Centrales hidráulicas fluyentes en derivación: clasificación, tipos y variables clave

Centrales hidráulicas fluyentes en derivación

Clasificación de los aprovechamientos:

a) Modalidad según almacenamiento

• Con almacenamiento de reserva: Regulación: existe infraestructura que almacena el agua.
• Fluyentes: no existe infraestructura que almacene el agua; el caudal que llega del río es el que turbinamos. Normalmente existe un pequeño azud que apenas tiene capacidad de regulación: su volumen es mucho más pequeño que las aportaciones.

b) Ubicación de la central

• Pie de presa
• En derivación

Posibles combinaciones

Regulación a pie de presa (RP)

Es bastante común; sus funciones son almacenar el recurso hidráulico y generar el salto que se turbina.

Fluyente en derivación (FD)

También es común. Se sitúa en un río y en un punto determinado se construye un azud que eleva la cota del agua para, posteriormente, devolverla al río. Se genera un desnivel entre el canal y el río; se instala una cámara de carga para pasar de lámina libre (canal) a lámina a presión (tubería forzada). Suelen construirse en ríos con grandes pendientes (con pocos kilómetros se obtiene gran desnivel) y en ríos poco caudalosos. A veces la restitución del agua se realiza en otro cauce.

Regulación en derivación (RD)

Son raras y poco comunes. A cierta altura de la presa se construye un canal que transporta el agua; hay una cámara de descarga que termina en la tubería forzada; el agua llega a la central y después vuelve al río. A medida que la H es mayor, la toma es más baja, aprovechamos más recurso para la central, pero el salto es menor: hay que alcanzar una solución de compromiso. A veces se sustituye el canal por una tubería (galería en presión), pero las pérdidas de carga son mayores y, en lugar de cámara de carga, se coloca una chimenea de equilibrio.

Fluyentes a pie de presa (FP)

Son poco comunes. Se dispone un río con un azud que eleva la columna de agua y, adosada a éste, está la central que se turbina. Es poco habitual en España: la H suele ser pequeña y el caudal grande; además, en España no abundan ríos caudalosos. A veces se utiliza cuando se tienen potencias pequeñas.

Centrales fluyentes en derivación

Son complicadas de dimensionar; dependen de la aportación diaria, del volumen de agua, del caudal ecológico y de la variación del caudal del río a lo largo del año hidrológico (régimen de caudales). Buscamos un caudal para dimensionar la central; una vez que lo tenemos, el dimensionamiento se realiza de forma similar a como se haría para una tubería.

Variables que influyen

• Cota de la lámina libre en el azud
• Cota de la lámina libre de agua en el desagüe
• Salto bruto: desnivel entre la cota de la lámina libre en el azud y la cota de la lámina libre de agua en el desagüe.
• Salto útil: salto bruto menos las pérdidas de carga del canal. Es independiente del canal y se consigue variando el caudal a la entrada de la central, lo que a su vez modifica la cota de la lámina de agua en el azud (mediante compuertas).
• Salto neto: salto útil menos las pérdidas de la tubería forzada.
• Salto neto nominal: es el salto neto correspondiente al caudal de equipo; es el máximo caudal con el que puede funcionar una central. Si el caudal del río es menor que el caudal de equipo, se turbinan esos caudales disponibles.
• Salto neto eficaz: valor medio ponderado del salto neto. Es un valor que, si se considera constante a lo largo del año y se aplica la distribución de caudales del río, genera la misma energía que el caso real.

Formación de la curva de remanso en la cámara de descarga

Si el agua circula en régimen uniforme en el canal, el salto neto aumenta a medida que sube el canal. En la práctica, si se realiza una buena regulación, la cota de la lámina de agua en la cámara de descarga será prácticamente constante; se formará una curva de remanso hasta que se alcance el régimen uniforme.

¿Para una colección de caudales de equipo, se pueden considerar las pérdidas de carga constantes?

Sí. Usamos criterios de optimización económicos: al aumentar la sección, aumenta el caudal equivalente y las pérdidas de carga, pero éstas aumentan relativamente poco en comparación con el salto útil. Una vez obtenido el caudal equivalente, podemos asumir que las pérdidas de carga sean independientes del canal.