Nos llevariaa muy lejos profundizar en los fundamentos básicos de la física y de la conservación de la energia. El autor se ha referido a este tema en otro lado.

Gravedad y inercia

Refiriéndonos al tema de la fuerza hidráulica quiero dejar claro que la gravedad y la inercia muestran los mismos efectos, pero no son idénticos.

Si no podemos diferenciar subjetivamente entre la gravedad terrestre y una aceleración continua de 1 g (9,81 m/sec2), por ejemplo en una nave espacial, sí que debemos diferenciar entre una masa pesada y una masa inerte cuando tratamos de la fuerza hidráulica.

Una masa de agua contenida en una presa es una masa pesada que produce presión y de esta forma acciona una turbina. La energia utilizada en este caso es sobre todo la presión provocada por la gravedad y no por la inercia provocada por el agua en movimiento.

Una masa de agua en movimiento es una masa inerte que, por su inercia, acciona una turbina. Aquí usamos sobre todo la inercia provocada por el agua en movimiento.

La diferencia dada aquí se basa en el movimiento natural o antinatural del agua.

Desde el punto de vista del conocimiento científico actual contenemos el agua con una presa, deteniendo su flujo natural, para después aprovechar la presión provocada por la gravedad para accionar las turbinas.

Una manera más eficiente de aprovechar la fuerza hidráulica seria aprovechar el movimiento natural del agua, incluso acelerándola, para así ganar más energia de una masa de agua en movimiento rápido que de una masa estancada en una presa, ya que

E kin = m/2 ^. v².

En otras palabras, la energia kinética aumenta con el cuadrado de la velocidad.

Schauberger nos ha explicado los principios del movimiento, el profesor Finzi construyó la turbina y Herbrand ha reconocido la paradoja y ha intentado nos lo explicar.

¿Cuándo despiertaremos y entenderemos que en cuestiones técnicas tenemos que cooperar con la naturaleza y no ir en contra de ella?

Schauberger llamaba a esto comprender y copiar (en alemán, k.u.k: kapieren und kopieren).

traduccion de Theo Almeida Murphy