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Energia Hidraulica. Energia Hidraulica. Document Transcript

  • Energía Hidráulica
  • Indice Pagina 1 – Portada Pagina 3 - Indice Pagina 2- ¿Qué es la Energía Hidráulica? Y su Historia. Pagina 3 y 4- Partes de una Central Hidroeléctrica. Pagina 5 y 6 – Funcionamiento de una central Hidroeléctrica. Pagina 7, 8, 9, 10 - Tipos de Centrales Hidroeléctricas. Paginas 11 y 12 – Ventajas y Desventajas. Pagina 12- Opinión Personal. Pagina 13 - Bibliografia
  • ¿Qué es la Energía Hidráulica? Se denomina energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente de ríos, saltos de agua o mareas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables. Historia. Las primeras centrales Hidroeléctricas. La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En la entrada en el siglo XX originan una gran dependencia de la electricidad en aquellos Países donde el avance de la industria era imparable. Por aquel entonces la principal fuente de energía era el carbón, pero según fue pasando el tiempo se descubrieron nuevas formas para la producción de energía eléctrica. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de
  • electricidad. La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX Partes de una Central Eléctrica: Presa: es un muro de hormigón que tiene la finalidad de contener el agua y aumentar la energía potencial de la misma para luego a través de las turbinas generar energía eléctrica. Puertas: Las puertas son dispositivos instalados en las cimas de vertederos para controlar el flujo del agua sobre el vertedero. Plantas de energía hidroeléctricas - Muchas presas son construidas para generar corriente hidroeléctrico. La central eléctrica es colocada en o en los alrededores de pie de una presa o a alguna distancia río abajo. Vertederos. Un vertedero es diseñado para contener y controlar el desbordamiento de agua del depósito cuando este está lleno. Los vertederos son, o deberían ser, diseñados para acomodar flujos durante la etapa de inundación máxima para prevenir el daño a la presa y rasgos accesorios. Su tamaño y posición en lo que concierne a la presa son determinados por el tamaño y la clase de presa, la topografía local, la geología, y una revisión cuidadosa de la historia de flujo de corriente en el lugar de la presa. El desbordamiento de presas de terraplén fuera de un vertedero puede tener consecuencias sobre todo desastrosas de modo que la seguridad por lo general requiera un vertedero capaz de contener al menos inundación de cien año. Las esclusas: son presas móviles o partes de presas utilizadas en la navegación a lo largo de ríos y canales. Penstocks . Un penstock es un dispositivo, ya sea compuerta o conducto, usado para controlar el flujo de agua, sobre todo en una central eléctrica hidroeléctrica. Penstocks para instalaciones hidroeléctricas normalmente están equipados con un sistema de puerta y un tanque. El flujo es regulado por la operación de turbina y es nulo cuando las turbinas no están en servicio. Las exigencias de
  • mantenimiento pueden incluir lavado con agua caliente, limpieza manual, y desecamiento. Turbinas: una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental de una Central hidroeléctrica. Hay tres tipos: Los tipos más importantes son: • Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de pode variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabaja con saltos de agua pequeños y con grandes caudales.(Turbina de reacción) • Turbina Hélice: son exactamente iguales a las turbinas kaplan, pero a diferencia de estas, no son capaces de variar el ángulo de sus palas. • Turbina Pelton: Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente de la evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o palas se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequeños.(Turbina de acción) • Turbina Francis: Son turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen algunos diseños complejos que son capaces de variar el ángulo de sus álabe. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios Funcionamiento de Una Central Hidroeléctrica.
  • La misión de la presa es acumular una cantidad grande de agua formando un embalse. Con el fin de generar un salto, se realizan aguas arriba y a cierta profundidad unas tomas de agua protegidas por una rejilla metálica, para evitar la entrada de cuerpos extraños que pudieran dañar las turbinas. Unas compuertas regulan el caudal de agua. El agua pasa por una medición del flujo por ultrasonido es decir el principio de medición por retardo de propagación se basa en el hecho de que la velocidad de propagación del ultrasonido en un fluido depende de la velocidad a que se desplaza dicho fluido. En forma similar a un nadador que nada en contra de la corriente, una señal de ultrasonido se desplaza mas lentamente en contra de la corriente que a favor de la misma. Soldado al eje, y para que pueda girar con él, el grupo turbina-alternador dispone de un generador de corriente continua que tiene como fin producir una corriente eléctrica continua suficiente para excitar los electroimanes del rotor del alternador, quienes, a su vez inducen en su giro una corriente eléctrica en el estátor; en los terminales de éste aparece entonces una corriente eléctrica alterna de media tensión y alta intensidad. Mediante transformadores, la corriente pasa a ser de baja intensidad y alta tensión, de forma que pueda transportarse, con las menores pérdida posibles, a los centros de distribución y de consumo. En cuanto al funcionamiento de las centrales de bombeo, diremos que son un caso especial de centrales hidroeléctricas, que disponen de dos embalses situados a diferente altura. Estas centrales de bombeo tendrán este aspecto En las horas punta de consumo, estas centrales funcionan como una central hidroeléctrica normal, es decir, el agua del embalse superior pasa por las turbinas, produciendo energía eléctrica, y se almacena en el embalse inferior. En las horas de consumo más bajo el agua almacenada en el embalse inferior es bombeada hacia el superior para iniciar de nuevo el ciclo.
