ENERGÍA HIDRÁULICA

ENERGÍA HIDRÁULICA La energía hidráulica es la energía que tiene el agua cuando se mueve a través de un cauce (energía cinética) o cuando se encuentra embalsada a cierta altura (energía potencial). Cuando se deja caer el agua, la energía potencial se transforma en energía cinética (velocidad), que puede ser aprovechada para diversos fines. Se trata de una energía renovable.

HISTORIA

ANTES Norias, molinos…

AHORA Centrales hidroeléctricas

HISTORIA Desde la antigüedad, el ser humano aprendió a utilizar este tipo de energía. Para ello empleó diferentes ingenios (ruedas hidráulicas), que fueron evolucionando con objeto de obtener el máximo rendimiento posible. Desde, aproximadamente, el año 100 a.C. hasta casi finales del siglo XIX, toda la energía hidráulica se transformaba en energía mecánica que, posteriormente, tenía aplicaciones específicas en norias, molinos de grano, fraguas y forjas, industrias textiles, etc. A partir de principios del siglo XX se empleó también para la obtención de electricidad. La primera central hidráulica para esta aplicación se construyó en el año 1882 en Estados Unidos, para alimentar 250 lámparas eléctricas (inventadas por Edison). Actualmente, prácticamente toda la energía hidráulica se emplea para la obtención de electricidad.

ENERGÍA HIDRÁULICA GRÁFICOS

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CENTRAL HIDROELÉCTRICA

TRANSFORMACIONES DE ENERGÍA en una central hidroeléctrica : Energía potencial (embalse de agua)  Energía cinética del agua (tuberías)  Energía cinética de rotación (turbina)  Energía eléctrica (alternador)

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/hidraulica/central_hidroelectrica.swf http://www.oni.escuelas.edu.ar/2001/neuquen/poderdelrio/Animacion%20de%20represa.htm

COMPONENTES DE UN CENTRO HIDROELÉCTRICO

COMPONENTES DE UN CENTRO HIDROELÉCTRICO Embalse. Representa la totalidad del agua acumulada. Para ello dispone de un muro grueso de hormigón, denominado presa, cuya función es la de retener el agua. Básicamente existen dos tipos: Presa de gravedad. Con su peso contrarresta el empuje del agua. Suele ser recta o un poco cóncava (por el lado del agua). Su sección transversal es triangular, formando un ángulo recto entre la base y el lado del embalse. Su construcción resulta cara. Presa de bóveda. Trabaja de manera que el empuje del agua lo transmite a las laderas de la montaña. Suele ser convexa, de tal manera que, cuanto más empuja el agua del embalse, más se “clavan” los lados de la presa en las laderas de la montaña. Esta característica reduce el tamano de la presa, por lo que su construcción es más barata para la misma solidez que el caso anterior.

Presa de gravedad

Presa de bóveda

Conductos de agua. Existen dos tipos de conductos: Compuertas. Tienen como misión evacuar el agua que hay en el embalse sin que pase por la sala de máquinas (turbinas). Se utilizan cuando es necesario soltar agua por razones de riego o seguridad (lluvias excesivas). Tuberías de conducción. Permiten transportar el agua desde el embalse hasta las turbinas. Hay dos partes importantes: 1. La toma de agua, que suele estar colocada a 1/3 de altura de la presa con objeto de que los fangos, piedras y materiales diversos que arrastra el agua queden depositados en el fondo y no sean arrastrados a las turbinas, que se podrían romper. Además, suele disponer de una rejilla para evitar que se introduzcan en la tubería ramas, troncos, etc. 2. La chimenea de equilibrio, que consiste en un pequeño depósito, conectado a las tuberías de conducción, en el que hay agua acumulada. Con ello se evitan las variaciones de presión, cuando se regula el caudal de salida.

Compuertas

Tuberías

COMPONENTES DE UN CENTRO HIDROELÉCTRICO Sala de máquinas. En la sala de máquinas se encuentran dos elementos muy importantes: Las turbinas, cuya función es la de transformar la energía cinética del agua en energía mecánica de rotación. En la actualidad, las turbinas más empleadas son la Kaplan (con rendimientos bastante altos) y la Pelton mejorada. Alternador. En las turbinas Pellton, el alternador suele estar solidario al eje de la turbina, ya que la velocidad de giro de aquel se puede regular colocando más o menos chorros. Las turbinas Kaplan suelen girar muy rápidamente, razón por la que es necesario intercalar un reductor de velocidad entre turbina y alternador.

Turbina y alternador/generador

COMPONENTES DE UN CENTRO HIDROELÉCTRICO Transformadores y líneas de transporte. Los transformadores se encargan de elevar la tensión de salida de los alternadores (que normalmente es de unos 20000 V) hasta 400000 V, que suele ser la tensión utilizada para transportar la corriente entre puntos distantes. Si la central está conectada a la red nacional (que es lo lógico), debe estar sincronizada al conjunto de la red para que su aportación se sume a la de otras.

