Energía Hidrualica

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    1. 1. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 1
    2. 2. ¿DE DÓNDE PROCEDE?La energía del agua es un aprovechamiento indirecto de la energía Solar, ya que tiene suorigen en el Sol; esto es, el calor del Sol hace mover el “motor” del ciclo del agua o ciclohidrológico: la energía solar evapora el agua de los mares para formar nubes que serántransportadas por el viento hasta los continentes y allí se transformarán en precipitaciones deagua líquida (lluvia) y de nieve. El agua que llega de esta forma a la superficie terrestreaprovecha el desnivel existente hasta el mar y vuelve a éste formando corrientes superficiales(ríos) o subterráneas. CICLO DEL AGUA: Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 2
    3. 3. HISTORIA-Los egipcios, 3000 años a.c. fueron los primeros en aprovechar la energía del agua.Según Heródoto (historiador griego S. V a.C.) escribió: “Egipto es un regalo del Nilo”.- Los romanos usaban una rueda hidráulica denominada Molino Romano: Rendimiento bajo: 30 % aprox. Rendimiento aumenta: 70 - 80% Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 3
    4. 4. En la Edad media se perfeccionó su funcionamiento y permitió el desarrollo de la industriatextil y metalúrgica. -En el siglo XIX se inventaron las turbinas. DEFINICIÓN DE TURBINA: “rueda dentada acoplada a una cañería” - Descubrimientos en electricidad y electromagnetismo. Se comenzó a utilizar la energía hidráulica como fuente de energía eléctrica. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 4
    5. 5. ¿CÓMO SE PRODUCE? - Convirtiendo la energía cinética (Ec = ½ · m · v2 ) y potencial (Ep = m · g · Δh ) de una masa al pasar por un salto en energía eléctrica. -Es decir, la energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. - El hombre aprovecha la energía cinética del agua instalando máquinas hidráulicas, que son capaces de moverse empujadas por el agua. PROCESO ENERGÉTICO Energía Energía Energía Energía Utilizaciónpotencial del cinética del cinética de eléctrica en el punto de agua por agua en la rotación de producida por consumo deencontrarse a tubería por la turbina el giro del la energíacierta altura. moverse a producida por alternador eléctrica. cierta el agua. unido a la velocidad. turbina. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 5
    6. 6. Teorema de Bernouilli:“Las sumas de la energía cinética más la energía potencial, más la presión por el volumende agua que se mueve por unidad de tiempo, es constante a lo largo de todo el recorridoque realiza el agua, siempre y cuando no consideremos las perdidas debidas alrozamiento”.Clasificación de las Centrales Hidroeléctricas:En la actualidad, la mayor parte de la E. hidráulica que se aprovecha en el mundo se destina ala producción de energía eléctrica y las instalaciones se llaman centrales hidroeléctricas.Dependiendo de su potencia, las centrales hidroeléctricas se clasifican en 2 tipos: Minicentrales Grandes y medianas Potencia ≤ 10 MW Potencia > 10 MW Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 6
    7. 7. TIPOS DE CENTRALES HIDRÁULICAS: 2 tiposa) Centrales de agua fluyente No hay embalse. Captan una parte del caudal circulante por el río a partir de un azud y lo conducen hacia la central para ser turbinado. Posteriormente este caudal se devuelve al cauce del río. Salto útil prácticamente constante, y un caudal muy variable, dependiendo de la hidrología. La potencia instalada esta directamente relacionada con el caudal que pasa por el río. Suelen ser MINICENTRALES, de menor tamaño y menor energía. Elementos: Azud o presa de derivación Turbina Cámara de carga Canal de descarga Tubería forzada Generador eléctrico y los elementos auxiliares Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 7
    8. 8. Esquema de funcionamiento: CENTRAL DE AGUA FLUYENTE 1- Embalse 2- Presa 3- Galería de conducción 4- Chimenea de equilibrio 5- Tubería reforzada 6- Central 7- Turbinas y generadores 8- Desagües 9- Líneas de transporte de energía eléctrica 10- Embalse inferior o río Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 8
    9. 9. Esquema de funcionamiento (II). Ejemplo de central con azud: En las centrales fluyentes, el agua no se embalsa. Un azud retiene el agua sólo lo necesario para desviar parte del caudal a la centra. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 9
    10. 10. b) Centrales de pie de presa Están situadas aguas abajo de los embalses. Para ello se construye una presa. Se regulan los caudales de salida para ser turbinados en el momento que se precise. Suelen ser de gran tamaño y muy potentes Instalaciones necesarias: Adaptación de las conducciones de la presa a la minicentral, o construcción de otras nuevas. Toma con compuerta y reja. Tubería forzada hasta la central. Edificio de la central con su equipamiento electromecánico. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 10
