1. TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

CENTRAL DE AGUA FLUYENTE

Captan una parte del caudal del río, lo trasladan hacia la central y una vez utilizado, se devuelve al río.

Dependen de la hidrología, no se regula el caudal (malo tanto exceso como defecto).

Los conductos se diseñan con poca pendiente, para reducir la velocidad y así las pérdidas.

Pequeño salto útil. La potencia la determina el caudal del río.

Elementos de las centrales (no siempre tienen todos dependen de la geografía):

• Azud

  
  Es un pequeño sistema de almacenamiento que sirve para regular parcialmente la conducción de agua hacia la central.

• Toma

  
  Es 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

  
  Es una cámara anterior a la central que evita que el fluido tenga un régimen turbulento a su llegada a la turbina.

• Tubería forzada

  
  Es un conducto cerrado por el que va el agua hacia la entrada a la turbina.

• Edificio central

  
  Es 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.

CENTRAL DE PIE DE PRESA

Se instalan donde se puede construir un embalse.

 La toma de agua está en la parte inferior de la presa.

Pueden regular los caudales de entrada a la turbina (cuando haya mayor interés).

Regulación:

• Horaria: se gestiona para que se almacene de noche y se utilice de forma diurna.
• Diaria.
• Semanal: por ejemplo que funcione los días laborables y el llenado se realice los fines de semana.

Las minihidráulicas el volumen almacenado es reducido y a veces no puede ser gestionado por la central. En estos casos la mejor opción es vender a tarifa, para recibir un precio constante. Si el caudal es gestionado por la central, puede interesar vender a mercado funcionando a determinadas horas.

La confederación de la cuenca decide si se abre el embalse o no a petición de los afectados (y respetando el abastecimiento de las poblaciones). Las empresas que tienen la concesión, normalmente tienen voz pero no voto en la toma de estas decisiones, deberá acatar lo que la confederación decida.

Equipamiento, cuando la presa está construida.

• 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

Hay 2 clases:

• El aprovechamiento de un desnivel ya existente en el canal.
  La infraestructura necesaria es una tubería forzada desdoblada del canal de riego, que comunique el agua hasta la admisión de la turbina.  Una  vez  transformada  la  energía  hidráulica  en mecánica y, a su vez, en eléctrica es devuelta al curso para ser utilizada en su función principal.
• El aprovechamiento de un desnivel ya existente entre el canal y el cauce de un río cercano.
  Las conducciones a realizar se harían desde la toma del canal hasta la central (normalmente cercana al curso del río donde es conducida tras atravesar la turbina.

Obras y equipamientos:

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

2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS MINICENTRALES HIDRÁULICAS

Ventajas ambientales

• Uso no nocivo del agua, el agua que se usa se devuelve al río.
• Carácter autóctono, no depende de otros países.
• Energía limpia, no produce residuos ni emite gases de efecto invernadero.
• Carácter de generación distribuida, suelen estar cerca de los puntos de consumo (se evitan pérdidas en el transporte).
• Reducidos impactos ambientales y pueden ser evitables.
• Energía inagotable.
• Se controla el riesgo de inundaciones.

Ventajas sociales

• Crea más puestos de trabajo (5 veces más que las convencionales).
• Desarrollo de zonas rurales

Inconvenientes:

• Su construcción y puesta en marcha requiere inversiones importantes. Además, los emplazamientos en donde se pueden construir centrales hidroeléctricas en buenas condiciones económicas son limitados.
• Las presas se convierten en obstáculos insalvables para especies como los salmones, que tienen que remontar los ríos para desovar. Por su parte, los embalses afectan a los cauces, provocan erosión, e inciden en general sobre el ecosistema del lugar.
• Empobrecimiento del agua: El agua embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y demás propiedades del agua que fluye por el río. Los sedimentos se acumulan en el embalse, por lo que el resto del río hasta la desembocadura acaba empobreciéndose de nutrientes. Asimismo, puede deja sin caudal mínimo el tramo final de los ríos, especialmente en épocas secas.
• Los emplazamientos hidráulicos suelen estar lejos de las grandes poblaciones, por lo que es necesario transportar la energía eléctrica producida a través de costosas redes

4. DEFINICIÓN ENTRE SALTO BRUTO, UTIL Y NETO

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.

3. TURBINAS

TURBINAS DE ACCIÓN

Turbina Pelton

Usa saltos elevados con poco caudal. Permiten un rango amplio de caudales.

Formada por un rodete móvil con álabes de doble cuenco. El chorro de agua entra en la turbina dirigido por los inyectores que apuntan a los álabes.

La potencia se regula con los inyectores, que regulan los caudales. Los deflectores se emplean para paradas de emergencia dirigiendo el chorro hacia el desagüe.

Se pueden instalar con eje horizontal (1-2 inyectores) ó con eje vertical (+2 inyectores).

Rendimiento superior al 90% en condiciones de diseño).

Turbina Ossberger (Flujo Cruzado, Banki-Michell, Doble Impulsión)

Está formada por un inyector rectangular con dos álabes longitudinales que regulan y orientan el caudal que entra hacia las palas (álabes) del rodete. Además los álabes directrices pueden servir de cierre en saltos de poca altura.

Se limpia automáticamente, la suciedad que entra entre los álabes, se expulsan con el agua gracias a la fuerza centrífuga.

Permiten un rango de aplicación muy alto, saltos desde 1 a 200 metros y caudales muy variables.

Rendimiento aproximado del 85%.

TURBINAS DE REACCIÓN

Turbina FRANCIS

Se adapta muy bien a gran variedad de saltos y caudales. Ésta recibe el fluido de agua en dirección radial y a medida que el agua recorre la máquina hacia la salida se convierte en dirección axial.

Rendimiento superior al 90% en condiciones óptimas.

Rango alto de aplicación tanto en caudales como en saltos (10 a +100m). Está muy usada a nivel mundial.

Componentes de las instalaciones:

• Cámara de entrada (abierta o cerrada) con forma de espiral. Parte de la presión del fluido se transforma en energía cinética dirigiendo el fluido hacia el distribuidor.
• Distribuidor: tiene unos álabes fijos y móviles que orientan el agua al rodete.
• Rodete coronado con paletas fijas que cambian la dirección del fluido de radial a axial.
• Tubo de aspiración con la función de mantener la diferencia de presiones.

Turbina KAPLAN (Hélice, Semikaplan).

Las instalaciones están formadas por una cámara de entrada (abierta o cerrada), distribuidor fijo, rodete con 4 ó 5 palas fijas en forma de hélice de barco y un tubo de aspiración.

Las Kaplan y Semikaplan tienen un rodete con palas con diferentes ángulos de regulación;
Son muy ajustables y se adaptan a muchos caudales. Las Kaplan modifican los ángulos de los álabes del distribuidor y del rodete. Las Semikaplan solo los del rodete.

La Kaplan tiene un distribuidor regulable, da mejores rendimientos pero son más complejas y caras.

Rendimiento +90%.

Adecuada para saltos pequeños y caudales variables o grandes.

Suelen ser de eje vertical. Pero a veces son horizontales y se denominan:

• Tubular ó en “S”: pueden ser horizontales, inclinadas ó verticales. Rendimiento algo superior a las Kaplan.
• Bulbo: el generador está inmerso protegido con una carcasa impermeable. El rendimiento es algo superior a las tubulares. Menor obra civil pero equipos más complejos y + dificultad de mantenimiento.