centrales hidroeléctricas
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Centrales hidroeléctricas
La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.
Esquema general de una central hidroeléctrica
Una masa de agua en desnivel (en
altura) posee una cierta energía
potencial acumulada. Al caer el agua, la energía
se convierte en cinética (de
movimiento) y hace girar una
turbina, la cual, a su vez, acciona un
generador que produce la
corriente eléctrica.
Una central hidroeléctrica
tipo
1. Agua embalsada, 2.
Presa, 3. Rejillas filtradoras, 4.
Tubería forzada, 5. Conjunto turbina-
alternador, 6. Turbina, 7. Eje, 8.
Generador, 9. Líneas de
transporte de energía eléctrica,
10. Transformadores
(Ampliar imagen)
Ventajas de las centrales hidroeléctricas:
1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.
2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.
3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.
4. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.
5. Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable.
6. La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.
Algunas desventajas de las centrales hidroeléctricas:
1. Los costos de instalación iniciales son muy altos.
2. Su ubicación, condicionada por la geografía natural, suele estar lejos de los centros de consumo y obliga a construir un sistema de transmisión de electricidad, aumentando los costos de inversión y de mantenimiento y aumentando la pérdida de energía.
3. La construcción implica mucho tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas.
4. El espacio necesario para el embalse inunda muchas hectáreas de terreno.
5. La disponibilidad de energía puede fluctuar, de acuerdo con el régimen de lluvias, de estación en estación y de año en año.
Tipos de Centrales Hidroeléctricas
Central Hidroeléctrica de Pasada
Una central de pasada es aquella en que no hay acumulación apreciable de agua para accionar las turbinas.
En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal natural del río, con sus variaciones de estación en estación. Si este es mayor a lo necesario, el agua sobrante se pierde por rebalse.En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebalse.
Esquema de una central de Pasada
Corte vertical
Normalmente, en una central de pasada, se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa.
El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del necesario embalsamiento mínimo (azud), no es demasiado grande.
Este tipo de central requiere un caudal suficientemente constante para asegurar durante el año una potencia determinada.
Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva
En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales.
El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas.
Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se seque por completo durante algunos meses , cosa que sería imposible en un proyecto de pasada.
Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.
Esquema de una central con
embalse
Corte vertical
La casa de máquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo superior; en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de caracter mediano.
Centrales Hidroeléctricas de Bombeo
Central de bombeo tipo
1. Embalse superior, 2. Presa,
3. Galeria de conducción, 4-5.
Tuberia forzada, 6. Central, 7. Turbinas y
generadores, 8. Desagües, 9.
Líneas de transporte de
energía eléctrica, 10. Embalse
inferior o río. (Ampliar
imagen)
Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo más racional de los recursos hidráulicos de un país.
Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel durante el día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía.
Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador.
Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda iniciar el ciclo productivo nuevamente.
Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.
Principales componentes de una Central Hidroeléctrica
Dentro de los principales componentes tenemos: la pPresa o represa, los aliviaderos, las tomas de agua, canales de derivación, la chimenea de equilibrio, las tubería forzadas, la casa de máquinas, las turbinas hidráulicas y los generadores.
La Presa o Represa
El primer elemento que encontramos en una central hidroeléctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el río y embalsar las aguas.
Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la contención, y otro nivel diferente después de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energía.
Las represas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en: represas de tierra y represas de hormigó; estas últimas son las más utilizadas.
Represa de
tierra
Represa de
hormigón
Los Aliviaderos
Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misión liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas.
Se encuentran en la pared principal de la represa y pueden ser de fondo o de superficie.
La misisón de los aliviaderos es liberar, si es preciso, grandes cantidades de agua o atender necesidades de riego.
Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en una cuenca que se encuentra al pie de la represa, llamada de amortiguación.
Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según la demanda de la situación.
Tomas de agua
Las tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el líquido para llevarlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberías. Estas tomas, además de unas compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas, poseen unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los álabes y producir desperfectos.
Canal de derivación
El canal de derivación se utiliza para conducir agua desde la presa hasta las turbinas de la central.
Chimenea de equilibrio
Debido a las variaciones de carga del alternador o a condiciones imprevistas se utilizan las chimeneas de equilibrio que evitan las sobrepresiones en las tuberias forzadas y álabes de las turbinas.
