Centrales Hidroeléctricas según la Afluencia del Caudal

Centrales según la Afluencia del Caudal

Según el régimen de flujo, del relieve y el tipo de embalse las Centrales pueden clasificarse en: Centrales de Agua Fluyente o Pasada, Centrales de Embalse o Reserva y Centrales Reversibles o de Bombeo.

  • Centrales de Agua Fluyente o Pasada
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    Se emplean en ríos de caudal regular que pasan por relieves muy accidentados, con aprovechamiento por derivación del agua y sin embalse.

    Las Centrales de Agua Fluyente o Pasada se basan en la caída natural del agua de ríos con un caudal regular, siendo éste muy variable dependiendo de la hidrología. Su función es desviar el cauce de agua de un río y dirigirlo hacía las turbinas.

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    El proceso suele iniciarse en un azud o presa de derivación, donde se desvía el agua por un canal hasta una cámara de carga. Desde allí parte una tubería que lleva el agua hasta la turbina, situada en el edificio de la central, junto con el generador eléctrico. Luego el agua se devuelve al río a través de un canal de desagüe.

    Las turbinas reciben el caudal disponible del río, con sus variaciones de estación en estación, con lo que a veces el agua sobrante se pierde por rebosamiento. Para evitarlo, a veces se añade un embalse relativamente pequeño. En estas centrales las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el río tiene una pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja.

    Dos ejemplos de Centrales de Agua Fluyente son la Presa de Olaberri en el valle del Leitzarán, Guipuzcoa, y las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.

  • Centrales de Embalse o Reserva (de Regulación)
  • Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica. Se usan en ríos de caudal irregular o con poca pendiente, con aprovechamiento por acumulación/retención del agua.

    Mediante la construcción de una o más presas, se forman embalses que se utilizan para retener grandes cantidades de agua y regular la cantidad de agua que pasa por las turbinas, regulando también el caudal del río. Suelen ser centrales con grandes caídas de agua y poco caudal, y su producción de electricidad se puede adaptar a la demanda.

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    El dique establece una corriente no uniforme y modifica la forma de la superficie libre del río antes y después de éste que toman forma de las llamadas curvas de remanso. El establecimiento de las curvas de remanso determinan un nuevo salto geodésico aprovechable.

    Con estas centrales puede producirse energía eléctrica durante todo el año, incluso aunque el río se seque durante algunos meses, si se dispone de reservas suficientes. Por lo general requieren de una inversión de capital mayor que las de agua fluyente, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.

    La Represa de Itaipú, entre Brasil y Paraguay es una Central de Embalse o Reserva y una de las más grandes del mundo. Otra Central de este tipo es la Presa de Atazar en Madrid.

    Hay dos variantes de estas centrales hidroeléctricas:

    – Centrales de Derivación

    Aprovechamiento por derivación del agua con tuberías (canal de derivación o galería de conducción). La central está más o menos alejada de la presa.

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    Las aguas del río son desviadas mediante una pequeña presa y son conducidas a través de un canal o tubería de presión a poca velocidad, gracias a un ligero desnivel en ambos extremos, hasta llegar a un pequeño depósito llamado cámara de carga o de presión.

    De esta sala arranca una tubería forzada que va a parar a la sala de turbinas. Posteriormente, el agua es devuelta río abajo, mediante un canal de descarga. Se consiguen desniveles más grandes que en las centrales anteriores.

    Cuentan con una chimenea de equilibrio o cámara de presión, a partir de la cual la conducción tiene un declive más pronunciado, para ingresar finalmente a la casa de máquinas. Esta chimenea de equilibrio es un simple conducto vertical que evita que se pierda energía durante la conducción y amortigua el golpe de ariete.

    Almacenan agua en el embalse por periodos más o menos prolongados, con aportes de caudales medios anuales. Prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, regulando de modo conveniente la producción de electricidad, adaptándose bien a la hora de cubrir horas punta de consumo.

    Los desniveles en este tipo de central suelen ser mayores comparados con los que se encuentran en los tipos anteriores de centrales.

    La Central Hidroeléctrica de Irugurutzeta, en Irún, Guipuzcoa, es una Central de Derivación con embalse.

    – Centrales a pie de presa

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    Aprovechamiento por acumulación de agua y con la casa de máquinas a pie de presa. Son las más comunes y se situan en tramos de ríos con un marcado desnivel, debajo de los embalses destinados a usos hidroeléctricos o a otros fines como el riego o abastecimiento de agua.

    La toma de agua se realiza en un punto situado a media altura de la presa, lo que permite aprovechar el peso del agua situada por encima, pero además posibilita el disponer de agua incluso en épocas en las que su nivel se encuentra muy bajo. Al mismo tiempo, compensa la pérdida de energía potencial que supone no tomar las aguas en la parte superior del embalse, construyendo la central en las inmediaciones de la presa, pero aguas abajo de la misma.

    Cuentan con la capacidad de regulación de los caudales de salida del agua, que será turbinada en los momentos que se precise. Esta capacidad de controlar el volumen de producción se emplea en general para proporcionar energía durante las horas punta de consumo.
    Según la capacidad de agua que tenga, la regulación puede ser horaria, diaria o semanal.

    En las minicentrales hidroeléctricas el volúmen de almacenado suele ser pequeño, permitiendo por ejemplo producir energía eléctrica un número de horas al día, llenándose el embalse durante la noche.

    Si la regulación es semanal, se garantiza la producción de electricidad durante el fin de semana, llenándose de nuevo el embalse durante el resto de la semana.

    Este tipo de centrales tienen un salto variable -que suele ser elevado-, y suelen turbinar caudales importantes. Normalmente son las que regulan la capacidad del sistema eléctrico y con las que se logra de mejor forma el balance consumo/producción.

