水能-存在及利用(西班牙语-Spanish).pdf

Tecnolog a Industrial 1 Bachillerato 1 ENERGIA HIDRAULICA La energ a del agua o energ a hidr ulica es esencialmente una forma de energ a solar El Sol comienza el ciclo hidrol gico evaporando el agua de lagos y oc anos y calentando el aire que la transporta El agua caer en forma de precipitaci n lluvia nieve etc sobre la tierra y la energ a que posee aquella por estar a cierta altura energ a potencial se disipa al regresar hacia lagos y oc anos situados a niveles m s bajos Es la energ a que tiene el agua cuando se mueve a trav s de un cauce energ a cin tica o cuando se encuentra embalsada a cierta altura es decir en forma de energ a potencial En este momento toda la energ a hidr ulica del agua estar en forma de energ a potencial Cuando se deje caer se transformar en energ a cin tica que puede ser aprovechada para diversos fines Se trata de una energ a renovable Desde hace unos dos mil a os toda la energ a hidr ulica se transformaba en energ a mec nica que posteriormente ten a aplicaciones espec ficas en norias molinos forjas A partir del siglo XX se emple para obtener energ a el ctrica Son las centrales hidroel ctricas Se caracteriza porque no es contaminante y puede suministrar trabajo sin producir residuos rendimiento 80 Toda central hidroel ctrica transforma la energ a potencial del agua acumulada en el embalse en energ a el ctrica a trav s del alternador Las diferentes transformaciones de energ a que se producen son Energ a Energ a cin tica Energ a cin tica Energ a potencial del agua de rotaci n el ctrica Seg n el valor de la potencia generada sea superior o inferior a 10 Mw hablamos de minihidr ulica o de Hidr ulica Emplazamiento de sistemas hidr ulicos Es importante tener en cuenta para evaluar el potencial extra ble El caudal de agua disponible que se establece a partir de datos pluviom tricos medios de largos periodos de tiempo El desnivel que se puede alcanzar impuesto por el terreno Un gran desnivel 100 150 m obligar a utilizar largas canalizaciones mientras que un peque o desnivel menor de 20 m obligar a la construcci n de un embalse para aumentarlo necesario estudiar las conducciones y los diques Tecnolog a Industrial 1 Bachillerato 2 Principios de funcionamiento Una presa sirve para contener el agua y formar tras de s un embalse El agua se libera por los desag es que fluye por las llamadas tuber as de conexi n hasta la sala de m quinas una vez filtrada la energ a cin tica del agua acumulada se convierte en energ a cin tica de rotaci n de la turbina que acoplada a un alternador de forma solidaria genera energ a el ctrica Constituci n de una central el ctrica Las partes principales de una central hidr ulica son Presa Toma de agua Canal de derivaci n C mara de presi n Tuber a de presi n C mara de turbinas Canal de desag e Parque de transformadores Presa Es la encargada de almacenar el agua y provocar una elevaci n de su nivel que permita encauzarla para su utilizaci n hidroel ctrica Tambi n se emplea para regular el caudal de agua que circula por el r o y aumentar el potencial hidr ulico En funci n del material de construcci n y de la estructura existen varios tipos Todo dique debe permitir el escape del exceso de agua para evitar accidentes El excedente de agua se puede eliminar a trav s de un aliviadero Por debajo de la cima de la presa mediante un pozo de desag e interior del embalse o por un t nel de desag e bordeando el dique Canal de derivaci n Es un conducto que canaliza el agua desde el embalse Puede ser abierto canal como los que se construyen siguiendo la ladera de una monta a o cerrado tubo por medio de t neles excavados Las conducciones deben ser lo m s rectas y lisas posibles para reducir al m nimo las p rdidas por fricci n necesitando adem s un sistema para regular el caudal compuertas o v lvulas Tiene menos pendiente que el cauce del r o Si el salto es inferior a 15 m el canal desemboca directamente en la c mara de turbinas En su origen dispone de una o varias tomas de agua protegidas por medio de rejillas met licas para evitar que se introduzcan cuerpos extra os C mara de presi n Es el punto de uni n del canal de derivaci n con la tuber a de presi n En esta c mara se instala la chimenea de equilibrio Este dispositivo consiste en un dep sito de compensaci n cuya misi n es evitar las variaciones bruscas de presi n debidas a las fluctuaciones del caudal de agua provocadas por la regulaci n de su entrada a la c mara de turbinas Estas variaciones bruscas son las que se conocen como golpe de ariete Tecnolog a Industrial 1 Bachillerato 3 Tuber a de presi n Tambi n llamada tuber a forzada se encarga de conducir el agua hasta la c mara de turbinas Las tuber as de este tipo se construyen de diferentes materiales seg n la presi n que han de soportar palastro de acero cemento amianto y hormig n armado C mara de turbinas Es la zona donde se instalan las turbinas y los alternadores Adem s de las turbinas existen otros dispositivos captadores las ruedas hidr ulicas La turbina es una m quina compuesta esencialmente por un rodete con labes o palas unidos a un eje central giratorio velocidad de giro superior a 1000 r p m Su misi n es transformar la energ a cin tica del agua en energ a cin tica de rotaci n del eje El alternador cuyo eje es la prolongaci n del eje de la turbina se encarga de transformar la energ a cin tica de rotaci n de ste en energ a el ctrica Los elementos b sicos de una turbina son Canal de admisi n Conducto por donde penetra el agua Distribuidor Paredes perfiladas que permiten encauzar el agua hacia el elemento m vil Rodete Dispositivo portador de los labes perfilados para que absorban con la mayor eficacia posible la energ a cin tica del agua Seg n las caracter sticas