3.1. Energía hidráulica

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Llamamos energía hidráulica a la energía mecánica que tiene almacenada el agua. Esta energía puede estar acumulada en dos formas:
- Energía potencial que poseen las masas de agua embalsada por estar a una determinada altura.
- Energía cinética del agua debida a la velocidad con la que fluye por los cauces.
Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son:
- Utilizan una forma renovable de energía, repuesta por la naturaleza de manera gratuita.
- Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.
- Control de riego e inundaciones y abastecimiento de agua.
- Los costos de mantenimiento y explotación son reducidos.
- Las instalaciones y equipos tienen una duración considerable.
- La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, muy rápida a la conexión y desconexión y requiere poca vigilancia.
Contra estas ventajas deben señalarse ciertos inconvenientes:
- Los costes de capital por Kw instalado son elevados.
- El emplazamiento, está obligado por situaciones geográficas y puede estar lejos de los centros de consumo por lo que necesitan líneas de transporte.
- Se tarda más en construir que centrales térmicas equivalentes.
- La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.
- En la construcción del embalse se requiere la inundación de terrenos fértiles y núcleos habitados.

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Tipos de centrales
Las centrales hidroeléctricas se pueden clasificar según distintos criterios. En este apartado se ha tomado como criterio de clasificación la forma en que aprovechan el agua para generar energía eléctrica. Según esto tenemos dos grandes grupos.
Centrales de agua fluyente: Mediante un azud (barrera que ayuda a elevar el nivel del caudal) y una toma de agua en el cauce del río, derivan un caudal de agua que es devuelta al río después de ser aprovechada para mover una turbina.
En estas centrales no existe la opción de regular el caudal de agua que es aprovechado para mover la turbina, este dependerá del caudal que lleve el río en cada instante.
Los componentes de este tipo de centrales son:
- El azud de derivación.
- Una cámara de carga, a donde llega el agua del canal.
- Una tubería forzada que conduce el agua hasta la turbina a gran presión.
- El edificio de la central.
- El equipamiento electromecánico, donde está situada la turbina, el generador y el transformador.
- Y por último, el canal de descarga que devuelve el agua al río.
Centrales de embalse: Se utilizan pantanos que acumulan agua. Esta agua posteriormente será utilizada para mover la turbina en la central que se encuentra a pie de la presa según las necesidades de producción energéticas. Se pueden dividir en:
- De regulación si son capaces de almacenar grandes cantidades de agua para ser empleadas en épocas de bajos caudales o cubrir las necesidades de producción energética en horas punta.
- De bombeo. Las estudiaremos un poco más despacio.
Las centrales de bombeo se suelen instalar en los cauces altos de los ríos. Disponen de dos embalses situados a diferente altura. Cuando la demanda de energía eléctrica es máxima, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía eléctrica, utilizando el agua para mover una turbina desde el embalse superior al inferior, quedando el agua almacenada en el embalse inferior.
Este tipo de centrales disponen de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles; de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.
Estas centrales pueden ser de dos tipos: de bombeo mixto cuando el embalse superior está abastecido por un cauce de agua además de por el agua bombeada desde el embalse inferior, y de bombeo puro, cuando el único abastecimiento del embalse superior es a través del bombeo de agua del embalse inferior.
La presa
Muro fabricado generalmente de hormigón que se construye habitualmente en un desfiladero o garganta sobre un río, arroyo o canal con la finalidad de contener el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento.
Existen dos grandes tipos de presas: las de gravedad y las de bóveda.
La turbina
La turbina y el alternador son los mecanismos esenciales de la central hidroeléctrica.
Hay tres tipos de turbinas: Francis, Kaplan y Pelton. La elección de un tipo u otro para una instalación dependerá del caudal de agua y de la altura del salto y se escapa a los objetivos de este curso.