Centrales hidroeléctricas

Centrales hidroeléctricas

Inés Dávila y Araceli Guerrero

rejas de filtrado

Tipos de central

Diagrama de bloques

Tipos de centrales hidroeléctricas

Central de pasada En las centrales de pasada se utiliza directamente el caudal natural de un río o arroyo, cuya agua se canaliza hacia las turbinas y luego se devuelve al caudal natural aguas abajo de la central.

Central de almacenamiento de bombeo puro Las centrales de almacenamiento o de acumulación por bombeo tienen dos embalses a distinta altura, uno aguas arriba y otro aguas abajo, el segundo de los cuales sirve como reserva energética. Esto permite un doble régimen: en momentos de menor demanda energética, una vez que el agua ha caído en la cuenca río abajo (siempre atravesando las turbinas y generando electricidad), puede hacerse fluir de nuevo hacia la cuenca río arriba, utilizando las mismas turbinas que, esta vez, actúan como un sistema de bombeo eléctrico.

Central de embalse o de bombeo mixto En una central hidroeléctrica de embalse, el agua de uno o varios arroyos se acumula en un embalse, natural o artificial (creado por una presa), y luego fluye río abajo para accionar las turbinas y, finalmente, volver al río. Por tanto, en este tipo de central la producción de electricidad y el agua disponible pueden controlarse tanto en términos de caudal como de cantidad.

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La turbina hidroeléctrica es un dispositivo capaz de transformar la energía cinética del agua en energía mecánica. Es un elemento esencial de las centrales hidroeléctricas y tienen un rendimiento altísimo: se estima que las turbinas son capaces de convertir más del 90 % de la energía cinética del agua que captan en energía mecánica. Una turbina hidroeléctrica está formada por una parte fija, llamada estator, y por la rueda o rotor. El primero sirve para dirigir y regular el caudal de agua y el segundo transfiere la energía cinética del agua al eje en el que está montado. Tipos:

Turbina Kaplan

Turbina de Francis

Turbina Pelton

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TRANSFORMADOR

TORRE ELÉCTRICA DE ALTA PRESIÓN

GENERADOR

Menos I

Más I

Más V

Menos V

E. Mecánica

E. Eléctrica

PRESA

TURBINA

AGUA EMBALSADA

Tubería a alta presión

Rejas de filtrado

E. Mecánica

RETORNO DEL AGUA

Diagrama de Bloques Central Hidroeléctrica

- Algunas de las partes de estas centrales varían en función del tipo.

- Las flechas azules indican por dónde circula el agua, la roja representa la energía mecánica y las amarillas la energía eléctrica.

Un generador es un equipo que transforma la energía mecánica en eléctrica. A pesar de que su corriente primaria es alterna, esta puede ser corregida a corriente continua. El eje de la turbina está unido al del generador eléctrico, que al girar convierte la energía rotatoria en corriente alterna de media tensión. Su funcionamiento es posible gracias al principio de inducción electromagnética de Faraday. Este se basa en que el movimiento de un conductor eléctrico dentro de un campo magnético origina una diferencia de voltaje entre los extremos del cable capaz de poner en movimiento las cargas eléctricas que genera la electricidad.

Turbina de Francis

Es una turbina de reacción, radial-axial, normalmente de eje vertical, aunque pueden ser horizontal. Para regular el caudal de agua que entra en el rodete se utilizan unas paletas directrices situadas en forma circular.

• Saltos de altura intermedia (hasta 300m)
• Caudales entre 2 y 200 m3/s
• La eficiencia de un 90% aproximadamente
• Es la más versátil.

Turbina de Kaplan

Se trata de una turbina de eje vertical y un rotor en forma de hélice, con aspas (generalmente 5 o 6) de inclinación variable, que va encerrada en una cámara cilíndrica por cuya parte superior llega el agua.

• Saltos de agua inferiores a 25 m
• Mucho caudal
• Rendimiento: 93-95%
• Turbina más empleada en la actualidad

Dependiendo del tipo de central hidroeléctrica (ver Tipos de centrales) que estemos utilizando, el agua se vierte o no a un río tras su utilización. Por ejemplo, en las centrales de almacenamiento se puede producir energía con un cicuito cerrado de agua sin tener la necesidad de añadir o desechar al río. Por otro lado, en las centrales de pasada y de embalse el agua continua con su curso por el río de forma natural tras ser utilizada.

El agua embalsada es agua obtenida de ríos o de la lluvia la cual es almacenada en embalses. Un embalse puede ser un depósito natural, como un lago, o artificial, como una presa, y es utilizado para recoger agua, que se transporta hasta la central hidroeléctrica para producir energía.

El transformador de potencia es el que permite la trasformación de la energía del generador (dependiendo de la tensión de trabajo del generador, la transformación puede ser baja/media o media/alta tensión). El objetivo es elevar la tensión al nivel de la línea existente para permitir el transporte de la energía eléctrica, minimizando las pérdidas. Esto se hace bajando la intensidad y de esta manera el voltaje se incrementa.

Turbina Pelton

Se trata de una rueda hidráulica muy perfeccionada, en la que en la periferia de una circunferencia se ha colocado una serie de «cucharas» que pueden soportar el choque de un potentísimo chorro de agua.Las cucharas reciben el agua en un sentido y la expulsan casi en sentido contrario (150º). En instalaciones muy grandes alcanzan empujes de hasta 50 toneladas.

• Gran salto de agua
• No mucho caudal
• Rendimiento de hasta 90%
• Gira más lentamente que la de Kaplan
• Para incrementar la potencia se aumenta el número de chorros

Las presas son muros artificiales que son utilizados para regular el caudal de los ríos y ayudar a las centrales hidroeléctricas a producir energía. Una presa está formada por elementos de entrada, túneles o canales, rebosaderos para liberar el exceso de agua y elementos de desagüe. Existen dos tipos de presas:

• Presas de vuelta o arco
• Presas de gravedad