  • En una instalación hidroeléctrica de bombeo las turbinas se convierten en bombas aspirantes que funcionan con la energía nocturna, marginal y a bajo precio que las centrales térmicas producen en horas de baja demanda dado lo antieconómico que resultaría su parada. El agua es bombeada y embalsada para volver a producir energía en los momentos más favorables para la explotación conjunta del sistema. Existen varios tipos de centrales hidroeléctricas: Centrales Mixtas de Bombeo
  • las cuales pueden producir energía eléctrica con o sin bombeo previo de agua. Dentro de éstas quizá la de más relevancia sea el salto de Villarino (Tormes) que consta de dos embalses, el superior de Almendra (Tormes) y el inferior de Aldeadávila (Duero) y del que a continuación haremos una descripción más detallada (fig. siguiente). Una presa de 197 m de altura, flanqueada por dos largos diques laterales (uno de escollera y otro de gravedad como ya hemos explicado) forman el embalse de Almendra, del que arranca una conducción de 15 km de longitud y 7.5 m de diámetro que lleva el agua hasta una central subterránea donde se alojan 6 turbinas-bomba acopladas a sus correspondientes alternadores-motores que totalizan 810 MW de potencia. Central Hidroeléctrica de Pasada Una central de pasada es aquella en que no existe una acumulación apreciable de agua "corriente arriba" de las turbinas. En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del río "como viene", con sus variaciones de estación en estación, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento. En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebosamiento. En la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa. El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande. Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada El esquema de una central de este tipo puede ser el siguiente:
  • Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales. El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas. Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se seque por completo durante algunos meses , cosa que sería imposible en un proyecto de pasada. Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos. Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroeléctricas: a.La de casa de máquina al pie de la presa: En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una central de este tipo:
  • Aprovechamiento por derivación del agua: En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una central de este tipo.
  • Centrales Hidroeléctricas de Bombeo. Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo más racional de los recursos hidraúlicos de un país. Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo del día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía. Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador. Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hace rel ciclo productivo nuevamente. Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.
  • Ventajas y Desventajas de la Energia Hidráulica Rentabilidad La energía hidráulica posee la mejor relación entre la energía producida y la consumida durante el funcionamiento de la planta. Se estima que una central hidroeléctrica produce unas 200 veces más energía de la que se emplea en las tareas de construcción y mantenimiento (una antigua central eléctrica basada en el consumo del petróleo tan solo generaba 10 veces más). Además, la vida útil de estas instalaciones puede superar los 100 años, como es el caso de varias instalaciones actualmente en funcionamiento. Por último, los modernos generadores y turbinas son capaces de convertir el 90% de la energía presente en el agua en electricidad, lo que supone una tasa muy superior al resto de formas de generación. Escaso impacto ambiental Salvo las grandes centrales hidroeléctricas, que sí disponen de embalses que afectan de manera significativa al entorno, el resto de instalaciones producen un impacto ambiental escaso. Además, la generación de electricidad no conlleva la emisión de gases a la atmósfera, ni la generación de calor. Se estima que, actualmente, la energía hidroeléctrica evita la emisión de 249 tonelados de CO2 a la atmósfera. Seguridad Las centrales hidroeléctricas no plantean problemas de seguridad relativos a las personas o el entorno, salvo en el caso de que cuenten con embalses deteriorados. Más aún, los embalses pueden ser considerados como un mecanismo de seguridad que ayuda a controlar crecidas imprevistas, regulando el caudal del río. Podemos resumir los puntos fuertes y débiles de la energía hidráulica atendiendo a sus ventajas y desventajas respecto a otras formas de generación de energía: Ventajas • Es inagotable. Siempre y cuando continúe el ciclo del agua la disponibilidad está asegurada, ya que el agua utilizada se devuelve al curso en una cota inferior. De hecho, está considerada como una energía renovable • Es autóctona, porque la fuente energética está en el propio territorio, con lo que se reducen las importaciones de energía eléctrica desde terceros países • No necesita de sistemas de refrigeración o calderas, lo que disminuye los costes • No contamina la atmósfera. Ya que no produce calor ni emisiones de gases contaminantes (como los gases de efecto invernadero) • Permite almacenar agua para regadíos y otros usos de emergencia (extinción de incendios) • Cuando la central lleva aparejada la construcción de una presa, permite regular el caudal de los ríos y facilita la infraestructura necesaria para actividades de recreo (pesca, remo, baño, etc.) Inconvenientes
  • • Su rendimiento depende de las condiciones meteorológicas. Si la región donde se instala una central hidráulica sufre una severa sequía, el ritmo de producción de energía disminuirá • Son necesarias condiciones ambientales muy concretas para la explotación de esta energía, como la existencia de corrientes fluviales suficientemente grandes, y la presencia de una orografía accidentada. Además, la localización de las centrales está, a menudo, alejada de los centros de consumo, por lo que suele ser necesario construir la infraestructura necesaria para conducir la electricidad • La construcción de grandes presas altera los ecosistemas. Así, especies animales que remontan los ríos para desovar ven interrupido su ciclo. Además, el estancamiento de las aguas hace que los sedimentos se depositen en el fondo, por lo que los nutrientes no llegar a las zonas bajas del río, afectando a todo el ecosistema • La construcción de embalses puede plantear graves problemas sociales y demográficos, tales como el abandono de poblaciones, o la expropiación de grandes cantidades de suelo • Mayor contaminación del agua. El agua embalsada no dispone de las mismas condiciones de salubridad que el agua fluyente, pudiendo ocasionar, en determinadas regiones, focos infecciosos Opinión Personal Desde mi punto de vista creo que la energía hidráulica es una buena alternativa ante el actual panorama energético, aunque con una serie de impacto medioambiental considerable y que no creo que pueda basta para abastecer energéticamente la demanda energética de aquí a unos años, viéndonos en la necesidad de crear mas centrales o investigar nuevas formas de desarrollo energético sostenible con el medio ambiente.
  • Bibliografia Paginas de Internet como la Wikipedia, Acciona, etc.