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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.
Partes principales de las hidroelectricas.
1)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.
2)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.
3)Canal de derivación
El canal de derivación se utiliza para conducir agua desde la presa hasta las turbinas de la central.Generalmente es necesario hacer la entrada a las turbinas con conducción forzada siendo por ello preciso que exista una cámara de presión donde termina el canal y comienza la turbina.Es bastante normal evitar el canal y aplicar directamente las tuberias forzadas a las tomas de agua de las presas.
4) 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. A estas sobrepresiones se les denomina "golpe de ariete".
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. Con esto se consigue evitar el golpe de ariete.Actúa de este modo la chimenea de equilibrio como un muelle hidraúlico o un condensador eléctrico, es decir, absorbiendo y devolviendo energía.
5)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.
6) Casa de máquinas
Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando.
Hidroeléctricas:
ESQUEMA DE UNA PLANTA HIDROELÉCTRICA DE AGUA FLUYENTE:
EXPLICACIÓN DE FUNCIONAMIENTO.- Las centrales de agua fluyente aprovechan desniveles naturales del cauce de un río. Mediante una presa o un azud desvían parte del caudal del río por un canal de derivación hasta la llamada cámara de carga, donde está conectada la tubería forzada que conduce el agua con la mayor pendiente posible hacia el edificio de la central, donde se encuentran las turbinas, los generadores eléctricos y demás aparatos de regulación y control.
ESQUEMA DE UNA PLANTA HIDROELÉCTRICA CON EMBALSE:
COMO FUNCIONA:
HIDROLECTRICA DE BOMBEO.
Central de bombeo
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.
Explicación de funcionamiento.-
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.
SEGÚN LA ALTURA DEL SALTO DE AGUA O DESNIVEL EXISTENTE:
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, y 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 200 m3/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 300 m3/s. Las turbinas utilizadas son de tipo Francis y especialmente Kaplan.
EN MEXICO.
Actualmente 57 plantas hidroeléctricas estan produciendo energía eléctrica y 7 centrales hidroeléctricas estan fuera de servicio.
A continuación reproducimos el listado presentado por CFE (Comisión Federal de Electricidad, empresa estatal mexicana responsable de la producción, trasmisión y distribución de la energía eléctrica):
Nombre de la central Número de unidades
Fecha de entrada en operación
Capacidad efectiva instalada
(MW)Ubicación
Aguamilpa Solidaridad 3 15-Sep-1994 960 Tepic, Nayarit
Ambrosio Figueroa(La Venta) 5 31-May-1965 30 La Venta, Guerrero
Ángel Albino Corzo(Peñitas) 4 15-Sep-1987 420 Ostuacán, Chiapas
Bacurato 2 16-Jul-1987 92 Sinaloa de Leyva, Sinaloa
Bartolinas 2 20-Nov-1940 1 Tacámbaro, Michoacán
Belisario Domínguez (Angostura) 5 14-Jul-1976 900 Venustiano Carranza,
Chiapas
Bombaná 4 20-Mar-1961 5 Soyaló, Chiapas
Boquilla 4 01-Ene-1915 25 San Francisco Conchos, Chihuahua
Botello 2 01-Ene-1910 13 Panindícuaro, Michoacán
Camilo Arriaga(El Salto) 2 26-Jul-1966 18 El Naranjo, San Luis
Potosí
Carlos Ramírez Ulloa(El Caracol) 3 16-Dic-1986 600 Apaxtla, Guerrero
Chilapan 4 01-Sep-1960 26 Catemaco, Veracruz
Cóbano 2 25-Abr-1955 52 Gabriel Zamora, Michoacán
Colimilla 4 01-Ene-1950 51 Tonalá, Jalisco
Colina 1 01-Sep-1996 3 San Francisco Conchos, Chihuahua
Colotlipa 4 01-Ene-1910 8 Quechultenango, Guerrero
Cupatitzio 2 14-Ago-1962 72 Uruapan, Michoacán
Electroquímica 1 01-Oct-1952 1 Cd. Valles, San Luis Potosí
Encanto 2 19-Oct-1951 10 Tlapacoyan, Veracruz
Falcón 3 15-Nov-1954 32 Nueva Cd. Guerrero, Tamaulipas
Fernando Hiriart Balderrama(Zimapán) 2 27-Sep-1996 292 Zimapán, Hidalgo
