Planificacion

La energía hidráulica La energía hidráulica se obtiene de la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. Dichas turbinas o ruedas, a su vez, provocan un movimiento cinético de rotación, que se transmite a un generador eléctrico, y éste produce energía eléctrica. A la energía que proviene del agua se le llama Energía Hidráulica, y del sitio de dónde se obtiene, Central Hidroeléctrica.

CENTRAL HIDROELECTICA: Las centrales hidroeléctricas son estaciones desde las cuales se aprovecha la energía de un salto de agua para convertirlo en energía eléctrica. Hay diferentes tipos de centrales, dependiendo del servicio que den en el consumo global de la red.

La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.

Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energía potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.

Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes:

a. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.

b. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.

c. 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.

d. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.

e. Las obras de ingenieria necesarias para aprovechar la energía hidraúlica tienen una duración considerable.

f. 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.

Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas:

a. Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos.

b. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía.

c. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas.

d. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.

Tipos de centrales

• Centrales de base. Son las que están destinadas a suministrar energía eléctrica de manera continua. Tienen una potencia elevada y normalmente son las centrales nucleares, las grandes centrales térmicas y las centrales hidráulicas.

• Centrales de punta. Proyectadas para cubrir demandas de energía en las horas punta. Trabajan en paralelo con las centrales de base.

• Central de reserva. Tienen por objeto sustituir total o parcialmente la producción de una central base, en caso de avería o reparación.

• Centrales de bombeo. Son centrales hidroeléctricas que aprovechan la energía sobrante en las horas valle, para bombear agua a un embalse superior y en las horas punta la aprovechan para dar energía en la red.

Componentes de una central hidroeléctrica

Los elementos más característicos de una central son la presa, los conductos de agua, la sala de máquinas, los transformadores y el parque de distribución.

La presa. Es una construcción, normalmente de hormigón, que se alza sobre el suelo del río y perpendicular a su dirección, con la finalidad de retener el agua, para elevarla a un nivel suficiente y formar un embalse. Dependiendo de las características orográficas y de su emplazamiento, se escogerá entre una configuración u otra.

Hay 4 tipos diferentes de presas, y son los siguientes:

 De gravedad, que retienen el agua gracias al tipo de materiales empleados, como mampostería u hormigones.

 De contrafuerte, formadas por una pared impermeable situada aguas arriba, y contrafuertes resistentes para su estabilidad, situados aguas abajo.

 De arco-bóveda, que aprovechan el efecto transmisor del arco para transferir los empujes del agua al terreno.

 De tierra o escollera, con un núcleo de material arcilloso, que a veces es tratado químicamente o con inyecciones de cemento.

Los conductos de agua.

Las presas tienen unas compuertas que permiten regular el caudal y están protegidas por un enrejado metálico para evitar la entrada de elementos sólidos. Pero las presas, también cumplen la función de regular el caudal de los ríos, por tanto, deben ser capaces de permitir la evacuación del agua sin necesidad de que pase por las turbinas. Para esto utiliza unos rebosadores equipados con compuertas, y a pie de presa se construyen unos elementos amortiguadores de la energía adquirida por el agua cuando cae. En la parte más honda de la presa, están los desagües, que permiten el vaciado de todo el embalse a fin de realizar diferentes tareas.

La sala de máquinas.

Es donde están situadas las máquinas motrices de la central. En función de la altura del salto y del caudal de agua se utilizan diferentes tipos de turbinas. Las más importantes son las: Pelton, Francis y Kaplan.

El estudio de éstas lo veremos en el capítulo 3.2 de este mismo trabajo.

Parque de distribución.

La tensión obtenida es igual o inferior a 20kV. Con los transformadores se eleva a la tensión adecuada para su transporte. En el parque de distribución, la central se conecta a la red de transporte. Este transporte se realiza mediante las líneas de alta tensión.

La mayoría de las centrales están interconectadas a través de la red de transporte, por tanto, han de estar sincronizadas para tal que sus aportaciones de energía sean compatibles.

Tipos de centrales hidroeléctricas

Se pueden clasificar bajo varios argumentos, como características técnicas, peculiaridades del asentamiento y condiciones de funcionamiento. En primer lugar, hay que distinguir las que utilizan el agua según discurre normalmente por el cauce de un río, y aquellas otras a las que ésta llega, convenientemente regulada, desde un lago o pantano. Se denominan:

 Centrales de agua fluente: Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella, para accionar las turbinas hidráulicas. No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando el caudal suministrado según las estaciones del año. En la temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su potencia máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca, la potencia disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del estío. Su construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un desnivel constante en la corriente de agua.

 Centrales de agua embalsada: Se alimenta del agua de grandes lagos o de pantanos artificiales, conseguidos mediante la construcción de presas. El embalse es capaz de almacenar los caudales de los ríos afluentes, llegando a elevados porcentajes de captación de agua en ocasiones. Esta agua es utilizada según la demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas.

• Centrales de regulación: Tienen la posibilidad de almacenar volúmenes de agua en el embalse, que representan periodos más o menos prolongados de aportes de caudales medios anuales. Prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, ya que el almacenamiento es continuo, regulando de modo conveniente para la producción. Se adaptan bien para cubrir horas punta de consumo.

• Centrales de bombeo: Se denominan 'de acumulación'. Acumulan caudal mediante bombeo, con lo que su actuación consiste en acumular energía potencial. Pueden ser de dos tipos, de turbina y bomba, o de turbina reversible. La alimentación del generador que realiza el bombeo desde aguas abajo, se puede realizar desde otra central hidráulica, térmica o nuclear. No es una solución de alto rendimiento, pero se puede admitir como suficientemente rentable, ya que se compensan las pérdidas de agua o combustible.

 Centrales de Alta presión: Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los 200 metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeños, 20 m3/s por máquina. Situadas en zonas de alta montaña, aprovechan el agua de torrentes, por medio de conducciones de gran longitud. Utilizan turbinas Pelton y Francis.

 Centrales de Media presión: Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200-20 metros aproximadamente. Utilizan caudales de 200m3/s por turbina.

En valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son Francis y Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes.

 Centrales de Baja presión: Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un caudal que puede superar los 300m3/s. Las turbinas utilizadas son de tipo Francis y especialmente Kaplan.

Turbinas

Las turbinas extraen energía de un flujo mientras que las bombas hidráulicas adicionan energía (carga total) al flujo que la circula. El conjunto de álabes ajustados al eje de la turbina o bomba recibe el nombre de rodete

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