La chimenea de equilibrio consiste en un pozo vertical situado lo más cerca posible de las turbinas. Cuando existe una sobrepresión de agua esta encuentra menos resistencia para penetrar al pozo que a la cámara de presión de las turbinas haciendo que suba el nivel de la chimenea de equilibrio. En el caso de depresión ocurrirá lo contrario y el nivel bajará.
Tuberías forzadas
Las estructuras forzadas o de presión, suelen ser de acero con refuerzos regulares a lo largo de su longitud o de cemento armado, reforzado con espiras de hierro que deben estar ancladas al terreno mediante solera adecuadas.
Casa de máquinas
Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando.
En la figura siguiente tenemos el corte esquemático de una central de caudal elevado y baja caida. La represa comprende en su misma estructura a la casa de máquinas.
Se observa en la figura que la disposición es compacta, y que la entrada de agua a la turbina se hace por medio de una cámara construida en la misma represa. Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sin agua la zona de las máquinas en caso de reparación o desmontajes.
Esquema central de caudal elevado
1. Embalse, 2. Presa de
contención, 3. Entrada de agua a
las máquinas (toma), con reja, 4.
Conducto de entrada del agua, 5. Compuertas
planas de entrada, en posición "izadas", 6.
Turbina hidráulica, 7. Alternador, 8. Directrices para regulación de la
entrada de agua a turbina, 9. Puente de grua de la sala de máquinas, 10. Salida de agua
(tubo de aspiración), 11.
Compuertas planas de salida, en
posición "izadas", 12. Puente grúa para maniobrar compuertas de
salida, 13. Puente grúa para maniobrar
compuertas de entrada.
En la figura siguiente mostramos el esquema de una central de baja caida y alto caudal, como la anterior, pero con grupos generadores denominados "a bulbo", que están totalmente sumergidos en funcionamiento.
Central de baja caída y alto
caudal
1. Embalse, 2. Conducto de
entrada de agua, 3. Compuertas de
entrada "izadas", 4. Conjunto de bulbo con la turbina y el
alternador, 5. Puente grúa de las sala de máquina, 6.
Mecanismo de izaje de las
compuertas de salida, 7.
Compuerta de
salida "izada", 8. Conducto de
salida.
En la figura que sigue se muestra el corte esquemático de una central de caudal mediano y salto también mediano, con la sala de máquinas al pie de la presa.
El agua ingresa por las tomas practicadas en el mismo dique, y es llevada hasta las turbinas por medio de conductos metálicos embutidos en el dique.
Central de caudal y salto medianos
1. Embalse, Toma de agua, 3.
Conducto metálico embutido en la
represa, 4. Compuertas de
entrada en posición de izada, 5. Válvulas de
entrada de agua a turbinas, 6.
Turbina, 7. Alternador, 8.
Puente grúa de la central, 9.
Compuerta de salida "izada", 10. Puente grúa para
izada de la compuerta de
salida, 11. Conducto de
salida.
En la figura siguiente tenemos el esquema de una central de alta presión y bajo caudal. Este tipo de sala de máquinas se construye alejadas de la presa.
El agua llega por medio de una tuberia a presión desde la toma, por lo regular alejada de la central, y en el trayecto suele haber una chimenea de equilibrio.
La alta presión del agua que se presenta en estos casos obliga a colocar válvulas para la regulación y cierre, capaces de soportar el golpe de ariete.
Central de alta presión y bajo
caudal
1. Conducto forzado desde la
chimenea de equilibrio, 2. Válvula de
regulación y cierre, 3. Puente grúa de
sala de válvulas, 4. Turbina, 5.
Alternador, 6. Puente grúa de la sala de máquinas, 7. Compuertas de salida, en posición "izadas", 8. Puente
grúa para las compuertas de
salida, 9. Conducto de salida (tubo de
aspiración).
Turbinas Hidráulicas
Hay tres tipos principales de turbinas hidráulicas:
La rueda Pelton, que es adecuada para saltos grandes
La turbina Francis, adecuada para salto medianos
La de hélice o turbina Kaplan, muy útil en saltos pequeños.
El tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de agua y de la potencia de la turbina.
Esquema de la rueda Pelton
1. Rodete, 2. Cuchara, 3. Aguja,
4. Tobera, 5. Conducto de entrada, 6.
Mecanismo de regulación, 7.
