Comunidad

11 de julio de 2016 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

Energía hidráulica, la primera renovable

Una energía renovable desde los principios de la energía eléctrica es la energía hidráulica. Esta energía utiliza la energía potencial del agua para producir energía eléctrica. La energía hidráulica se basa en la energía potencial que tiene el agua en función de la diferencia de altura entre el lugar donde se inicia el salto de agua y el lugar donde se encuentra la turbina.

La energía potencial está en función también de la masa de agua que cae y de la gravedad de la tierra. En función del tipo de salto las centrales pueden ser de mucho caudal y poco desnivel o de poco caudal y gran desnivel. Por ejemplo, podemos encontrar una sencilla construcción que no requiere grandes embalses como por ejemplo un pequeño desvío de agua.

Energía Hidráulica

Este uso requiere una aportación continua de caudal. El agua se toma directamente del cauce del río para dejarla caer mediante unas canalizaciones, donde se consigue una determinada diferencias de altura, hacía una turbina donde se produce la energía eléctrica. El agua después de pasar por las turbinas es devuelta al cauce.

A veces se necesitan embalses para almacenar grandes cantidades de agua que permitan en ausencia de lluvias un aporte constante de agua o grandes caudales por ser un salto de poca altura. Los embalses son grandes construcciones los cuales una vez construidas solamente necesitan pequeños mantenimientos. El caudal se regula mediante las compuertas y solamente se necesita un mantenimiento y verificación reducido una vez construido. La energía hidráulica sigue respondiendo al mismo concepto de potencial: energía.

Energía Hidráulica 

Cuando se tienen sobrantes de energía se utilizan estaciones de bombeo para acumular agua en embalses artificiales. Es una forma de almacenar energía en forma de energía gravitatoria. Cuando más tarde exista una mayor demanda de energía, estos embalses dejarán caer el agua y de esta forma aportarán a la red la energía eléctrica sobrante.

Esto tiene aplicaciones en las centrales nucleares y en las centrales eólicas. Un ejemplo lo podemos encontrar en Cortes de Pallás, en Valencia. Permiten aprovechar los excedentes eléctricos que de otra forma se perderían.

La energía hidráulica puede ser de alta presión. Las centrales de alta presión son centrales con saltos superiores a los 200 m de altura siendo los caudales del orden de los 20 m3/s. Normalmente están situados en zonas de alta montaña

                                                                     Energía Hidráulica
                                              

Las centrales de media presión obtienen la energía hidráulica a partir de saltos de agua más pequeños pero con unos caudales mayores. Son saltos de agua entre 20 m y 200 m con caudales del orden de los 200 m3/s.

Las centrales de baja presión son aquellas con saltos de agua inferiores a 20 metros y con grandes caudales de agua. Caudales en torno a los 300 m3/s.

Energía Hidráulica

Según la estática de fluidos, la presión ejercida por una cantidad de agua determinada, viene expresada en función de la presión atmosférica y del producto de la densidad de agua, la gravedad y la altura:

                       Energía Hidráulica

La ecuación de Bernoulli nos relaciona los datos de entrada con los datos de salida en una canalización del agua. Estas canalizaciones son las que llevarán el agua a las turbinas. La energía hidráulica que llega a las turbinas se convierte en energía eléctrica en el alternador.

La Ecuación de Bernoulli es:

                            Energía Hidráulica

Energía Hidráulica

¿Qué es el caudal? El caudal se define como el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo por una canalización. Este caudal es debido al desnivel del salto de agua y a la energía requerida para el alternador. El caudal de agua es el que acciona las turbinas que mueven el alternador para producir energía eléctrica.

 Energía Hidráulica

El caudal está en función de la superficie de la conducción y la velocidad a la que atraviesa la conducción.

La ecuación de continuidad nos muestra la relación que tenemos entre dos extremos de la conducción, mientras que la potencia de un flujo de agua nos da la potencia en W que llega a la turbina. Esta potencia está en función de la densidad, de la gravedad, del caudal y de la altura del desnivel de agua. Viene definida por:

Energía Hidráulica

Para impulsar un fluido por un conducto para una estación de bombeo para acumular agua y obtener energía potencial almacenada se necesita una potencia determinada. Dicha potencia está en función de las diferencias de presión, sección y velocidades de entrada y salida.

El resumen de obtención de energía eléctrica a partir de la energía hidráulica es:

                               Obtención de Energía Eléctrica a partir de Energía Hidráulica

En las turbinas transformaremos la energía del agua en un movimiento circular para poder mover el alternador con un movimiento giratorio y obtener energía eléctrica. Según el desnivel del salto y el caudal empleado se eligen unas u otras. Podemos encontrar la turbinas Pelton, las turbinas Francis, las turbinas Kaplan.

Con todos estos datos, los datos del rendimiento y los datos del alternador obtenemos la potencia eléctrica producida. El generador eléctrico nos da el resultado de dicha conversión energética:

Esquema de excitación moderno de la máquina sincrona

Generador Eléctrico

Finalmente conectamos el generador eléctrico a la red eléctrica mediante transformadores mediante los cuales aumentaremos la tensión para minimizar las pérdidas por transporte.

                                            Energía Hidráulica

Autor: Antonio Blanco, profesor del Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética

Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética

Comentarios

Deja tu comentario

You must be logged in to post a comment. So log in!

EADIC Blog