Junio 2007

Componentes de una central hidroeléctrica

Presas

No están presentes en todas las centrales. Retienen el agua de una corriente acumulándola en una cota elevada, para ser liberada de manera controlada. El material constructivo suele ser hormigón, aunque existen presas de materiales sueltos (también llamadas de tierra o presas de escollera), menos frecuentes. Fundamentalmente, las presas de hormigón pueden ser:

De gravedad: de perfil triangular, más anchas en su base para soportar la presión del agua. Es una de las presas más usadas por su seguridad.

De bóveda: con arcos horizontales y verticales, es más ligera que la presa de gravedad y puede alcanzar mayor altura. Utilizada en gargantas estrechas

De contrafuertes: basado en el uso de contrafuertes que permiten ahorrar material constructivo. Suelen construirse en presas localizadas en valles anchos.

De arcos múltiples: variante de la presa de contrafuertes, la estructura transmite el empuje de los arcos a los contrafueres. Permite el ahorro de material constructivo

De arco sencillo: presa ligera que traslada el empuje a las laderas de un valle, por lo que suele ser construida en gargantas estrechas

De arco-gravedad: combinan ambas modalidades,

Aliviaderos

Permiten liberar agua sin que ésta pase por las turbinas. Sus compuertas suelen abrirse para aliviar grandes volúmenes de agua, o para cubrir las necesidades agrícolas. Cuando se descarga desde gran altura el agua cae una cuencia de amortiguación, que se encuentra a pie de presa y evita que se produzcan daños en el entorno.

Tomas de agua

Captan el agua que será enviada a las turbinas mediante unas aperturas protegidas por rejillas para evitar la presencia de cuerpos en suspensión.

Turbinas

Generalemente se clasifican como turbinas de acción (como las Pelton) y las de reacción (tipos Francis y Kaplan). Es las primeras, el efecto único que se produce es el de la velocidad del agua, coincidiendo el sentido del chorro con el sentido de giro del rodete. En las segundas, además de la velocidad del agua interviene la presión, no siendo coincidente el sentido del chorro y el giro.

Tipos de centrales

Existen varias formas de clasificar a las centrales hidroeléctricas

A) Según el recorrido del agua

Centrales de agua fluyente

También llamadas centrales de pasada o centrales a filo de agua. Son aquellas que no disponen de un embalse o acumulación de agua por encima de las turbinas, por lo que la energía se produce al paso de una corriente. En algunos casos, y con el simple objetivo de evitar la pérdida de producción cuando la corriente baja más crecida, se construye una pequeña presa para controlar las variaciones estacionales. Suelen estar instalados en ríos con gran caudal, y el salto es de pequeña altura. Adquieren su potencia máxima en la temporada de lluvias, y la mínima en periodos de sequía.

Centrales de agua embalsada

Al contrario que las anteriores, disponen de un embalse de agua que regula la cantidad de agua que pasa a las turbinas, regulando, además, 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.

Centrales de regulación

En este caso, la central está anexa a una o varias presas que acumulan agua por encima de las turbinas. La gran ventaja que supone frente a las de agua fluyente es que se puede regular el caudal que se emplea para la producción de electricidad, evitando -en la mayoría de los casos- las fluctuaciones derivadas de las épocas de sequía. La mayor producción de estas centrales conlleva, no obstante, un costo mucho mayor, derivado de la construcción de la presa. Además, este tipo de instalaciones pueden provocar altos impactos ambientales, además de problemas sociales derivados de la inundación de zonas pobladas o de valor ecológico.

Existen dos variantes de este tipo de centrales: por un lado, las que sitúan su casa de máquinas al pie de la presa, y por otro, las que conducen el agua a través de tuberías a un lugar más o menos alejado de la presa. Estas tuberías son denominadas canal de derivación o galería de conducción, y transportan el agua a poca velocidad gracias a un ligero desnivel en ambos extremos. Además, cuentan con una chimenea de equilibrio o cámara de presión, que evita que se pierda energía durante la conducción.

Centrales de bombeo

Utilizan dos embalses situados en niveles diferentes. Cuando la demanda de energía es alta, la central funciona de manera convencional, dejando caer el agua del embalse superior al inferior, y haciendo funcionar las turbinas. En momento en que la demanda es menor, se bombea el agua del embalse inferior al superior, para volver a iniciar el ciclo. Con este sistema es posible regular de manera más racional la producción, y poseen un tiempo de arranque muy corto.

B) Según la altura del salto de agua

De alta presión

Tienen grandes saltos, mayores de 200 metros. Desalojan pequeños caudales, inferiores a 20 m³/s. Suelen estar construidas en zonas de alta montaña, y poseen conducciones muy largas.

Por lo general, utilizan turbinas Pelton, y en menor medida, Francis.

De media presión

Poseen saltos entre 20 y 200 metros, con caudales alrededor de los 200 m³/s. Suelen situarse en zonas de baja y media montaña y utilizan agua embalsada (suelen estar anexas a grandes presas).

Suelen utilizar turbinas Francis y Kaplan. En grandes saltos, también incorporan turbinas Pelton.

De baja presión

Con saltos menores de 20 metros y caudales que pueden alcanzar los 300 m³/s.

Utilizan turbinas Francis y Kaplan.

 

Más información:

Centrales hidroeléctricas - Presentación de José Manuel Arroyo Sánchez (Universidad de Castilla-La Mancha)

Información técnica sobre centrales - Abudante colección de documentos en PDF editados por el grupo de trabajo sobre energía hidráulica de la Agencia Internacional de la Energía