Centrales hidroeléctricas: fluyentes, de pie de presa, en derivación y reversibles

Resumen

El texto describe los principales tipos de centrales hidroeléctricas: fluyentes, con regulación a pie de presa (al aire libre o subterráneas), en derivación y reversibles. Explica las condiciones de uso de cada una, como el caudal, el salto disponible y la topografía, así como el papel de la chimenea de equilibrio para proteger las conducciones frente a los transitorios. Un estudiante aprenderá a diferenciar estos esquemas y sus ventajas e inconvenientes.

Puntos clave

Las centrales fluyentes se usan en grandes ríos, en zonas llanas, con mucho caudal y poca altura (hasta 15 m).
En España, las centrales fluyentes más potentes alcanzan los 50 MW; en Europa Central y Estados Unidos llegan hasta 300 MW.
Las centrales en derivación alejan la central del pie de presa para conseguir un mayor salto y más rentabilidad.
La chimenea de equilibrio protege la conducción frente a los transitorios cuando la central se desconecta o se paran los grupos.
Las centrales subterráneas tienen menos impacto ambiental, pero son mucho más caras por las obras de caverna, accesos y ventilación.
Las centrales reversibles disponen de un embalse inferior y otro superior, y sus máquinas actúan como bombas cuando la energía es barata y como turbinas cuando es cara.

Ponte a prueba

Centrales Fluyentes y a Pie de Presa

Centrales Fluyentes: Utilizadas en los grandes ríos, en zonas llanas, con mucho caudal y poca altura disponible (hasta 15 m). Se encuentran en el Duero y el Guadalquivir. En España, las más potentes alcanzan los 50 MW. En Europa Central y Estados Unidos llegan hasta los 300 MW de potencia debido a su mayor caudal. Turbinamos según va pasando el agua.

Con Regulación: Si la topografía es favorable, con una conducción no excesivamente larga se gana mucho salto y se está en derivación.

A Pie de Presa: Si el uso principal es hidroeléctrico, se utilizan para turbinar las puntas.

Figura 4.8: Esquema de una central con regulación a pie de presa al aire libre. La toma se pone alta para evitar los sedimentos, porque la carrera de explotación que turbinamos se limita a las zonas altas porque ahí se encuentra el volumen del embalse, y, por último, porque el salto cae mucho.

Figura 4.9: Esquema de una central con regulación en presas de materiales sueltos. Si no hay espacio, hacemos la central subterránea, colocándola en caverna. Suele estar en sitios donde los valles son más angostos. Son mucho más caras. La ventaja es que al estar subterráneas pueden tener menos impacto ambiental, pero surge el problema de dónde retirar el material excavado. Los conductos hidráulicos, la caverna, los tipos de acceso, ventilación, conducciones, etc., todo ello encarece a la central subterránea.

Figura 4.10: Esquema de una central con regulación a pie de presa subterránea. Por lo general, su potencia instalada suele estar en torno a los 1000 MW, similar a una central nuclear.

Centrales en Derivación

En Derivación: Al alejar la central del pie de presa conseguimos un mayor salto y una mayor rentabilidad.

Figura 4.11: Esquema de una central con regulación en derivación. La Chimenea de equilibrio protege de los transitorios durante todo el tramo largo. Su funcionamiento es el siguiente: cuando se desconecta la central o se paran los grupos hay una sobrepresión desde la central hacia aguas arriba. El agua tarda un poco en darse cuenta de que se ha parado, por lo que sube el nivel en la chimenea de equilibrio. La galería en presión condiciona la presión del embalse y sin transitorio. La tubería en presión o forzada cuenta con presión creciente, y sujeta al transitorio. Los saltos grandes tienen que tener una segunda chimenea cerca de la salida, en la descarga, que proteja de los transitorios aguas abajo de la chimenea. Su funcionamiento es inverso a la de aguas arriba. Todas las centrales tienen que tener una válvula de mariposa para proteger a la turbina cuando se desconecte de la red.

Centrales Reversibles

Centrales Reversibles: Las centrales reversibles tienen dos depósitos: abajo un embalse (inferior) y arriba otro embalse (superior), y entre medias unas máquinas que actúan como bombas cuando hay superávit de energía y es barata, y si la energía es cara actúan como turbinas. Hay que tener en cuenta las pérdidas en las máquinas y las pérdidas de carga, y que compensen el cambio de tarifa.

Figura 4.12: Esquema de una central reversible.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una central fluyente?

Es una central que se utiliza en grandes ríos, en zonas llanas, con mucho caudal y poca altura disponible (hasta 15 m). Turbina el agua según va pasando por el cauce. Ejemplos citados en el texto son el Duero y el Guadalquivir.

¿Por qué una central en derivación es más rentable?

Porque al alejar la central del pie de presa se consigue un mayor salto, lo que aumenta la energía obtenida y, con ello, la rentabilidad.

¿Para qué sirve la chimenea de equilibrio?

Protege de los transitorios durante el tramo largo de la conducción. Cuando la central se desconecta, el agua tarda en reaccionar y el nivel sube en la chimenea, aliviando la sobrepresión.

¿Qué es una central reversible?

Es una central con dos depósitos, uno inferior y otro superior, y unas máquinas que funcionan como bombas cuando la energía es barata y como turbinas cuando es cara.