Transformador y líneas de transporte

TIPOS DE CENTRALES

TIPOS DE CENTRALES: Según la potencia que sean capaces de generar, se clasifican en minicentrales y grandes centrales hidroeléctricas. Minicentrales. Su potencia es menor de 10 MW. Históricamente han sido la base de producción de electricidad en pequeños pueblos y en empresas que se situaron próximas a los ríos. Grandes centrales o centrales hidroeléctricas. Su potencia es superior a los 10MW. Se sitúan en las cuencas de los ríos con caudales grandes. Existen dos tipos de centrales: de bombeo puro y bombeo mixtas.

TIPOS DE CENTRALES: Centrales de bombeo puro. Disponen de dos embalses (el inferior es natural y muy pequeño). Durante las horas de máxima demanda de energía eléctrica funcionan como cualquier central. Cuando la demanda de energía es baja, se aprovecha la energía eléctrica sobrante, de esta central u otras centrales térmicas o nucleares, para bombear agua del embalse inferior al superior. Para poder obtener agua del embalse superior es necesario haberla bombeado previamente, ya que por ahí no pasa ningún río. Es decir, el embalse superior hace las veces de depósito. Centrales de bombeo mixtas. Pueden producir energía indistintamente con o sin bombeo previo. No se necesita bombear agua al embalse superior para producir energía, pues este embalse es alimentado por el cauce del río. Solamente cuando haya un excedente de energía eléctrica y el embalse superior disponga de poco agua, debido a que en ese momento el caudal del río sea pequeño, se puede bombear agua del embalse inferior al superior.

TIPOS DE MINICENTRALES Centrales de agua fluyente: Aprovechamiento de un caudal determinado de agua circulante, que es captado por un azud y transportado hasta la central. Centrales de pie de presa: Aprovechando el desnivel creado por un embalse. Centrales de canal de riego: Aprovechando el desnivel existente en el canal.

Minicentrales Sin o con pequeño impacto medioambiental

VENTAJAS & INCONVENIENTES

VENTAJAS Es un recurso inagotable. Es uno de los sistemas de producción energética más limpios que existen, ya que no se emiten humos ni residuos a la atmósfera. Los embalses permiten regular el caudal de los ríos, evitando inundaciones e incluso desgracias personales y materiales en caso de lluvias abundantes o torrenciales. Contribuyen a almacenar agua que, posteriormente, será aprovechada para consumo humano y riegos. Permite realizar actividades de recreo (remo, bañarse, etc). Se aprovecha en el mismo lugar que se produce. La energía que se genera en una central siempre suele ser la misma.

INCONVENIENTES Al construir la presa y el embalse se anegan extensiones fértiles de terreno o pueblos enteros y se trastoca la vegetación y la fauna autóctona (en ocasiones el embalse puede llegar a medir hasta 400 km de largo). Ejemplo: salmones… El agua embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y demás propiedades del agua que fluye por el río. Los sedimentos se acumulan en el embalse empobreciéndose de nutrientes el resto de río hasta la desembocadura. Dependen de los factores climáticos (meteorología). Las energías renovables se transforman en energía eléctrica, y esta no se puede almacenar. La construcción de una central cuesta mucho dinero, es una gran inversión, que puede no salir rentable si los combustibles fósiles están más baratos. Estudio de la energía renovable menor que estudio de los combustibles fósiles (más desarrollados, aprox. 200 años funcionando)

MEQUINENZA, central hidroeléctrica aragonesa El pueblo de Mequinenza destaca por ser un centro productor de energía eléctrica. En el año 1966 se terminó de construir el embalse, cuyo volumen es de 1530 Hm3 y que inunda una superficie de 7720 Ha, junto a una presa de gravedad de 81m de altura. Enterró algunas explotaciones no demasiado rentables y el antiguo pueblo, por lo que se construyó uno nuevo a cargo de la empresa productora de electricidad. El embalse sustenta la mayor central hidroeléctrica aragonesa, 324 MW de potencia activa, que en el año 1998 alcanzó una producción superior a los 743 GWH, el 21,20% del total aragonés producido por este origen. Esta producción energética no ha supuesto ningún beneficio para el pueblo, y esto queda reflejado en el carácter negativo de su población. Solo fue un poco rentable en los años de construcción.

Central hidroeléctrica de Mequinenza

ENLACES EMPLADOS http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-educativos/hidraulica.swf Tipos de centrales…explicaciones varias http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/hidraulica/central_hidroelectrica.swf Funcionamiento de una central BIBLIOGRAFÍA Libro de texto McGraw Hill

Trabajo de Tecnología Industrial I Energía hidráulica Laura Solanas Laguna 1º Bachillerato IES Zaurín