HIDROEL

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HIDROELÉCTRICAS
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DEFINICIÓN

• f. Una central hidroeléctrica es una planta
  productora de energía eléctrica generada a partir
  de la energía potencial del agua que se encuentra
  retenida en una represa o dique.

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DESCRIPCIÓN

• Las centrales hidroeléctricas aprovechan,
  mediante un desnivel, la energía potencial
  contenida en la masa de agua que transportan los
  ríos para convertirla en energía eléctrica,
  utilizando turbinas acopladas a alternadores.

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

• La presa es una construcción que sirve para
  contener el agua y contener un embalse. El agua
  se libera por los desagües, que fluye por
  tuberías de conexión hasta la sala de máquinas
  (una vez filtrada) la energía cinética del agua
  acumulada se convierte en energía cinética de
  rotación de la turbina, que acoplada a un
  alternador de forma solidaria, genera energía
  eléctrica.

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(No Transcript)
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ELEMENTOS COMPONENTES DE UNA CENTRAL
HIDROELÉCTRICA

• Presa
• Embalse
• Rejas filtradoras
• Tubería forzada y/o canal
• Turbina
• Generador
• Transformador
• Líneas eléctricas

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• Presa Barrera artificial que se construye en
  algunos ríos para embalsarlos y retener su caudal.

• Embalse acumulación de agua producida por una
  obstrucción en el lecho de un río o arroyo que
  cierra parcial o totalmente su cauce.

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Presa Se llama presa en general a una
construcción que se levanta en el lecho del río
para atajar el agua, produciendo una elevación de
su nivel que permite la derivación de ella, o
bien para almacenar el agua regulando el caudal
del río. Por el objeto para que están
construidas, las presas se dividen en dos grandes
grupos Presas de derivación. Presas de embalse
Presas de derivación, llamadas también azudes y
presas de vertedero están dispuestas,
preferentemente, para elevar el nivel del
contribuyendo a crear el salto y siendo efecto
secundario el almacenamiento del agua cuando lo
requieran las necesidades de consumo. Por el
contrario, el objeto preferente de las presas de
embalse es el almacenamiento de agua para regular
el caudal del río, siendo de efecto secundario la
elevación del nivel del agua para producir de
salto.
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1. Agua
2. Presa
3. Rejas filtradoras
4. Tubería forzada
5. Conjunto turbina-alternador
6. Turbina
7. Eje
8. Generador
9. Líneas eléctricas
10. Transformadores

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• Rejas filtradoras Se encargan de impedir el paso
  de materiales que puedan dañar las turbinas.
• Tubería forzada Es la tubería que lleva el agua
  a presión, desde el embalse hasta la entrada de
  la turbina.

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• Turbina Es un motor rotativo que convierte en
  energía mecánica la energía de una corriente de
  agua. El elemento básico de la turbina es la
  rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices,
  cuchillas o cubos colocados alrededor de su
  circunferencia, de tal forma que el fluido en
  movimiento produce una fuerza tangencial que
  impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía
  mecánica se transfiere a través de un eje para
  proporcionar el movimiento de un generador
  eléctrico.

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Las dos características principales de una
central hidroeléctrica, desde el punto de vista
de su capacidad de generación de electricidad son

• La potencia, que es función del desnivel
  existente entre el nivel medio del embalse y el
  nivel medio de las aguas debajo de la central, y
  del caudal máximo turbinable, además de las
  características de la turbina y del generador.
• La energía garantizada en un lapso determinado,
  generalmente un año, que está en función del
  volumen útil del embalse, de la pluviometría
  anual y de la potencia instalada.

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La potencia de una central hidroeléctrica puede
variar desde unos pocos MW, hasta varios GW.
Hasta 10 MW se consideran minicentrales. En China
se encuentra la mayor central hidroeléctrica del
mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una
potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la
Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y
Paraguay), con una potencia instalada de 14.000
MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.
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Potencia de una central hidroeléctrica

• La potencia de una central hidroeléctrica se mide
  generalmente en Megavatios (MW) y se calcula
  mediante la fórmula siguiente
• donde
• Pe potenciaen vatios(W)
• ? densidad del fluido en kg/m³
• ?t rendimiento de la turbina hidráulica(entre
  0,75 y 0,90)
• ?g rendimiento del generador eléctrico(entre
  0,92 y 0,97)
• ?m rendimiento mecánico del acoplamiento
  turbina alternador (0,95/0.99)
• Q caudal turbinable en m³/s
• H desnivel disponible en la presa entre aguas
  arriba y aguas abajo, en mentros(m)

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En una central hidroeléctrica se define

• Potencia media potencia calculada mediante la
  fórmula de arriba considerando el caudal medio
  disponible y el desnivel medio disponible.
• Potencia instalada potencia nominal de los
  grupos generadores instalados en la central.

