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¿Qué son las centrales hidroeléctricas y qué tipos existen?

¿Qué son las centrales hidroeléctricas y qué tipos existen?

El ciclo del agua y el aprovechamiento hidráulico.

El agua ocupa las tres cuartas partes de nuestro planeta; el ciclo del agua comienza con el efecto del Sol sobre el agua en estado líquido provocando de esta forma su evaporación. La condensación del agua evaporada precipita en diversas formas sobre la superficie originando cauces, que se pueden explotar para obtener energía eléctrica a través de una central hidroeléctrica.

Las centrales hidroeléctricas utilizan la energía potencial derivada de la diferencia de cotas entre dos puntos, esta presión diferencial origina una energía mecánica en la turbina que, a través del generador, se convierte en energía eléctrica.

Los principales procesos del ciclo del agua son:

  1. Evaporación. El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre el terreno y también por transpiración de los organismos (evapotranspiración).
  2. Precipitación. La atmósfera cede agua por condensación (lluvia y rocío) o sublimación inversa (nieve y escarcha) a la superficie terrestre (cauces), que devuelve el agua al océano.
  3. Infiltración. El fenómeno ocurre cuando el agua que alcanza el suelo penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal.
  4. Escorrentía. Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno.
  5. Circulación subterránea. Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial.

El aprovechamiento hidráulico de este ciclo de agua se puede realizar a través de distintas escalas de instalaciones en función de los recursos en cuanto a energía potencial y caudal de la ubicación en cuestión.

El límite entre central hidroeléctrica y minihidráulica se sitúa en los 10 MW. Esta potencia límite condiciona la retribución a obtener por la energía eléctrica vertida a la red. En varios países, como España, este valor representa el límite aceptado por la Comisión Europea, la UNIPEDE (Unión de Productores de Electricidad).

El consenso sobre el valor anterior alcanza al menos a seis de los países miembros de la Unión Europa (UE). En algunos países el límite desciende a los 1,5 MW, mientras que, en otros, principalmente en América Latina, el límite llega a los 30 MW.

Podemos considerar que un valor bajo de este límite va asociado a condiciones muy estrictas en cuanto a impacto medioambiental. La potencia instalada no constituye el criterio básico para diferenciar una minicentral de una central hidroeléctrica convencional.

Una minicentral no es una central convencional a escala reducida. Como ejemplo, diremos que una turbina instalada en una central minihidráulica tiene un diseño completamente distinto.

Por otra parte, la obra civil de una minicentral busca un compromiso entre aprovechamiento e influencia al medio, por tanto, es muy distinta a las centrales hidroeléctricas convencionales, cuyo recurso hídrico procede de grandes sistemas de almacenamiento.

Tipos de centrales hidroeléctricas.

Los proyectos correspondientes a las centrales hidroeléctricas y, más aún, las minicentrales hidroeléctricas, están condicionados por la geografía y las características que presente el lugar donde vayan a ser ubicadas.

Las centrales hidroeléctricas deben tener en cuenta su entorno a la hora de definir sus consideraciones técnicas sin olvidar el respeto medioambiental de la instalación, que será esencial para la consecución de los permisos necesarios:

  1. Tipo de turbina
  2. Potencia
  3. Evacuación eléctrica

Existen diferentes formas para clasificar la tipología de las centrales hidroeléctricas:

  1. Por su potencia
  2. Su forma de obtener el salto
  3. La morfología del curso del río
  4. El desnivel y caudal existente
  5. Su régimen de explotación
  6. Su capacidad de embalse y regulación

Las centrales más distintivas son:

  1. Centrales fluyentes. Utilizan un brazo del río que se conduce a través de un canal y una tubería forzada hasta la turbina, tras accionar la turbina y el generador el agua es devuelta al cauce del río. En este tipo de instalaciones, es esencial tener un gran caudal disponible todo el año y un salto desde la entrada al canal hasta la turbina. Estas centrales cuentan con:
    1. Azud
    2. Toma
    3. Canal de derivación
    4. Cámara de carga
    5. Tubería forzada
    6. Edificio central
    7. Canal de descarga
    8. Subestación y línea eléctrica
  2. Centrales a pie de presa. Se sitúan en la parte baja de los sistemas de almacenamiento de agua o en una cota inferior conducida por una tubería inferior. En el primer caso, se aprovecha la altura de la presa; en el segundo caso, la presión será la propia de la columna más la que provoca la tubería forzada. Las partes de estas centrales son:
    1. Embalse
    2. Presa
    3. Rejas filtradoras
    4. Tubería forzada
    5. Conjunto de grupos turbina-alentador
    6. Turbina hidráulica
    7. Eje
    8. Generador eléctrico
    9. Transformadores
    10. Líneas de transporte de energía eléctrica
  3. Centrales en canal de riego o de abastecimiento. Esas centrales aprovechan infraestructuras realizadas para el suministro de poblaciones o el regadío. En esta clase de aprovechamientos hidráulicos, el funcionamiento de las centrales hidroeléctricas está condicionado al trasvase de agua que se necesita para la función principal. Estas centrales disponen de:
    1. Embalse
    2. Agua en movimiento
    3. Presa
    4. Generador
    5. Turbina
    6. Transformador
    7. Tendido eléctrico
    8. Agua aprovechada para regar
  4. Centrales de bombeo o reversibles. Estas centrales pueden funcionar como una central convencional, generando energía (modo turbinación), o pueden elevar el agua a un embalse o depósito consumiendo energía eléctrica (modo bombeo). Estos tipos de centrales cuentan con los siguientes elementos:
    1. Embalse superior
    2. Presa
    3. Galería de conducción
    4. Chimenea de equilibrio
    5. Tubería forzada
    6. Turbinas
    7. Generador
    8. Transformadores
    9. Desagües
    10. Línea de transporte de energía eléctrica
    11. Embalse inferior o río
  5. Centrales de caudal ecológico. Se encuentran asociadas a otros aprovechamientos hidroeléctricos de mayores dimensiones. Usan el caudal ecológico que, por normativa, deben soltar las centrales para generar energía eléctrica. Las centrales de este tipo cuentan con los siguientes componentes:
    1. Vertedero
    2. Caudal ambiental
    3. Tubería de conducción
    4. Turbina
    5. Generador
    6. El agua se envía a la red
    7. El agua regresa al río

Una presa es un muro que retiene el agua provocando una gran elevación del cauce del río debido a la altura de la infraestructura. En el caso español este proceso constructor se extiende desde la época romana.

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