Cámara de salida.
Un chorro de agua, convenientemente dirigido y regulado, incide sobre las cucharas del rodete que se encuentran uniformemente distribuidas en la periferia de la rueda. Debido a la forma de la cuchara, el agua se desvia sin choque, cediendo toda su energía cinética, para caer finalmente en la parte inferior y salir de la máquina. La regulación se logra por medio de una aguja colocada dentro de la tubera.
Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas.
Rodete y
cuchara de una
turbina
Penton.
Turbina
Penton y
alternador.
Para saltos medianos se emplean las turbinas Francis, que son de reacción.
En el dibujo podemos apreciar la forma general de un rodete y el importante hecho de que el agua entre en una dirección y salga en otra a 90º, situación que no se presenta en las ruedas Pelton.
Las palas o álabes de la rueda Francis son alabeadas.
Un hecho también significativo es que estas turbinas en vez de toberas, tienen una corona distribuidora del agua.
Esta corona rodea por completo al rodete. Para lograr que el agua entre radialmente al rodete desde la corona distribuidora existe una cámara espiral o caracol que se encarga de la adecuada dosificación en cada punto de entrada del agua.
El rodete tiene los álabes de forma adecuada como para producár los efectos deseados sin remolinos ni pérdidas adicionales de caracter hidrodinámico.
Turbina Kaplan
Turbina Francis
En los casos en que el agua sólo circule en dirección axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hélice o Kaplan.
Las turbinas Kaplan tienen álabes móviles para adecuarse al estado de la carga.
Esta turbinas aseguran un buen rendimiento aún con bajas velocidades de rotación.
Desarrollo de la energía hidroeléctrica
La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.
La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX y lo que va corrido del actual siglo XXI.
Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.
Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente o de pasada. Una de ellas es la de las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.
A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene el 60 por ciento de su electricidad de centrales hidráulicas. En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento.
Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99 %), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo.
La reprresa de Itaipú es un proyecto conjunto de Brasil y Paraguay sobre las aguas del río Paraná, y su central hidroeléctrica, la mayor del mundo, de la que se obtienen importantes recursos energéticos para ambos países y el conjunto regional. Con una altura de 196 m, y 8 km. de largo, cuenta con 14 vertederos que actúan como cataratas artificiales. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 Mw y es una de las más grandes.
En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados.
Fuentes Internet y mayor información:
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/paginaprincipal.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo1.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo2.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo4a.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo5a.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo5b.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo6.html
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo7.html
Es propiedad: www.profesorenlinea.cl - Registro N° 188.540
Represa de Itaipú.
Central hidroeléctrica
Central hidroeléctrica de Krasnoyarsk, Rusia
Corte transversal de una represa hidroeléctrica
En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una turbina.
En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como «salto geodésico». En su caída entre dos niveles del cauce, se hace pasar el agua por una turbina hidráulica que transmite energía a un generador eléctrico donde se transforma en energía eléctrica.
La energía hidroeléctrica es electricidad generada aprovechando la energía del agua en movimiento. La lluvia o el agua de deshielo, provenientes normalmente de colinas y montañas, crean arroyos y ríos que desembocan en el océano. La energía que generan esas corrientes de agua puede ser considerable, como sabe cualquiera que haya hecho descenso de rápidos.
Este tipo de energía lleva años explotándose. Los agricultores, desde la Grecia antigua han utilizado molinos de agua para moler trigo y hacer harina. Localizados en los ríos, los molinos de agua recogen el agua en movimiento en cubos situados alrededor del molino. La energía cinética del agua en movimiento gira el molino y se convierte en la energía mecánica que mueve el molino.
A finales del siglo XIX, la energía hidroeléctrica se convirtió en una fuente para generar electricidad. La primera central hidroeléctrica se construyó en Niagara Falls en 1879. En
1881, las farolas de la ciudad de Niagara Falls funcionaban mediante energía hidroeléctrica. En 1882, la primera central hidroeléctrica del mundo comenzó a funcionar en Estados Unidos en Appleton, Wisconsin.
