Energía

Centrales eléctricas. Energía hidráulica. Hidroeléctricas. Producción eléctrica

  • Enviado por: Juan Manuel Barrios
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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¿QUÉ ES LA ENERGÍA?

La palabra energía se utiliza para designar la capacidad que tiene una determinada materia para producir un trabajo en forma de movimiento, luz, calor, sonido, etc. Existen muchos tipos de energía pero quiero destacar los siguientes:

  • Atómica o nuclear es aquella energía que se libera gracias a la desintegración de los átomos.

  • Cinética es la energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento.

  • Potencial es toda aquella energía que posee un cuerpo en virtud de la posición que ocupa.

  • Radiante es aquella energía que, desde un punto en concreto, se manifiesta en todas direcciones.

  • Química es la energía liberada gracias a una reacción química, básicamente como en una batería.

  • Solar es la producida por el sol y captada por un dispositivo receptor que concentra los rayos solares, convirtiéndolos en flujo constante de electricidad.

  • Eléctrica forma de la energía debida a la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos.

  • Renovable es toda aquella energía obtenida a partir de fuentes naturales (sol, agua, viento, etc).

En realidad, de todos estos tipos de energía la más importante es la eléctrica, ya que la conseguimos a partir de las demás y es también la más utilizada en la actualidad.

¿QUÉ ES UNA CENTRAL ELÉCTRICA?

En 1820 el investigador Oersted, observó que cuando la corriente eléctrica circula por un hilo metálico colocado en la proximidad de una brújula, la aguja de esta última se mueve. Oersted dedujo, en consecuencia, que toda corriente eléctrica produce un campo magnético. Años más tarde, Faraday demostró que también era posible el fenómeno opuesto. Comprobó que, si se mueve un imán cerca de un hilo metálico en espiral o en bobina, por el hilo circula electricidad. Lo mismo sucede cuando se mueve la bobina y se mantiene fijo el imán: se consigue una circulación de electricidad, que recibe el nombre de corriente inducida. Este es básicamente el funcionamiento de las centrales eléctricas. Ahora bien, para conseguir el movimiento del susodicho imán necesitamos una energía, que puede ser cualquiera de las anteriormente citadas. Así se distinguen centrales termoeléctricas, nucleares, hidroeléctricas, eólicas, etc.

En resumen, una central eléctrica es una instalación industrial utilizada para la producción de electricidad a partir de otras energías.

ENERGÍA HIDRÁULICA.

Es aquella energía que se obtiene a partir de la caída del agua desde cierta altura hasta un nivel inferior lo que provoca el movimiento de unas ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. La energía hidráulica no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables.

La energía hidroeléctrica debe su mayor desarrollo al ingeniero civil británico John Smeaton, que construyó por vez primera grandes ruedas hidráulicas de hierro colado.

Energía

La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial. Impulsó las industrias textil y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Sin embargo, debido a los escasos medios de construcción de presas, las centrales hidroeléctricas se aletargaron y se sustituyeron las turbinas por máquinas de vapor.

John Smeaton (1724 - 1794)

La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.

La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente. Una de ellas es la de las cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.

CENTRAL HIDROELÉCTRICA.

Las centrales hidroeléctricas tiene por fin aprovechar, 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.

En algunos casos muy localizados, en los que el caudal del río asegura una aportación regular de agua, la energía potencial de ésta puede ser aprovechada directamente sin necesidad de embalsar previamente el agua o bien utilizando un embalse muy reducido. Este tipo de centrales recibe el nombre de centrales fluyentes. En los casos más habituales, por el contrario, una cantidad apreciable de agua es retenida mediante una presa, formando así un embalse o lago artificial del que se puede generar un salto de agua, para liberar eficazmente la energía eléctrica. Son las centrales con regulación.

Atendiendo a la estructura de la central propiamente dicha, existen diferentes esquemas de emplazamientos hidroeléctricos, dado que las características orográficas del lugar donde se asienta la central condicionan en gran medida dicho esquema. No obstante, todos ellos pueden ser reducidos a dos modelos, de modo que cada emplazamiento particular suele ser una variante de uno de ellos o una combinación de ambos.

El primer esquema, llamado aprovechamiento por derivación de las aguas, consiste básicamente en desviar las aguas del río, mediante una pequeña presa, hacia un canal que las conduce, con una pérdida de nivel tan pequeña como sea posible, hasta un pequeño depósito llamado cámara de carga. De esta cámara arranca una tubería forzada que conduce el agua hasta la sala da máquinas de la central. Posteriormente, el agua es restituida al río aguas abajo utilizando un canal de descarga.

El segundo, denominado aprovechamiento por acumulación de las aguas, consiste en construir, en un tramo del río que ofrece un apreciable desnivel, una presa de determinada altura. El nivel del agua se situará entonces en un punto sensiblemente cercano al extremo superior de la presa. A media altura de la presa, para aprovechar el volumen de embalse a cota superior, se encuentra la toma de aguas, y en la base inferior (aguas abajo de la presa), la sala de máquinas, provistas del grupo (o grupos) turbina - alternador. La central asociada a este tipo de aprovechamientos suele recibir el nombre de Central de pie de presa.

Según sean las características del salto de agua, altura y caudal, las turbinas instaladas serán unas u otras. Las más utilizadas son: las Pelton, de uno o varios inyectores, las Francis y las Kaplan. Las primeras suelen ser utilizadas en centrales con gran salto y caudal regular; las Francis, en centrales de saltos intermedios con caudales variables, y las Kaplan, en instalaciones de poca altura y grandes variaciones de caudal.

Turbina tipo Francis.

Este tipo de turbina funciona debido a la expansión del agua mientras fluye a través de los espacios entre las palas, lo que produce una fuerza neta, o reacción, con un componente tangencial que pone la rueda en movimiento. Por ello esta turbina también recibe el nombre de turbina de reacción.


Turbina tipo Pelton.

El agua se conduce desde un depósito a gran altura a través de un canal o una conducción forzada hasta una boquilla eyectora que convierte la energía cinética del agua en un chorro a presión. Dado que la acción de la rueda Pelton depende del impulso del chorro sobre ella, en lugar de la reacción del agua en expansión, este tipo de turbina se denomina también turbina de acción.

Turbina tipo Kaplan.

Esta también recibe el nombre de turbina de hélice, que actúa al contrario que la hélice de un barco. Kaplan mejoró la turbina haciendo que las palas pudieran pivotar sobre su eje. Los distintos ángulos de las palas aumentan el rendimiento ajustando el ángulo al volumen de la caída de agua.

La tendencia en las turbinas hidráulicas modernas es utilizar caídas mayores y máquinas más grandes. Según el tamaño de la unidad, las turbinas Kaplan se emplean en caídas de unos 60 m, y en el caso de las turbinas Francis de hasta 610 m. El rendimiento de este tipo de instalaciones es increíble si se aprovecha al máximo. Así, las 18 turbinas más grandes del mundo (en Itaipú) consiguen una potencia total de 12.600 MW.