Fundamentos de Centrales Hidroeléctricas: Generación de Energía Renovable y Clasificaciones

Generalidades de las Centrales Hidroeléctricas

Las centrales hidroeléctricas utilizan como combustible la "hulla blanca", es decir, la energía hidráulica que posee el agua en sus cursos naturales y que se canaliza hacia las turbinas hidráulicas que la transforman en energía mecánica, y los generadores, por último, en energía eléctrica. Para conseguir el aprovechamiento de la energía hidráulica que contiene el agua en su curso natural, es necesario realizar en ella una serie de transformaciones, más o menos profundas, además de construir determinados elementos auxiliares; todo ello constituye la central hidroeléctrica, que se estudia de una manera general en este tema.

Formación del Salto de Agua y Topografía Apropiada

Según las formas de las líneas de nivel se pueden comprender las características geográficas del terreno, como son los ríos con sus vaguadas, los montes con sus picos y laderas, etc. La naturaleza presenta magníficos saltos naturales que, con ligeras transformaciones y sin grandes costos, pueden aprovecharse para construir una central hidroeléctrica. También se ofrece un buen salto natural en los lugares en que los ríos forman meandros de gran desarrollo, es decir, en aquellos parajes en que dos puntos de un río se encuentran cercanos en planta, pero existiendo entre ellos una gran diferencia de cotas. Además, los saltos naturales pueden crear saltos artificiales de diversas formas, pero en esencia de las dos maneras siguientes:

• Elevando la cota natural del agua mediante una presa dispuesta en el cauce natural.
• Por medio de la derivación del cauce natural del río por un canal de menor pendiente que aquel, hasta obtener entre ambos la diferencia de niveles que se crea conveniente.

Disposición del Conjunto de una Central Hidroeléctrica

Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que permiten aprovechar la energía potencial gravitatoria (masa a una cierta altura) contenida en el agua de los ríos, al convertirla en energía eléctrica mediante turbinas hidráulicas acopladas a generadores eléctricos. La presa (2), situada en el lecho de un río, acumula artificialmente un volumen de agua para formar un embalse (1), lo que permite que el agua adquiera una energía potencial (masa a una cierta altura) que luego se transformará en electricidad. Para ello, se sitúa en el paramento aguas arriba de la presa, o en sus proximidades, una toma de agua protegida por una rejilla metálica (3) con una válvula que permite controlar la entrada del agua en la galería de presión, previa a una tubería forzada (4) que conduce finalmente el agua hasta la turbina situada en la sala de máquinas de la central. El agua a presión de la tubería forzada va transformando su energía potencial en cinética, es decir, va perdiendo altura y adquiriendo velocidad. Al llegar a las máquinas, actúa sobre los álabes de la turbina hidráulica (5), transformando su energía cinética en energía mecánica de rotación. El eje de la turbina está unido al del generador eléctrico (6) que, al girar, convierte la energía rotatoria en corriente alterna de media tensión y alta intensidad. Mediante transformadores (7), es convertida en corriente de baja intensidad y alta tensión, para ser enviada a la red general mediante las líneas de transporte (8). Una vez que ha cedido su energía, el agua es restituida al río, corriente abajo de la central, a través del canal de desagüe.

Las disposiciones del conjunto son bastante variadas, tomando una u otra según las características topográficas del terreno y otros muchos aspectos de cada caso. Las partes esenciales de que consta son, en una disposición general, las siguientes:

• Presa o azud de derivación
• Canal de derivación
• Depósito de carga
• Tubería forzada
• Casa de máquinas
• Canal de desagüe

Tipos de Centrales Hidroeléctricas: Clasificaciones

Por la forma de utilizar el agua del río

Centrales de Agua Fluyente

No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando el caudal suministrado según las estaciones del año.

Centrales de Agua Embalsada

El agua proviene de grandes lagos o pantanos artificiales, conocidos como embalses, conseguidos mediante la construcción de presas.

Centrales de Regulación

Son centrales con posibilidad de almacenar volúmenes de agua en el embalse, que representan periodos más o menos prolongados, de aportes de caudales medios anuales.

Centrales de Bombeo

Centrales que acumulan mediante bombeo, es decir, se pueden comparar a los acumuladores de energía potencial.

Por la altura del salto

Centrales de Alta Presión

Valor del salto hidráulico superior a los 200 m, siendo los caudales relativamente pequeños (≅ 20 m³/s). Están en zonas altas de montaña.

Centrales de Media Presión

Disponen de saltos hidráulicos entre 200 y 20 m, desaguando caudales de hasta 200 m³/s por cada turbina. Dependen de embalses relativamente grandes.

Centrales de Baja Presión

Asentadas en valles de baja montaña. Salto inferior a 20 m y caudales que superan los 300 m³/s.