Energía Hidráulica: Funcionamiento y Componentes de una Central Hidroeléctrica
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Energías Renovables
Energía hidráulica
La energía hidráulica es aquella que se obtiene del movimiento del agua a través de un cauce o cuando se encuentra embalsada a cierta altura. Se clasifica como una fuente de energía renovable. Sus dos aplicaciones principales son:
- Aplicaciones mecánicas: Históricamente, la energía hidráulica se transformaba en energía mecánica para su uso en norias, molinos de grano, fraguas y forjas.
- Generación eléctrica: Se emplea actualmente para la obtención de electricidad a gran escala.
Componentes de una central hidroeléctrica
Toda central hidroeléctrica transforma la energía potencial del agua acumulada en el embalse en energía eléctrica mediante el uso de un alternador.
Elementos principales:
- Embalse: Representa la totalidad del agua acumulada. Dispone de un muro grueso de hormigón (presa) para retener el agua. Existen dos tipos principales:
- Presa de gravedad: Suele ser recta o ligeramente cóncava, con una sección transversal triangular. Su construcción es costosa.
- Presa de bóveda: Es convexa y transmite el empuje del agua a las laderas de la montaña. Cuanto mayor es la presión del agua, más se fijan los lados de la presa a la roca. Su construcción es más económica.
- Compuertas: Dispositivos encargados de evacuar el agua del embalse.
- Transformadores: Elevan la tensión de salida de los alternadores para el transporte.
- Líneas de transporte de energía eléctrica: Permiten la conexión a la red nacional, sincronizando la central con el resto del sistema eléctrico.
- Sala de máquinas: Espacio que alberga las turbinas y el alternador.
- Turbinas: Transforman la energía cinética del agua en energía mecánica de rotación.
- Chimenea de equilibrio: Pequeño depósito conectado a las tuberías de conducción donde se acumula agua para regular presiones.
- Toma de agua: Ubicada generalmente a un tercio de la altura de la presa.
- Alternador: En las turbinas Pelton, suele ser solidario al eje de la turbina, ya que su velocidad de giro se regula mediante el número de chorros. Las turbinas Kaplan, por su parte, operan a altas velocidades.
Potencia y energía en centrales hidroeléctricas
Para el cálculo de la producción energética, se utilizan las siguientes fórmulas:
Potencia (P): P = 9.8 · Q · h
Energía (E): E = P · t = 9.8 · Q · h · t
Donde Q representa el caudal en m³/s.