Una central hidroeléctrica clásica es un sistema que consiste en tres partes: una central eléctrica en la que se produce la electricidad; una presa que puede abrirse y cerrarse para controlar el paso del agua; y un depósito en que se puede almacenar agua. El agua de detrás de la presa fluye a través de una entrada y hace presión contra las palas de una turbina, lo que hace que éstas se muevan. La turbina hace girar un generador para producir la electricidad. La cantidad de electricidad que se puede generar depende de hasta dónde llega el agua y de la cantidad de ésta que se mueve a través del sistema. La electricidad puede transportarse mediante cables eléctricos de gran longitud hasta casas, fábricas y negocios.
La energía hidroeléctrica proporciona casi un quinto de la electricidad de todo el mundo. China, Canadá, Brasil, Estados Unidos y Rusia fueron los cinco mayores productores de este tipo de energía en 2004. Una de las centrales hidroeléctricas de mayor tamaño del mundo se encuentra en los Tres Cañones sobre el río Yangtsé de China. El depósito de estas instalaciones empezó a llenarse en 2003, pero no se espera que la central esté en pleno funcionamiento hasta 2009. La presa mide 2,3 kilómetros de ancho y 185 metros de alto.
La central hidroeléctrica de mayor tamaño de los Estados Unidos se encuentra junto a la presa Grand Coulee, sobre el río Columbia, en la zona norte del estado de Washington. Más del 70 por ciento de la electricidad producida en este estado proviene de centrales hidroeléctricas.
La energía hidroeléctrica es la que genera electricidad de forma más barata en la actualidad. Esto se debe a que, una vez que la presa se ha construido y se ha instalado el material técnico, la fuente de energía (agua en movimiento) es gratuita. Esta fuente de energía es limpia y se renueva cada año a través del deshielo y las precipitaciones.
Además, este tipo de energía es fácilmente accesible, ya que los ingenieros pueden controlar la cantidad de agua que pasa a través de las turbinas para producir electricidad según sea necesario. Lo que es más, los depósitos pueden ofrecer oportunidades recreativas, tales como zonas de baño y de paseo en barca.
Sin embargo, la construcción de presas en los ríos puede destruir o afectar a la flora y la fauna y otros recursos naturales. Algunos peces, como el salmón, podrían encontrarse con la imposibilidad de nadar río arriba para desovar. Las últimas tecnologías, como las escaleras de peces, ayudan a los salmones a pasar por encima de las presas y a entrar en zonas de desove a contracorriente, pero la presencia de las presas hidroeléctricas cambia sus patrones migratorios y perjudica a las poblaciones de peces. Las centrales hidroeléctricas también pueden provocar la disminución de los niveles de oxígeno disuelto en el agua, lo que resulta dañino para los hábitats fluviales.
1 Características de una central hidroeléctrica 2 Potencia de una central hidroeléctrica 3 Tipos de centrales hidroeléctricas
o 3.1 Según su concepción arquitectónica o 3.2 Según su régimen de flujo o 3.3 Según su altura de caída del agua o 3.4 Otros tipos de centrales hidroeléctricas
4 Partes de una central hidroeléctrica 5 Funcionamiento 6 Impactos ambientales potenciales
o 6.1 Manejo de la cuenca hidrográfica o 6.2 Otros impactos ambientales
7 Beneficio
8 Véase también 9 Referencias 10 Bibliografía 11 Enlaces externos
Características de una central hidroeléctrica[
Central hidroeléctrica en Grandas de Salime (Asturias,España)
Casa de máquinas de la central hidroeléctrica del Guavio, Colombia
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad, son:
La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.
La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos megavatios, como en el caso de las centrales minihidráulicas, hasta decenas de miles, como en los casos de la represa de Itaipú, entre Brasil y Paraguay, que tiene una potencia de 14 000 MW, o la presa de las Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22 500 MW.
Las centrales hidroeléctricas y las centrales térmicas —que usan combustibles fósiles— producen la energía eléctrica de una manera muy similar. En ambos casos la fuente de energía es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador eléctrico, que es el que produce la electricidad. Una central térmica usa calor para, a partir de agua, producir el vapor que acciona las paletas de la turbina, en contraste con la planta hidroeléctrica, que usa directamente la fuerza del agua para accionar la turbina.
Las centrales hidroeléctricas permiten, además, disminuir los gastos de los países en combustibles fósiles. Por ejemplo, el Proyecto Hidroeléctrico Palomino,1 ubicado en la República Dominicana, le ahorrará al país alrededor de 400 000 barriles de petróleo al año.
