HIDROELÉCTRICAS

DEFINICIÓN f. Una central hidroeléctrica es una planta productora de energía eléctrica generada a partir de la energía potencial del agua que se encuentra retenida en una represa o dique.

DESCRIPCIÓN Las centrales hidroeléctricas aprovechan, mediante un desnivel, la energía potencial contenida en la masa de agua que transportan los ríos para convertirla en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a alternadores.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO La presa es una construcción que sirve para contener el agua y contener un embalse. El agua se libera por los desagües, que fluye por tuberías de conexión hasta la sala de máquinas (una vez filtrada); la energía cinética del agua acumulada se convierte en energía cinética de rotación de la turbina, que acoplada a un alternador de forma solidaria, genera energía eléctrica.

ELEMENTOS COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA Presa Embalse Rejas filtradoras Tubería forzada y/o canal Turbina Generador Transformador Líneas eléctricas

Presa: Barrera artificial que se construye en algunos ríos para embalsarlos y retener su caudal. Embalse: acumulación de agua producida por una obstrucción en el lecho de un río o arroyo que cierra parcial o totalmente su cauce.

Presa Se llama presa en general a una construcción que se levanta en el lecho del río para atajar el agua, produciendo una elevación de su nivel que permite la derivación de ella, o bien para almacenar el agua regulando el caudal del río. Por el objeto para que están construidas, las presas se dividen en dos grandes grupos: Presas de derivación. Presas de embalse Presas de derivación, llamadas también azudes y presas de vertedero están dispuestas, preferentemente, para elevar el nivel del contribuyendo a crear el salto y siendo efecto secundario el almacenamiento del agua cuando lo requieran las necesidades de consumo. Por el contrario, el objeto preferente de las presas de embalse es el almacenamiento de agua para regular el caudal del río, siendo de efecto secundario la elevación del nivel del agua para producir de salto.

Agua Presa Rejas filtradoras Tubería forzada Conjunto turbina-alternador Turbina Eje Generador Líneas eléctricas Transformadores

Rejas filtradoras: Se encargan de impedir el paso de materiales que puedan dañar las turbinas. Tubería forzada: Es la tubería que lleva el agua a presión, desde el embalse hasta la entrada de la turbina.

Turbina: Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de un generador eléctrico.

Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son: La potencia, que es 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 la turbina y del generador. La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.

La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW, hasta varios GW. Hasta 10 MW se consideran minicentrales. En China se encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.

Potencia de una central hidroeléctrica La potencia de una central hidroeléctrica se mide generalmente en Megavatios (MW) y se calcula mediante la fórmula siguiente: donde: Pe = potenciaen vatios(W) ρ = densidad del fluido en kg/m³ ηt = rendimiento de la turbina hidráulica(entre 0,75 y 0,90) 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 mentros(m)

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 Según su concepción arquitectónica.. Centrales al aire libre, al pie de la presa, o relativamente alejadas de esta. Están conectadas por medio de una tubería en presión. Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio de túneles, tuberías en presión, o por la combinación de ambas.

Según su régimen de flujo… Centrales de agua fluyente, utilizan parte del flujo de un río para generar energía eléctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua. Turbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada 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 reservar agua e ir graduando el agua 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. Almacenamiento del agua que fluye del río capaz de cubrir horas de consumo. Centrales de bombeo o reversibles, 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 donde 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…. Centrales de alta presión Que corresponden con el high head, y que son las centrales de más de 200 m de caída del agua, por lo que solía corresponder con centrales con turbinas Pelton. Centrales de media presión Son las centrales con caída del agua de 20 a 200 m, siendo dominante el uso de turbinas Francis, aunque también se puedan usar Kaplan.

Centrales de baja presión Que corresponden con el low head, son centrales con desniveles de agua de menos de 20 m, siendo usadas las turbinas Kaplan. Centrales de muy baja presión Son centrales correspondientes con nuevas tecnologías, pues llega un momento en el cuál las turbinas Kaplan no son aptas para tan poco desnivel. Serían en inglés las very low head, y suelen situarse por debajo de los 4m..

IMPACTOS AMBIENTALES

Las centrales hidroeléctricas, si bien son fuentes de energía renovable, no son totalmente favorables para el medio ambiente. Durante la construcción de estas centrales se rompe la armonía del medio ambiente es decir se altera el ciclo que lleva normalmente, a construcción de represas o pantanos artificiales altera la vida de la fauna acuática, ya que impide el remonte de los peces y estos comienzan a tener problemas en su ciclo reproductivo, aumentando así la diminución de la población acuática, todo esto además de que muchas veces deben trasladarse pueblos enteros para la realización de estos proyectos. . Hay impactos ambientales directos asociados con la construcción de la represa (p.ej., el polvo, la erosión, problemas con el material prestado y de 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 (p.ej., los caminos de acceso, los campamentos de construcción, las líneas de transmisión de energía) y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales que posibilita 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 (p.ej., la agricultura, la colonización, el desbroce del bosque) que pueden causar una mayor acumulación de limos, y cambios en la cantidad y calidad del agua del reservorio y del río. Se tratan estos aspectos en los estudios de ingeniería.

BENEFICIOS Apoya el desarrollo económico y mejora la calidad de vida en el área en donde se provee la energía eléctrica. Oportunidades de empleo. Proporciona una alternativa para evitar la quema de combustibles fósiles. Satisface la demanda de energía eléctrica. NO produce agua caliente, emisiones atmosféricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de CO2 .

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN MÉXICO

Hidroeléctrica de Batopilas y la Société du Necaxa Hidroeléctrica de Batopilas y la Société du Necaxa. La primera central hidroeléctrica mexicana se construyó en 1889 en Batopilas, Chihuahua