Energía Hidráulica: Conceptos, Centrales y Componentes Clave

Energía Hidráulica: Conceptos Fundamentales

La energía hidráulica es la energía del agua cuando se mueve a través de un cauce o cuando se encuentra embalsada a cierta altura. Es una energía renovable ya consolidada. El ser humano aprendió a aprovechar esta energía primero mediante ruedas hidráulicas que fueron evolucionando en turbinas. Hasta el siglo XIX se utilizaba para transformarse en energía mecánica; ahora se ha empezado a utilizar con el fin de obtener electricidad.

Tipos de Centrales Hidroeléctricas

Las centrales hidroeléctricas se clasifican principalmente por su potencia y modo de operación:

• Minicentrales

  La potencia generada es inferior a los 10 MW. Se usan en pueblos y empresas cercanas a ríos.

• Grandes Centrales

  Generan una potencia superior a 10 MW. Se utilizan en cuencas de ríos de grandes caudales.

  Centrales de Bombeo

  Dentro de las grandes centrales, existen las de bombeo, que optimizan la generación eléctrica según la demanda:

  • Bombeo Puro

    Hay dos embalses: el inferior es natural y muy pequeño. En momentos de máxima demanda, el agua del embalse superior llega a la turbina generando energía eléctrica. En momentos de poca demanda, se bombea agua del embalse inferior al superior para ser reutilizada.

  • Bombeo Mixto

    Pueden producir energía indistintamente de si hay bombeo previo o no, pues el embalse superior es alimentado por el cauce de un río, además de por el bombeo.

Impacto Ambiental de la Energía Hidráulica

La energía hidráulica es considerada una de las fuentes de energía más limpias, ya que no emite humos ni residuos durante su operación. Sin embargo, su construcción y operación tienen otros impactos:

• Beneficios:
  • Controlan el caudal del río, impidiendo inundaciones.
  • Almacenan agua que se puede usar para consumo humano o riego.
• Desafíos:
  • Su construcción requiere inundar extensiones fértiles o pueblos, trastocando la fauna y flora locales.

Componentes de una Central Hidroeléctrica

Una central hidroeléctrica está compuesta por varias partes esenciales que trabajan en conjunto para generar electricidad:

Embalses

Es la totalidad del agua almacenada, controlada por una gruesa presa de hormigón. Existen diferentes tipos de presas:

• Presa de Gravedad

  El peso de la presa contrarresta la presión del agua. Son rectas o cóncavas por el lado del agua. Son caras de construir.

• Presa de Arco (o Bóveda)

  La presión del agua se transmite a las montañas. Son más pequeñas y menos costosas, y suelen ser convexas.

Compuertas

Evacuan agua del embalse cuando es necesario por razones de riesgo o seguridad, sin que pase por la sala de máquinas.

Transformadores

Elevan el voltaje de la electricidad para ser transportada eficientemente a largas distancias.

Líneas de Transporte

Infraestructura para la distribución de la electricidad generada.

Chimeneas de Equilibrio

Depósito con agua acumulada conectado a las tuberías de conducción. Impiden variaciones bruscas en la presión del agua cuando se regula el caudal a la salida.

Toma de Agua

Está colocada a 1/3 de la altura de la presa para impedir que materiales sólidos lleguen a la turbina. Tiene una reja filtrante.

Sala de Máquinas

Alberga las turbinas y el alternador, donde se produce la transformación final de energía.

Turbinas

Transforman la energía cinética del agua en energía mecánica de rotación. Los tipos más comunes son:

• Turbina Kaplan

  Turbina de eje vertical y forma de hélice con aspas de inclinación variable. Va encerrada en una jaula por la que, por la parte superior, llega el agua. Se emplea en saltos de agua pequeños con mucho caudal. Rendimiento: 93% al 95%, muy utilizada.

• Turbina Pelton

  Rueda hidráulica con varias cucharas que pueden soportar la presión de chorros de agua. Usada en saltos de agua grandes con poco caudal. Reciben el agua por un sentido y lo devuelven en sentido contrario. Rendimiento: 90%. Son lentas.