Humaya 2 27-Nov-1976 90 Badiraguato, Sinaloa
Infiernillo 6 28-Ene-1965 1,040 La Unión, Guerrero
Itzícuaro 2 01-Ene-1929 1 Peribán los Reyes, Michoacán
Ixtaczoquitlán 1 10-Sep-2005 2 Ixtaczoquitlán, Veracruz
José Cecilio del Valle 3 26-Abr-1967 21 Tapachula, Chiapas
Jumatán 4 17-Jul-1941 2 Tepic, Nayarit
La Amistad 2 01-May-1987 66 Acuña, Coahuila
Leonardo Rodríguez Alcaine (El Cajón) 2 01-Mar-2007 750 Santa María del Oro,
Nayarit
Luis Donaldo Colosio 2 15-Sep-1996 422 Choix, Sinaloa
(Huites)
Luis M. Rojas(Intermedia) 1 01-Ene-1963 5 Tonalá, Jalisco
Malpaso 6 29-Ene-1969 1,080 Tecpatán, Chiapas
Manuel M. Diéguez(Santa Rosa) 2 02-Sep-1964 61 Amatitlán, Jalisco
Manuel Moreno Torres(Chicoasén) 8 29-May-1981 2,400 Chicoasén, Chiapas
Mazatepec 4 06-Jul-1962 220 Tlatlauquitepec, Puebla
Micos 2 01-May-1945 1 Cd. Valles, San Luis Potosí
Minas 3 10-Mar-1951 15 Las Minas, Veracruz
Mocúzari 1 03-Mar-1959 10 Álamos, Sonora
Oviáchic 2 28-Ago-1957 19 Cajeme, Sonora
Platanal 2 21-Oct-1954 9 Jacona, Michoacán
Plutarco Elías Calles(El Novillo) 3 12-Nov-1964 135 Soyopa, Sonora
Portezuelos I 4 01-Ene-1901 2 Atlixco, Puebla
Portezuelos II 2 01-Ene-1908 1 Atlixco, Puebla
Puente Grande 2 01-Ene-1912 12 Tonalá, Jalisco
Raúl J. Marsal(Comedero) 2 13-Ago-1991 100 Cosalá, Sinaloa
Salvador Alvarado(Sanalona) 2 08-May-1963 14 Culiacán, Sinaloa
San Pedro Porúas 2 01-Oct-1958 3 Villa Madero, Michoacán
Schpoiná 3 07-May-1953 2 Venustiano Carranza, Chiapas
Tamazulapan 2 12-Dic-1962 2 Tamazulapan, Oaxaca
Temascal 6 18-Jun-1959 354 San Miguel Soyaltepec, Oaxaca
Texolo 2 01-Nov-1951 2 Teocelo, Veracruz
Tirio 3 01-Ene-1905 1 Morelia, Michoacán
Tuxpango 4 01-Ene-1914 36 Ixtaczoquitlán, Veracruz
Valentín Gómez Farías(Agua Prieta) 2 15-Sep-1993 240 Zapopan, Jalisco
Villita 4 01-Sep-1973 300 Lázaro Cárdenas, Michoacán
Zumpimito 4 01-Oct-1944 6 Uruapan, Michoacán
27 de Septiembre(El Fuerte) 3 27-Ago-1960 59 El Fuerte, Sinaloa
Centrales fuera de servicio:
El Durazno (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 2 01-Oct-1955 0 Valle de Bravo, México
Huazuntlán 1 01-Ago-1968 0 Zoteapan, Veracruz
Ixtapantongo (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 3 29-Ago-1944 0 Valle de Bravo, México
Las Rosas 1 01-Ene-1949 0 Cadereyta, Querétaro
Santa Bárbara (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 3 19-Oct-1950 0 Santo Tomás de los
Plátanos, México
Tepazolco 2 16-Abr-1953 0 Xochitlán, Puebla
Tingambato (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 3 24-Sep-1957 0 Otzoloapan, México
Datos varios:
*La mas grande.
En el mundo:
No 1 - Three Gorges 21,000 MW, China
En latinoamaerica:
No 1 - Itaipu 14,750 MW, Brazil/Paraguay
En México:
No 1 - Chicoasen 2.430 MW, Mexico
datos extras México:
La hidroeléctrica La Yesca
Andamiento del proyecto: 2008 - 2012
Ubicación: Poblado Mesa de Flores Km 19, Municipio de Hostotipaquillo, Jalisco, México
será la presa más alta en su tipo a nivel mundial y se estará terminando en el año 2011 o 2012, su capacidad de generación será de unos 750 Megawatts y Está ubicada entre los municipios de Hostotipaquillo, Jalisco y La Yesca, Nayarit y los recursos para construir la obra serán mayores en 100 millones de dólares respecto a El Cajón.
La hidroeléctrica formará parte del sistema hidrológico Santiago, que comprende 27 proyectos con un potencial de 4 mil 300 Mw.
La hidroeléctrica el cajon.
Localización: Estado de Nayarit, México.Fecha: 2003 a 2007.
De las obras de infraestructura que brillan por su importancia estratégica destaca sin duda el proyecto hidroeléctrico de El Cajón. Éste forma parte del Sistema Hidrológico Santiago, que comprende 27 proyectos con un potencial hidroenergético de 4,300 MW, del cual sólo se ha desarrollado el 32% mediante la construcción de seis centrales. La capacidad de generación instalada de la hidroeléctrica El Cajón es de 750 MW.
Las ventajas y desventajas.
ventajas:
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.