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Tipos de centrales hidroeléctricas

• Según su concepción arquitectónica..
• Centrales al aire libre, al pie de la presa, o
  relativamente alejadas de esta. Están conectadas
  por medio de una tubería en presión.
• Centrales en caverna, generalmente conectadas al
  embalse por medio de túneles, tuberías en
  presión, o por la combinación de ambas.

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• Según su régimen de flujo
• Centrales de agua fluyente, utilizan parte del
  flujo de un río para generar energía eléctrica.
  Operan en forma continua porque no tienen
  capacidad para almacenar agua. Turbinan el agua
  disponible en el momento, limitadamente a la
  capacidad instalada las turbinas pueden ser de
  eje vertical, cuando el río tiene una pendiente
  fuerte u horizontal cuando la pendiente del río
  es baja.

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• Centrales de embalse, es el tipo más frecuente de
  central hidroeléctrica. Utilizan un embalse para
  reservar agua e ir graduando el agua que pasa por
  la turbina. Es posible generar energía durante
  todo el año si se dispone de reservas
  suficientes. Requieren una inversión mayor.
• Centrales de regulación. Almacenamiento del agua
  que fluye del río capaz de cubrir horas de
  consumo.
• Centrales de bombeo o reversibles, es una central
  hidroeléctrica que además de poder transformar la
  energía potencial del agua en electricidad, tiene
  la capacidad de hacerlo a la inversa, es decir,
  aumentar la energía potencial del agua (por
  ejemplo subiéndola a un embalse) consumiendo para
  ello energía eléctrica.

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De esta manera puede utilizarse como un método de
almacenamiento de energía (una especie de batería
gigante). Están concebidas para satisfacer la
demanda energética en horas pico y almacenar
energía en horas valle. Aunque lo habitual es que
esta centrales turbinen/bombeen el agua entre dos
embalse a distinta altura, 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.
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Según su altura de caída del agua.

• Centrales de alta presión
• Que corresponden con el high head, y que son las
  centrales de más de 200 m de caída del agua, por
  lo que solía corresponder con centrales con
  turbinas Pelton.
• Centrales de media presión
• Son las centrales con caída del agua de 20 a 200
  m, siendo dominante el uso de turbinas Francis,
  aunque también se puedan usar Kaplan.

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• Centrales de baja presión
• Que corresponden con el low head, son centrales
  con desniveles de agua de menos de 20 m, siendo
  usadas las turbinas Kaplan.
• Centrales de muy baja presión
• Son centrales correspondientes con nuevas
  tecnologías, pues llega un momento en el cuál las
  turbinas Kaplan no son aptas para tan poco
  desnivel. Serían en inglés las very low head, y
  suelen situarse por debajo de los 4m..

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IMPACTOS AMBIENTALES
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Las centrales hidroeléctricas, si bien son
fuentes de energía renovable, no son totalmente
favorables para el medio ambiente. Durante la
construcción de estas centrales se rompe la
armonía del medio ambiente es decir se altera el
ciclo que lleva normalmente, a construcción de
represas o pantanos artificiales altera la vida
de la fauna acuática, ya que impide el remonte de
los peces y estos comienzan a tener problemas en
su ciclo reproductivo, aumentando así la
diminución de la población acuática, todo esto
además de que muchas veces deben trasladarse
pueblos enteros para la realización de estos
proyectos. . Hay impactos ambientales directos
asociados con la construcción de la represa
(p.ej., el polvo, la erosión, problemas con el
material prestado y de los desechos), pero los
impactos más importantes son el resultado del
embalse del agua, la inundación de la tierra para
formar el embalse, y la alteración del caudal de
agua, aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos
directos en los suelos, la vegetación, la fauna y
las tierras silvestres, la pesca, el clima y la
población humana del área.
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Los efectos indirectos de la represa incluyen los
que se asocian con la construcción, el
mantenimiento y el funcionamiento de la represa
(p.ej., los caminos de acceso, los campamentos de
construcción, las líneas de transmisión de
energía) y el desarrollo de las actividades
agrícolas, industriales o municipales que
posibilita la represa. Los principales factores
ambientales que afectan el funcionamiento y la
vida de la represa son aquellos que se relacionan
con el uso de la tierra, el agua y los otros
recursos en las áreas de captación aguas arriba
del reservorio (p.ej., la agricultura, la
colonización, el desbroce del bosque) que pueden
causar una mayor acumulación de limos, y cambios
en la cantidad y calidad del agua del reservorio
y del río. Se tratan estos aspectos en los
estudios de ingeniería.
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BENEFICIOS

• Apoya el desarrollo económico y mejora la calidad
  de vida en el área en donde se provee la energía
  eléctrica.
• Oportunidades de empleo.
• Proporciona una alternativa para evitar la quema
  de combustibles fósiles.
• Satisface la demanda de energía eléctrica.
• NO produce agua caliente, emisiones atmosféricas,
  ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de CO2
• .

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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN MÉXICO
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Hidroeléctrica de Batopilas y la Société du
Necaxa. La primera central hidroeléctrica
mexicana se construyó en 1889 en Batopilas,
Chihuahua
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