Los tipos de turbinas que hay para la transformación de energía mecánica en energía electríca son Francis, Turgo, Kaplan y Pelton.
Potencia de una central hidroeléctrica[editar]
La potencia de una central hidroeléctrica se mide generalmente en megavatios (MW) y se calcula mediante la fórmula siguiente:
donde:
Pe = potencia en vatios (W) ρ = densidad del fluido en kg/m³ ηt = rendimiento de la turbina hidráulica (entre 0.75 y 0.94) ηg = rendimiento del generador eléctrico (entre 0.92 y 0.97) ηm = rendimiento mecánico del acoplamiento turbina alternador (0.95/0.99) Q = caudal turbinable en m³/s H = desnivel disponible en la presa entre aguas arriba y aguas abajo, en metros
En una central hidroeléctrica se define:
Potencia media: potencia calculada mediante la fórmula de arriba considerando el caudal medio disponible y el desnivel medio disponible.
Potencia instalada: potencia nominal de los grupos generadores instalados en la central.
Tipos de centrales hidroeléctricas[editar]
Según su concepción arquitectónica[editar]
Centrales al aire libre, al pie de la presa, o relativamente alejadas de esta. Están conectadas por medio de una tubería a presión.
Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio de túneles, tuberías a presión, o por la combinación de ambas.
Represa de Itaipú, Brasil y Paraguay. La segunda central hidroeléctrica por potencia instalada,
después de la Presa de las Tres Gargantas, en China.2
Según su régimen de flujo[editar]
Central Hidroeléctrica Simón Bolívar (Venezuela).
Centrales de agua fluyente:También denominadas «centrales de filo de agua» o «de pasada», utilizan parte del flujo de un río para generar energía eléctrica. Operan de forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua al no disponer de embalse. Turbinan el agua disponible en el momento limitadas por la capacidad instalada. En estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el río tiene una pendiente fuerte, u horizontal, cuando la pendiente del río es baja.
Centrales de embalse:Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica. Utilizan un embalse para almacenar agua e ir graduando el caudal que pasa por la turbina. Es posible generar energía durante todo el año si se dispone de reservas suficientes. Requieren una inversión mayor.
Centrales de regulación:Almacenan el agua que fluye por el río capaz de cubrir horas de consumo.
Centrales de bombeo o reversibles:Una central hidroeléctrica reversible es una central hidroeléctrica que, además de poder transformar la energía potencial del agua en electricidad, tiene la capacidad de hacerlo a la inversa, es decir, aumentar la energía potencial del agua (por ejemplo subiéndola a un embalse) consumiendo para ello energía eléctrica. De esta manera puede utilizarse como un método de almacenamiento de energía (una especie de batería gigante). Están concebidas para satisfacer la demanda energética en horas pico y almacenar energía en horas valle.Aunque lo habitual es que esta centrales turbinen/bombeen el agua entre dos embalse a distinta altura, existe un caso particular llamado centrales de bombeo puro, en las que el embalse superior se sustituye por un gran depósito cuya única aportación de agua es la que se bombea del embalse inferior.
Según su altura de caída del agua[editar]
Centrales de alta presiónQue corresponden con el high head, y que son las centrales de más de 200 m de desnivel, por lo que solían equiparse con turbinas Pelton.
Centrales de media presiónSon las centrales con un desnivel de 20 a 200 m, siendo dominante el uso de turbinas Francis, aunque también se pueden usar turbinas Kaplan.
Centrales de baja presión
Que corresponden con el low head, son centrales con desniveles de agua de menos de 20 m; habitualmente utilizan turbinas Kaplan.
Centrales de muy baja presiónSon centrales correspondientes equipadas con nuevas tecnologías, pues a partir de un cierto desnivel, las turbinas Kaplan no son aptas para generar energía. Serían en inglés las very low head, y suelen situarse por debajo de los 4 m.
Otros tipos de centrales hidroeléctricas[editar]
Centrales mareomotricesArtículo principal: Energía mareomotriz
Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costeras donde las diferencias entre las mareas son amplias y las condiciones morfológicas de la costa permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.
Centrales mareomotrices sumergidas.Utilizan la energía de las corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaña se implementó la primera de estas centrales a nivel experimental.