    Las presas de Bengéber y Loriguilla, ambas en Valencia, son ejemplos de Centrales a Pie de Presa.

  • Centrales Reversibles o de Bombeo
  • Aprovechamiento por acumulación del agua. Están formadas por dos embalses situados a diferente nivel, uno al pie de la central y el otro a una altura superior, que puede ser natural o artificial, y es al que se bombea el agua.

    El agua llega a través de una galería de conducción a una tubería forzada que la conduce hasta la sala de máquinas de la central eléctrica.

    Para la regulación de las presiones del agua entre las conduccciones anteriores se construye en ocasiones una chimenea de equilibrio.
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    Una central hidroeléctrica de este tipo, además de poder transformar la energía potencial del agua en electricidad, tiene la capacidad de hacerlo a la inversa, es decir, retornar el agua hacia la presa mediante bombas, o mediante la misma turbina funcionando como bomba, en los momentos de menor demanda eléctrica e impulsar posteriormente este agua en los momentos de mayor demanda eléctrica.

    En los períodos de poca demanda de energía (horas valle), se utiliza el excedente de energía en la red procedente de otras centrales conectadas eléctricamente con la central de bombeo, para bombear agua del embalse inferior al embalse superior.

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    Mientras que en las horas de mayor demanda energética (horas punta), se turbina el agua desde el embalse superior con gran altura de salto, funcionando entonces la máquina eléctrica reversible como alternador.

    Permite régimen más uniforme para centrales térmicas y nucleares, mejor rendimiento, mayor factor de utilización, menor coste del kW/h. El conjunto de turbinas normalmente son Francis, y los generadores suelen ser síncronos.

    El beneficio que se consigue es la diferencia entre el precio de la energía en horas punta y horas valle. Su utilización para acumular energía puede ser muy interesante para apoyar a centrales que no pueden acumular, como las solares o eólicas.

    Goldisthal, es la central hidroeléctrica más grande en Alemania, el primer esquema de almacenamiento y bombeo a velocidad variable en Europa y, representa un hito en los desarrollos tecnológicos de este tipo. Otra planta de este tipo es la de Nestil en Suiza, que es una referencia de turbinas bombas reversibles de múltiples etapa. En España la Central de Ip, situada en el curso alto del Aragón, es una central de bombeo.

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    Lo habitual es que estas centrales turbinen/bombeen el agua entre dos embalses a distinta altura, aunque existe un caso particular llamado ‘Centrales de Bombeo Puro’, donde el embalse superior se sustituye por un gran depósito cuya única aportación de agua es la que se bombea del embalse inferior. Si es posible, es conveniente que este depósito sea como una caverna, para evitar la evaporación de agua.

    La Central de la Muela, en la Sierra de Valencia, es una Central de Bombeo Puro, y que con la ampliación que se está realizando, será una de las centrales de bombeo más grandes de Europa en 2012.
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    Otros centrales de este tipo son: las Centrales Mixtas de Acumulación y Centrales de Acumulación por Bombeo Diferencial. Como ejemplo de una Central Hidroeléctrica Mixta de Bombeo destaca el Salto de Villarino o Presa de Almendra, entre Zamora y Salamanca, que consta de dos embalses, el superior de Almendra (Tormes) y el inferior de Aldeadávila (Duero).

    Fuentes

  • La Energía Hidráulica – Wikipedia
  • Energía Hidráulica y Centrales Hidroeléctricas – rincondelvago.com
  • Energía Hidráulica, Centrales, Turbinas, Generadores, Impacto Ambiental – rincondelvago.com
  • Energía Hidráulica en pdf – Revista Energías Renovables
  • Minicentrales Hidroeléctricas – IDAE.es – 2006 – pdf
  • Turbinas Hidráulicas – Wikipedia
  • Hydroelectricity – Wikipedia
  • Central Hidroeléctrica -Wikipedia
  • Info amplia y detallada sobre las Centrales Hidroeléctricas en – thales.cica.es
  • Infografía Energía Hidráulica – Consumer Eroski
  • La Energia Hidráulica en España – Hispagua, Sistema Español de Información sobre el Agua
  • La Energía Hidráulica – Plataforma Educativa Aragonesa
  • Infografía Energía Hidráulica – newton.cnice.mec.es
  • Las Energías Renovables – Monografias.com
  • Funcionamiento de una Central Hidráulica – endesaeduca.com
  • Enlaces

  • Lista de Presas Hidráulicas de España – SEPREM, Sociedad Española de Presas y Embalses
  • Lista de Presas Hidráulicas del Mundo – SEPREM, Sociedad Española de Presas y Embalses
  • Estado de los Embalse y Pantanos en España – embalses.net
  • CHD – Confederación Hidrográfica del Duero – Datos actuales sobre la situación de los principales embalses de la cuenca del Duero
  • El embalse, la central y la presa de Aldeadávila (también conocida como salto de Aldeadávila) constituyen la obra de ingeniería hidroeléctrica más importante de España a nivel de potencia instalada y producción de electricidad – Wikipedia
  • Datos de los embalses del Júcar – Sistema Automático de Información Hidrológica (S.A.I.H.) – Confederación Hidrográfica del Júcar
  • Varios Artículos sobre la Energía Hidroeléctrica – Revista Consumer Eroski
  • Minicentral Hidroeléctrica Subterránea de Olloki – www.leitzaran.net
  • Foros del Agua – foros.embalses.net
  • Los canales hidroeléctricos en los montes vascos – www.ivap.euskadi.net
  • Libro Minihidráulica en el País Vasco – Pdf