del salto de agua se emplean tres tipos de turbinas Pelton Francis y Kaplan Pelton turbina de alta presi n es una rueda hidr ulica que puede desarrollar velocidades de giro suficientemente altas unas 1000 r p m Dispone de un eje horizontal y su rodete lleva una serie de labes c ncavos sobre los que las toberas proyectan un chorro de agua Para aumentar la potencia basta aumentar el n mero de chorros Tiene una eficacia de hasta el 90 Cada tobera lleva un deflector para regular la presi n del agua sobre los labes En cada rodete es posible montar hasta 4 toberas Puede utilizarse en saltos de altura superior a 200 m pero requiere una altura m nima de 25 m Francis Turbina de media presi n Dispone de un eje vertical y su rodete est constituido por paletas alabeteadas El agua es conducida hasta la periferia del rodete por un distribuidor y se evacua por un canal que sale a lo largo del eje Rendimiento 90 Este tipo de turbinas puede funcionar sumergido en el agua y se emplea en saltos de alturas comprendidas entre los 20 y 200 m Tecnolog a Industrial 1 Bachillerato 4 Kaplan Turbina de presi n Es una variante de la turbina Francis y como sta tambi n dispone de un eje vertical Su rodete est formado por una h lice de palas orientables generalmente 4 o 5 lo que permite mejorar su rendimiento y disminuir el tama o del alternador Tiene una eficiencia entre el 93 y el 95 Se emplea en saltos de altura inferior a 20 m y puede llegar a trabajar eficazmente con saltos de s lo 5 m TURBINA PELTON TURBINAS DE IMPULSI N NO SUMERGIDAS TOTALMENTE EN AGUA TURBINA FRANCIS Y KAPLAN TURBINAS DE REACCI N TOTALMETNE SUMERGIDAS EN AGUA Canal de desag e Se encarga de devolver el agua utilizada en las turbinas hasta el cauce del r o El agua sale a gran velocidad por lo que se protege la salida y las paredes laterales con refuerzos de hormig n para evitar la erosi n que podr a poner en peligro la propia presa Parque de transformadores Los alternadores actuales generan energ a el ctrica a tensi n inferior a 20000 V En estas condiciones se producir an p rdidas de tensi n en el transporte a largas distancias por lo que se hace necesario elevar la tensi n a valores no inferiores a los 200 000 V Este aumento de tensi n se lleva a cabo en el parque de transformadores Clasificaci n Seg n el caudal del r o las centrales hidroel ctricas se pueden clasificar en dos grandes grupos Centrales de agua embalsada Centrales de agua fluyente o derivaci n Centrales de agua embalsada Si el caudal del r o es variable se acumula el agua mediante un embalse de grandes dimensiones para conseguir una producci n regular Tecnolog a Industrial 1 Bachillerato 5 Las presas pueden ser de diferente tipo De gravedad su propio peso sirve para contrarrestar el empuje del agua Suele ser recta o c ncava Es el tipo m s caro De b veda la presi n del agua se transmite a las laderas de la monta a Suele ser convexa de modo que cuanto m s empuja el agua del embalse m s se clavan los lados de la presa en las laderas de la monta a Son presas m s peque as y baratas Dentro de este tipo de centrales encontramos tambi n las Centrales de bombeo que son aquellas que disponen de dos embalses Durante las horas de m xima demanda de energ a el ctrica funcionan como cualquier central Es decir el agua del embalse superior pasa por las tuber as desde la presa hasta la turbina haci ndola girar y generando corriente que se env a a las l neas el ctricas Luego el agua pasa al embalse inferior Cuando la demanda de energ a es baja se aprovecha la energ a el ctrica sobrante para bombear agua del embalse inferior al superior Por ello este tipo de centrales se combina con otra para obtener la energ a de bombeo Tecnolog a Industrial 1 Bachillerato 6 Centrales de agua fluyente o derivaci n Si el caudal es pr cticamente constante en las diferentes estaciones la energ a potencial del agua se aprovecha directamente o con embalses de peque as dimensiones La presa pr cticamente no hace crecer el nivel del r o De esta presa sale en derivaci n un canal que lleva el agua hasta un dep sito a partir del cual mediante una tuber a se hace llegar el agua hasta la central Potencia de una central hidroel ctrica La potencia de una central hidroel ctrica depende fundamentalmente de dos par metros la altura del salto del agua y el caudal que incide sobre las turbinas P 9 8 C h El 9 8 es un factor de conversi n para obtener el resultado directamente en Kw en caso contrario lo obtendr amos en kgm s expresando el caudal en l s P Potencia de la central en kW C caudal del agua en m3 s h altura en m desde la superficie del embalse hasta el punto donde est la turbina No toda la potencia es aprovechable pues existen p rdidas debidas al transporte del agua y al rendimiento de turbinas y alternadores por lo que para corregir el error se introduce un coeficiente de rendimiento estimado P til P La energ a generada E P t 9 8 C h t E Energ a en kWh t tiempo en horas Tecnolog a Industrial 1 Bachillerato 7 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERG A HIDR ULICA Ventajas Inconvenientes El proceso de transformaci n de la energ a hidr ulica en el ctrica es limpio es decir no produce residuos ni da lugar a la emisi n de gases o part culas s lidas que pudieran contaminar la atm sfera Los embalses de agua anegan extensas zonas de terreno por lo general muy f rtiles y en ocasiones de gran valor ecol gico en los valles de los r os Incluso en algunos casos han inundado peque os n cleos de poblaci n cuyos habitantes han tenido que ser trasladados a otras zonas esto significa un trastorno considerable a nivel humano Las presas que se construyen para embalsar el agua permiten regular el caudal del r o evitando de esta forma inundaciones en pocas de crecida y