Centrales que aprovechan el movimiento de las olas.
Este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80. A inicios de agosto de 1995, el Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY) construyó la primera central que utiliza la energía de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central era de 2 MW, pero fue destruida un mes más tarde por un temporal.
Partes de una central hidroeléctrica[editar]
Tubería forzada y/o canal Presa Turbina hidráulica Generador eléctrico Transformador Líneas eléctricas Compuertas y válvulas hidráulicas Rejas y limpia rejas Embalse Casa de turbinas Río
Funcionamiento[editar]
Turbina hidráulica y generador eléctrico.
El tipo de funcionamiento de una central hidroeléctrica puede variar a lo largo de su vida útil. Las centrales pueden operar en régimen de:
generación de energía de base; generación de energía en períodos
de punta. Estas a su vez se pueden dividir en: centrales tradicionales; centrales reversibles o de
bombeo.
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región, o país, tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que se destacan:
tipos de industrias existentes en la zona y turnos que estas realizan en su producción;
tipo de cocina doméstica que se utiliza más frecuentemente;
tipo de calentador de agua que se permite utilizar;
la estación del año; la hora del día en que se considera la
demanda.
La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda; así, a medida que aumenta la potencia demandada deberá incrementarse el caudal turbinado, o iniciar la generación con unidades adicionales en la misma central, e incluso iniciando la generación
en centrales reservadas para estos períodos.
Impactos ambientales potenciales[editar]
Los potenciales impactos ambientales de los proyectos hidroeléctricos son siempre significativos. Sin embargo, existen muchos factores que influyen en la necesidad de aplicar medidas de prevención en todo.
Principalmente:La construcción y operación de la represa y el embalse constituyen la fuente principal de impactos del proyecto hidroeléctrico.3 Los proyectos de las represas de gran alcance pueden causar cambios ambientales irreversibles en una área geográfica muy extensa. Durante la última década han aumentado las críticas a estos proyectos. Los críticos más severos sostienen que los costos sociales, ambientales y económicos de estas represas pesan más que sus beneficios y que, por lo tanto, no se justifica la construcción de las represas grandes. Otros mencionan que, en algunos casos, los costos ambientales y sociales puede ser evitados o reducidos a un nivel aceptable si se evalúan cuidadosamente los problemas potenciales y se implantan medidas correctivas, que son costosas.
Algunas presas presentan fallos o errores de construcción como es el caso de la presa de Sabaneta,4 ubicada en la provincia de San Juan, República Dominicana. Esta presa ha presentado grandes inconvenientes en las temporadas ciclónicas pasadas, producto de su poca capacidad de desagüe y también a que su dos vertederos comienzan a operar después que el embalse está lleno.
El área de influencia de una represa se extiende desde los límites superiores del embalse hasta los estuarios, las zonas costeras y costa afuera, e incluyen el embalse, la represa y la cuenca del río aguas abajo. Hay impactos ambientales directos asociados con la construcción de la represa (por ejemplo, el polvo,
la erosión, problemas con el material prestado y con los desechos), pero los impactos más importantes son el resultado del embalse del agua, la inundación de la tierra para formar el embalse, y la alteración del caudal de agua aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos directos en los suelos, la vegetación, la fauna y las tierras silvestres, la pesca, el clima y la población humana del área.
Los efectos indirectos de la represa incluyen los que se asocian con la construcción, el mantenimiento y el funcionamiento de la represa (por ejemplo, los caminos de acceso, los campamentos de construcción o las líneas de transmisión de energía) y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales que posibilita la represa.
Además de los efectos directos e indirectos de la construcción de la represa sobre el medio ambiente, se deberán considerar los efectos del medio ambiente sobre la represa. Los principales factores ambientales que afectan el funcionamiento y la vida de la represa son aquellos que se relacionan con el uso de la tierra, el agua y los otros recursos en las áreas de captación aguas arriba del reservorio (por ejemplo, la agricultura, la colonización o la deforestación) que pueden causar una mayor acumulación de limos, y cambios en la cantidad y calidad del agua del reservorio y del río.
