Centrales Hidroeléctricas: Tipos, Funcionamiento y Cálculo de Potencia

Centrales Hidroeléctricas

Tipos de Centrales Hidroeléctricas

Centrales de Agua Fluyente

Derivan parte del cauce del río para conducirlo a través de canales hasta la admisión de la turbina. Una vez turbinado el caudal, este es devuelto al río. Dependen de la hidrología, ya que no pueden regular el caudal del río. Puede que no haya caudal suficiente para que funcione la central o incluso que el agua anegue la instalación ante una crecida. Los principales equipamientos de este tipo de centrales son:

• Azud: Un pequeño sistema de almacenamiento que sirve para regular parcialmente la conducción de agua hacia la central.
• Toma: El elemento a través del cual se empieza a conducir el agua hacia la central.
• Canal de derivación: Comienza en la toma y conduce el agua hasta el siguiente elemento. Estos canales suelen ser a cielo abierto.
• Cámara de carga: Una cámara anterior a la central que evita que el fluido tenga un régimen turbulento a su llegada a la turbina.
• Tubería forzada: Un conducto cerrado por el que va el agua hacia la entrada a la turbina.
• Edificio central: Donde se alojan los equipos mecánicos y electrónicos.
• Canal de descarga: Conducto a través del cual se devuelve el agua al cauce natural.
• Subestación y línea eléctrica: Una vez generada la energía eléctrica a partir de la mecánica, se modifica en un transformador. Además del transformador, existen varios equipos auxiliares más necesarios para el funcionamiento de la central.

Centrales a Pie de Presa

Son aquellas en las que existe posibilidad de construir un embalse en el cauce del río para almacenar las aportaciones de este, también el agua procedente de las lluvias y el deshielo. La principal característica es que pueden regular los caudales de entrada a la turbina en los momentos que más interese, así pueden proporcionar energía durante las horas donde el precio del mercado sea mayor, realizar mantenimiento, etc. La toma de agua está en la parte inferior de la presa. Según la capacidad de agua que tenga la zona útil, la regulación puede ser horaria, diaria o semanal. Es posible gestionar su funcionamiento permitiendo el almacenamiento de agua en las horas nocturnas y su utilización en horas diurnas. Si no es posible la generación en determinadas horas, se debe optar por vender la energía eléctrica a tarifa, consiguiendo que a cualquier hora el precio sea constante. Si el caudal disponible no está sujeto a restricciones, el funcionamiento a precio fijo es más interesante; también hay que tener en cuenta el efecto del continuo arranque en determinados elementos de la instalación.

Si la regulación es semanal, funciona durante unos días laborables y se permite el llenado del embalse durante el fin de semana o viceversa. La confederación de la cuenca correspondiente es la que decide si se abre o no el embalse. Las empresas que tienen la concesión para la explotación de la central hidráulica deberán acatar lo que la confederación decida, pudiendo exigir el paso del agua por la central. Cuando la presa ya está construida, las instalaciones necesarias son:

• Adaptación o construcción de las conducciones de la presa.
• Toma de agua con compuerta y reja.
• Tubería forzada hasta la central.
• Edificio central y equipamiento electro-mecánico.
• Subestación y línea eléctrica.

Central en Canal de Riego

Se identifican dos clases:

• El aprovechamiento de un desnivel que ya existía en el canal. Se necesita una tubería forzada desdoblada del canal de riego que comunique el agua hasta la turbina; luego es devuelta al curso para utilizarla.
• El aprovechamiento de un nivel ya existente entre el canal y el cauce de un río cercano. Las conducciones se harían desde la toma del canal hasta la central.

Obras a realizar:

• Acceso de las conducciones hacia la central desde el canal.
• Tubería forzada.
• Edificio de la central.
• Conducción de reincorporación de las aguas al cauce.
• Subestación y línea eléctrica.

Descripción y Croquis de Salto Bruto, Útil y Neto

Estamos haciendo referencia a energía hidráulica y a los diferentes parámetros que se necesitan para llegar al cálculo de la potencia de una central hidroeléctrica (altura y caudal útil). La altura deberá ser el máximo que permita la topografía del terreno, teniendo en cuenta la afección del medio ambiente y la viabilidad económica de la inversión. Los saltos a considerar son:

• Salto bruto (Hb): Altura existente entre el punto de la toma de agua del azud y el punto de descarga del caudal que se turbina al río.
• Salto útil (Hu): Desnivel existente entre la superficie libre del agua en la cámara de carga hasta el nivel de desagüe en la turbina.
• Salto neto (Hn): Es la diferencia entre el salto útil y las pérdidas de carga producidas a lo largo de todas las conducciones. Representa la máxima energía que se podrá transformar en trabajo en el eje de la turbina.