    11. 11. Esquema de funcionamiento: 1- Presa 2- Rejillas 3- Turbina 4- Conjunto turbina + generador eléctrico 5- Transformador 6- Líneas de tendido eléctrico Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 11
    12. 12. TURBINASDefinición: Elemento que aprovecha la energía cinética y potencial del agua y lo transforma en energía eléctrica mediante su rotación. Rendimiento entre el 85% y el 90%. Clasificación de turbinas en función de su funcionamientoTURBINAS DE ACCIÓN Aprovechan la velocidad del flujo del agua. Utilizan la altura del agua hasta el eje de la turbina. Aprovechan la presión que le proporciona laTURBINAS DE REACCIÓN corriente de agua. Utilizan la altura total hasta el nivel de desagüe. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 12
    13. 13. TIPOS DE TURBINAS TURBINA PELTON Es la más utilizada. Mucho salto y pequeño caudal.TURBINA DE FLUJO CRUZADO Poco salto y gran caudal. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 13
    14. 14. TURBINA FRANCIS Gran variedad de alturas de salto y caudal. TURBINA DE HÉLICE, TURBINA DE KAPLAN Similares entre ellas.Saltos medios y flujos constantes. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 14
    15. 15. COMPARATIVA DE FUNCIONAMIENTO ENTRE LATURBINA DE HÉLICE-KAPLAN CON LA PELTON Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 15
    16. 16. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE LA ENERGÍA MINIHIDRÁULICA Hidráulica: Impacto medioambiental y social alto Minihidráulica: Impacto mínimo La incidencia visual es baja. Los ruidos son los ambientales. No genera calor ni emisiones contaminantes (lluvia ácida, efecto invernadero, etc.). No afecta a la vegetación. El impacto se puede reducir mediante escalas para peces, caudal ecológico, soterramiento de canales de derivación, tuberías forzadas, repoblación arbórea, etc. Genera experiencia y tecnología fácilmente exportables a países en vías de desarrollo. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 16
    17. 17. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA HIDRÁULICAVENTAJAS: INCONVENIENTES:- Es renovable. - Altera el normal desenvolvimiento en la vida- No se consume. Se toma el agua en un punto y se biológica (animal y vegetal) del río.devuelve a otro a una cota inferior. - Las centrales de embalse tienen el problema de la- Es autóctona y, por consiguiente, evita evaporación de agua: En la zona donde seimportaciones del exterior. construye aumenta la humedad relativa del ambiente como consecuencia de la evaporación del- Es completamente segura para personas, agua contenida en el embalse.animales o bienes.- No genera calor ni emisiones contaminantes - En el caso de las centrales de embalse construidas en regiones tropicales, estudios realizados han(lluvia ácida, efecto invernadero...) demostrado que generan, como consecuencia del- Genera puestos de trabajo en su construcción, estancamiento de las aguas, grandes focosmantenimiento y explotación. infecciosos de bacterias y enfermedades.- Requiere inversiones muy cuantiosas que se - Los sedimentos se acumulan en el embalserealizan normalmente en comarcas de montaña empobreciéndose de nutrientes el resto de río hastamuy deprimidas económicamente. la desembocadura.- Genera experiencia y tecnología fácilmenteexportables a países en vías de desarrollo. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 17
    18. 18. ENERGÍA MINIHIDRÁULICA EN ESPAÑA1º) Evolución de la potencia Minihidráulica instalada en España (en MW) 1600 1400 1595 1575 1550 1537 1513 1465 1435 1200 1395 1330 1275 1000 1181 1065 1003 800 600 400 200 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 18
    19. 19. 2º) Generación eléctrica en España en el 2002 Eólica Minihidráulica 3% 2% Otras renovables 1% Cogeneración y residuos 11% Hidroeléctrica 17% Térmica Clásica 39% Nuclear 27% Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 19
    20. 20. 3º) Distribución E. Hidráulica en España (2000): El mapa representa las centrales mayores de 20 MW. Se indica el nombre de las 10 centrales mayores de 300 MW. La mayor concentración de grandes centrales se da en la caída de los ríos Duero y Tajo ya en la frontera con Portugal. Las centrales de Villarino, Saucelle, Aldeadávila, José María de Oriol y Cedillo, suman el 20% del total de la potencia hidráulica instalada en el país, y el 7% de la potencia eléctrica total. Energía Hidráulica - ERMA 2006/07 20

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