Teoria de Energias Alternativas

1. ELEMENTOS DE UNA CENTRAL DE AGUA FLUYENTE.

• AZUD: Consiste en un muro transversal al curso del río, que sirve para retener el agua en el cauce, produciendo un remanso, pero sin producir una elevación notable del nivel. El remanso se utiliza para desviar el agua necesaria para el funcionamiento de la turbina.  

El azud debe resistir el empuje del agua con su propio peso. Para ello se utilizan distintos tipos:  

• Azud de tierra: Posee un alma de hormigón que retiene al montículo realizado con tierra debidamente prensada. Únicamente se puede utilizar en el caso de pequeñas corrientes.
• Azud de escollera: Es similar al de tierra, pero el montículo que cubre al alma está compuesto por rocas de escollera. Este tipo de azud soporta mejor la fuerza del agua.
• Azud de hormigón: Compuesto por bloques de hormigón fundido con el perfil necesario para retener el agua y dejarla pasar por encima formando una película laminar. Se sujetan con su propio peso.
• Azud neumático: Consiste en una barrera de neopreno que se puede hinchar y deshinchar a voluntad, reteniendo más o menos agua en función de la necesidad de agua a turbinar.    

• TOMA: La toma consiste en un ensanchamiento, al inicio del canal de derivación, que facilita la entrada del agua retenida por el azud o la presa. Se diseña para que las pérdidas de agua sean mínimas y dispone de rejillas para evitar que entren sólidos al canal. También puede tratarse de tomas sumergidas, cuando el agua se extrae del remanso por debajo de su nivel.  

• CANAL DE DERIVACIÓN: Es el encargado de trasladar el agua desde el azud o presa, a través de la toma, hasta la cámara de carga. Normalmente no se encuentra presurizado, por lo que el agua que lo atraviesa dispone de una lámina libre en contacto con el aire. Pueden ser de dos tipos diferentes:  

• Canal de cielo abierto: Pueden tener a su vez tres secciones distintas: rectangular, cuando se trata de canales labrados en la roca; circular; y trapezoidal, cuando el canal se realiza sobre tierra.

• Canal enterrado: Fundamentalmente cuando son túneles que atraviesan montañas. Suelen ser de sección circular.  

• CÁMARA DE CARGA: Depósito al final del canal de derivación, del cual arranca la tubería forzada. A veces se utiliza como depósito final de regulación, aunque sólo dispone de volumen suficiente para arrancar la turbina sin intermitencias. Si la central para, el agua es vertida por la cámara de carga a través de un aliviadero y encauzamiento, que la devuelven al río, aguas debajo de la central.  

El diseño de la toma de agua en esta cámara también es importante, sobre todo a la hora de evitar el arrastre de lodos del fondo (toma demasiado profunda), y las turbulencias sobre la superficie, que provocan un aumento en las pérdidas de carga (toma demasiado superficial). En cualquier caso, la toma debe disponer de un enrejillado automático que no permita la entrada de sólidos hacia la turbina, evitando posibles averías y alargando los plazos de mantenimiento.  

• TUBERÍA FORZADA: Esta conducción lleva el agua desde la cámara de carga hasta la propia turbina, salvando el desnivel necesario. Se encuentra sometida a presión, por lo que tendrá el timbrado suficiente para soportar la presión producida por la columna de agua y la sobrepresión que podría producir el golpe de ariete correspondiente al cierre rápido de la válvula de alimentación de la turbina (en caso de una parada de emergencia, por ejemplo).  

La tubería puede ser de acero, fundición dúctil, fibrocemento o plástico reforzado con fibra de vidrio. Puede ir enterrada o ser aérea (dependiendo de la orografía del terreno. Es necesario dotarla de juntas de dilatación, previniendo el aumento de temperatura en verano (en las aéreas): Las enterradas se colocan sobre lecho de arena y no necesitan junta de dilatación.

• EDIFICIO DE LA CENTRAL: Dentro de este edificio se ubican las turbinas con sus correspondientes bancadas, Los generadores eléctricos, que se encuentran unidos a las turbinas, los cuadros eléctricos, los sistemas de control, etc.  

Las bancadas de las turbinas disponen de las conducciones que acceden a las turbinas y al canal de descarga.  

• CANAL DE DESCARGA: La turbina, para su correcto funcionamiento, debe evacuar el agua de su interior, una vez que la ha hecho girar. Para ello descarga sobre un canal situado a cota algo superior a la del río (aguas debajo de la central). De esta forma se facilita la descarga y se consigue laminar un caudal de agua que sale de la turbina en condiciones turbulentas.  

• ELEMENTOS DE CIERRE: Es necesaria la instalación de dispositivos que aíslen la turbina, así como los órganos de gobierno correspondientes, en caso de parada de la central, para labores de limpieza, mantenimiento o, simplemente, en caso de parada de emergencia.

Entre ellos podemos destacar las autoguías (con saltos grandes) o las compuertas (con saltos pequeños), que cierran el acceso de agua a la toma. También se incluyen en este apartado los sistemas de válvulas, hoy en día, casi todas motorizadas.

2. TIPOS DE CENTRALES A PIE DE PRESA. COMPUERTAS.

Se suelen situar en embalses existentes o por construir, cuyo fin es distinto al del aprovechamiento energético, sino que se utilizan para regular el cauce del río, o para extraer agua para abastecimiento humano, industrial o agrícola.  

En estos casos, se puede instalar una central en el pie de la presa, siendo los caudales a turbinar, los excedentes o los necesarios para el consumo. Sin embargo, cuando no hay necesidades, también se puede turbinar el caudal de servidumbre, caudal mínimo imprescindible que debe transcurrir por el cauce del río.  

El elemento encargado de retener el agua y producir una elevación considerable de su nivel es la presa. Existen dos tipos de presas:  

• Presa de gravedad

Resiste el empuje del agua gracias a la resistencia que ofrece su propio peso. Lógicamente se encuentran semienterradas, a modo de cimentación y su volumen y peso suele ser muy grande. Pueden adaptarse a la forma deseada para definir el embalse de agua.    

• Presa de arco o bóveda: Cuando la orografía lo permite, se puede diseñar una presa “apoyada” entre dos promontorios situados en sus extremos. En este caso, se configura su estructura en forma de arco, de manera que los esfuerzos recogidos por el empuje del agua se transmitan a dichos promontorios. Este tipo de presa es más esbelta y ligera, por lo que su coste es siempre menor. Sin embargo, no puede adaptarse a una forma concreta y su utilización se encuentra condicionada a la existencia de ambas elevaciones montañosas.  

Para conseguir una correcta regulación de la minicentral a pie de presa y con el objetivo de nunca llegar al colapso estructural de la presa (ello provocaría una importante catástrofe), se requiere incorporar a la estructura de la presa aliviaderos de superficie y desagües de fondo y medio fondo. Estos elementos tienen por misión retener o soltar agua, según los requerimientos del momento (meteorología, capacidad del embalse, aporte de agua elevado, etc).  

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