Energía Hidráulica

Antecedentes de la Energía hidráulica

Se inició en tiempos de Grecia y Roma en que sus habitantes utilizaban ruedas hidráulicas de madera para moler trigo.

Pero fue con la Revolución Industrial, y especialmente a partir del siglo XIX, cuando comenzó a tener gran importancia con la aparición de las ruedas hidráulicas de hierro colado para la producción de energía eléctrica.

Hidráulica La energía hidráulica se basa en aprovechar  la caída del agua desde

cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética lo que permite generar energía eléctrica mediante turbinas y generadores.

Tipos de centrales hidroeléctricas Centrales de Agua Fluente:

Llamadas también de agua corriente. 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 con reserva de agua, por lo que el caudal suministrado oscila según las estaciones del año.

En la temporada de precipitaciones abundantes (de aguas altas), desarrollan su potencia máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca (aguas bajas), 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 (embalses), conseguidos mediante la construcción de presas.

Centrales de Bombeo:

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.

•Centrales de Media Presión:• Aquellas que poseen saltos

hidráulicos de entre 200-20 metros aproximadamente. Utilizan caudales de 200m ³ /s por turbina, en valles de media montaña, dependen de embalses.

• Centrales de Alta Presión: Situadas en zonas de alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de conducciones de gran longitud.

•Centrales de Baja Presión:• Sus saltos hidráulicos son

inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un caudal que puede superar los 300m ³ /s.

VENTAJAS

Disponibilidad: Es un recurso inagotable, en tanto en cuanto el ciclo del agua perdure.         

No contamina en la proporción en que lo hacen el carbón, petróleo, etc.; No emite gases; ni provoca lluvia ácida, es decir, no contamina la atmósfera, por lo que no hay que emplear costosos métodos que limpien las emisiones de gases.

Evita inundaciones por regular el caudal.

Produce trabajo a la temperatura ambiente: No hay que emplear sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan, por lo que es más rentable en este aspecto.

Almacenamiento de agua para regadíos

Permite realizar actividades de recreo (remo, bañarse, etc)

DESVENTAJAS

Las presas : obstáculos insalvables

Salmones y otras especies que tienen que remontar los ríos para desovar se encuentran con murallas que no pueden traspasar.

Privación de sedimentos al curso bajo

Los sedimentos se acumulan en el embalse empobreciéndose de nutrientes el resto de río hasta la desembocadura, del agua

El agua embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y demás propiedades del agua que fluye por el río.

Ciclo hidráulico

La producción de energía mediante la hidráulica proporciona una mayor cantidad de kilovatios, sim embargo produce mayor impacto sobre el medio ambiente.

Elementos de las centrales hidráulicas Presas.

Barrera artificial que se construye para almacenar parte de su agua retener el caudal.

Diseño de la presa.

Una presa debe ser impermeable.

Y que soporte los diferentes fuerzas como gravedad, presión hidrostática, las tensiones de la tierra, incluyendo sismos.

Tipos de presasSegún su estructura y materiales empleados.

PRESAS DE HORMIGÓN

Mas comunes son: de gravedad, de bóveda y de contrafuertes.

PRESAS DE ELEMENTOS SIN TRABAR

Mas comunes son: las de piedra o de tierra.

El coste de cada tipo de presa depende de la disponibilidad en el lugar de los materiales para su construcción y facilidades de transporte.

La estructura del terreno, en ocasiones determina el tipo de presa a construirse.

Turbinas y generadores eléctricos

Las turbinas transforman la energía potencia y cinética del agua en energía mecánica de rotación.

Se utiliza grandes saltos de agua, entre 40 y 1200m.

Hay 2 modelos de turbinas.

Las de Acción.- Donde el agua que sale por los inyectores impacta tangencialmente en los alabes que tienen forma de doble cuchara.

Las de Reacción.- Semejante a la hélice de un barco y aprovechan la energía cinética del agua en movimiento.

5.6 Cálculo de la potencia generada en la central hidroeléctrica

La energía hidráulica se aprovecha de la diferencia de nivel de agua en la presa con respecto a una posición dada donde el agua descarga a la atmósfera.

5.7 Energía mini hidráulica

Las grandes centrales hidráulicas tienen un impacto ambiental considerable. Las centrales mini hidráulicas pueden ayudar al crecimiento de las pequeñas comunidades alejadas o marginadas de las redes eléctricas, a una escala compatible con el entorno y tienen la ventaja de respetar el cauce sin producir efectos negativos en la cuenca del río y de reducir las pérdidas por transmisión típicas de las líneas de alta tensión de las centrales clásicas hidráulicas.

Los lugares ideales son cambios rápidos en el nivel de los ríos, ríos con mucha pendiente y barreras naturales tales como las asociadas con los molinos antiguos. En el caso de existir alguna presa, no debe sobrepasar los 15 m de altura y potencia no superará los 10 MW.

El recurso hidráulico se puede evaluar directamente en base a datos de caudal tomados a intervalos del arroyo/río, en puntos seleccionados de la cuenca, o bien de modo indirecto usando datos meteorológicos de la región, específicamente de precipitación, complementado sobre datos hidrológicos de cuencas y del tipo de suelo.

La potencia de aprovechamiento hidráulica se determina mediante el uso de los histogramas, determinando y así se determina el caudal de mayor frecuencia estadística

Obra civil:

1. Perfeccionar las tecnologías de construcción sumergibles.

2. Uso de barreras hinchables para optimizar la altura de agua sin afectar las defensas contra las inundaciones.

3. Uso de piedras y ladrillos (en lugar de hormigón) como soluciones ambientales atractivas, proporcionando así empleo a los habitantes de la zona.

4. Mejorar las estructuras de los sifones para airear el agua y simplificar la salida de agua de las turbinas.

5. Técnicas complementarias para obtener mayor desnivel del agua.

Equipos mecánicos:

1. Nuevos diseños de turbinas de baja altura (helicoidales,…) y turbinas compactas (< 5Kw) para países en desarrollo o aplicaciones puntuales.

2. Nuevos materiales de construcción (plásticos,…)

3. Generadores sumergibles para abaratar los costes de fabricación.

4. Diseños modulares de turbinas para producción en masa.

Generadores multipolar compactos que no precisen de incremento de velocidad

Equipo eléctrico:

1. Control remoto y automatización.2. Control de carga y convertidores de

frecuencia que permitan el empleo de turbinas sin regulación de velocidad variable, para trabajar con alturas de aguas bajas y variables.

3. Sistemas de control para operaciones aisladas de generadores de inducción.

Medio ambiente:

1. Sistema de guía de peces que les permitan superar las tomas y los saltos de agua de las pequeñas centrales, sin las pérdidas de energía que les supone la superación de las barreras físicas de las centrales.

2. Impacto ecológico de las derivaciones de los ríos.

Gracias