Manejo de la cuenca hidrográfica[editar]Es un fenómeno común ver el aumento en la presión sobre las áreas altas encima de la represa, como resultado del reasentamiento de la gente de las áreas inundadas y la afluencia incontrolada de los recién llegados al área. Se degrada el medio ambiente del sitio, la calidad del agua se deteriora, y las tasas de sedimentación del reservorio aumentan, a raíz de la deforestación para la agricultura, la presión sobre los pastos, el uso de químicos agrícolas, y la tala de los árboles para la obtención de madera o leña. Asimismo, el uso del terreno de la cuenca alta afecta la calidad y cantidad del agua que ingresa al río. Por eso, es
esencial que los proyectos de las represas sean planificados y manejados considerando el contexto global de la cuenca del río y los planes regionales de desarrollo, incluyendo tanto las áreas superiores de captación, aguas arriba de la represa y la planicie de inundación, como las áreas de la cuenca hidrográfica, aguas abajo.
Otros impactos ambientales[editar]Los proyectos hidroeléctricos implican necesariamente la construcción de líneas de transmisión para transportar la energía a los centros de consumo.
Beneficio[editar]
Represa Yacyretá, Argentina - Paraguay.
El beneficio obvio del proyecto hidroeléctrico es la energía eléctrica, la misma que puede apoyar el desarrollo económico y mejorar la calidad de la vida en el área servida. Los proyectos hidroeléctricos requieren mucha mano de obra y ofrecen oportunidades de empleo. Los caminos y otras infraestructuras pueden dar a los pobladores mayor acceso a los mercados para sus productos, escuelas para sus hijos, cuidados de salud y otros servicios sociales.
Además, la generación de la energía hidroeléctrica proporciona una alternativa a la quema de los combustibles fósiles, o la energía nuclear, que permite satisfacer la demanda de energía sin producir agua caliente, emisiones atmosféricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de CO2.
Si el reservorio es realmente una instalación de usos múltiples —es decir, si los diferentes propósitos declarados en
el análisis económico no son mutuamente inconsistentes—, los otros beneficios pueden incluir el control de las inundaciones y la provisión de un suministro de agua más confiable y de más alta calidad para el riego y para su uso doméstico e industrial.
La intensificación de la agricultura localmente mediante el uso del riego puede, a su vez, reducir la presión que existe sobre los bosques primarios, los hábitats intactos de la fauna, y las áreas en otras partes que no sean adecuadas para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y posibilidades para producción agrícola en el área del reservorio que pueden más que compensar las pérdidas sufridas por estos sectores debido a su construcción.
Véase también[editar]
Central minihidráulica Energía hidráulica Generación de energía eléctrica Proyecto hidroeléctrico Turbina hidráulica
Referencias[editar]
1. Volver arriba ↑ «Complejo Hidroeléctrico Palomino».
2. Volver arriba ↑ «Itaipu é a maior hidrelétrica do mundo em geração de energia». Globo.com (en portugués). 20 de enero de 2011. Consultado el 9 de diciembre de 2011.
3. Volver arriba ↑ Libro de Consulta para Evaluación Ambiental (Volumen I, II y III). Trabajos Técnicos del Departamento de Medio Ambiente del Banco Mundial
4. Volver arriba ↑ Complejo Hidroeléctrico Sabaneta
Bibliografía[editar]
MATAIX, Claudio. Turbomáquinas Hidráulicas.
CAPUTO, Carmelo. Gli Impianti convertitori di Energía.
Manuale dell'Ingegnere. Edición 81. Editado por Ulrico Hoepli, Milano, 1987. ISBN 88-203-1430-4
Handbook of Applied Hydraulics. Library of Congress Catalog Card Number 67-25809.
Engenharia de Recursos Hídricos. Ray K.Linsley & Joseph B. Franzini. Editora da Universidade de Sao Paulo e Editora McGraw-Hill do Brasil, Ltda. 1978.
Handbook of Applied Hydrology. A Compendium of Water-resources Tecnology. Ven Te Chow, Ph.D., Editor in Chief. Editora McGraw-Hill Book Company. ISBN 07-010774-2. 1964.
Hidráulica de los Canales Abiertos. Ven Te Chow. Editorial Diana, México, 1983. ISBN 968-13-1327-5
Enlaces externos[editar]
Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Central hidroeléctrica.
Wikilibros alberga un libro o manual sobre Impactos ambientales/Proyectos hidroeléctricos.
Endesa Educa: Central hidroeléctrica.