TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

CLASIFICACIÓN

Se pueden clasificar según varios argumentos, como características técnicas, peculiaridades del asentamiento y condiciones de funcionamiento.

En primer lugar hay que distinguir las que utilizan el agua según discurre normalmente por el cauce de un río, y aquellas otras a las que ésta llega, convenientemente regulada, desde un lago o pantano. Se denominan:

• Centrales de Regulación

• Centrales de Bombeo.

Según la altura del salto de agua o desnivel existente:

Centrales de Agua Fluente:

Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella, para accionar las turbinas hidráulicas.

No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando el caudal suministrado según las estaciones del año. En la temporada de precipitaciones abundantes (de aguas altas), desarrollan su potencia máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca (aguas bajas), la potencia disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del estío.

Su construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un desnivel constante en la corriente de agua.

Presa de agua fluente en el río Urumea

Centrales de Agua Embalsada:

Se alimenta del agua de grandes lagos o de pantanos artificiales (embalses), conseguidos mediante la construcción de presas. El embalse es capaz de almacenar los caudales de los ríos afluentes, llegando a elevados porcentajes de captación de agua en ocasiones. Este agua es utilizada según la demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas.

Centrales de Regulación:

Tienen la posibilidad de almacenar volúmenes de agua en el embalse, que representan periodos más o menos prolongados de aportes de caudales medios anuales.

Prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, ya que el almacenamiento es continuo, regulando de modo conveniente para la producción. Se adaptan bien para cubrir horas punta de consumo.

Centrales de Bombeo:

Se denominan 'de acumulación'. Acumulan caudal mediante bombeo, con lo que su actuación consiste en acumular energía potencial. Pueden ser de dos tipos, de turbina y bomba, o de turbina reversible.

La alimentación del generador que realiza el bombeo desde aguas abajo, se puede realizar desde otra central hidráulica, térmica o nuclear.

No es una solución de alto rendimiento, pero se puede admitir como suficientemente rentable, ya que se compensan las pérdidas de agua o combustible.

Centrales de Alta Presión:

Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los 200 metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeños, 20 m3/s por máquina.

Situadas en zonas de alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de conducciones de gran longitud.

Utilizan turbinas Pelton y Francis.

Centrales de Media Presión:

Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200-20 metros aproximadamente. Utilizan caudales de 200m3/s por turbina.

En valles de media montaña, dependen de embalses.

Las turbinas son Francis y Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes.

Compuertas del embalse de Alloz

Centrales de Baja Presión:

Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un caudal que puede superar los 300m3/s.

Las turbinas utilizadas son de tipo Francis y especialmente Kaplan.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

La energía hidroeléctrica en general, y su uso en particular, presenta ciertas ventajas sobre otras fuentes de energía, como son :

• Disponibilidad: Es un recurso inagotable, en tanto en cuanto el ciclo del agua perdure.

• "No contamina" (en la proporción que lo hacen el petróleo, carbón, etc.): Nos referimos a que no emite gases "invernadero" ni provoca lluvia ácida, es decir, no contamina la atmósfera, por lo que no hay que emplear costosos métodos que limpien las emisiones de gases.

• Produce trabajo a la temperatura ambiente: No hay que emplear sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan, por lo que es más rentable en este aspecto.

• Almacenamiento de agua para regadíos

Canal para regadío en las proximidades de Alloz

• Permite realizar actividades de recreo (remo, bañarse, etc)

• Evita inundaciones por regular el caudal

Sin embargo, también tiene una serie de inconvenientes :

• Las presas : obstáculos insalvables

Salmones y otras especies que tienen que remontar los ríos para desovar se encuentran con murallas que no pueden traspasar.

Presa de Alloz

• "Contaminación" 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.

• Privación de sedimentos al curso bajo

Los sedimentos se acumulan en el embalse empobreciéndose de nutrientes el resto de río hasta la desembocadura.

ESTADÍSTICAS

Algunos datos comparativos sobre disponibilidad, producción y consumo de energía hidroeléctrica:
 

CENTRALES DEL BIDASOA

Central de Yanci I

Características técnicas:

• 2100KW: dos turbinas de 550 y dos turbinas de 500, todas ellas tipo Francis con ejes horinzontales.

• 9m3/s.

• Tensión de salida del generador es 3000V, que se transforman con un banco de transformadores monofásicos en 30000V.

• 500 r.p.m. las de más potencia y 750 r.p.m. las menos potentes. 

Funcionamiento:

Como hay 4 turbinas, el chorro de agua cae desde una altura superior a los 20m y se divide en cuatro canales diferentes para cada turbina.

Toma por medio de tuberías forzadas

En este tipo de centrales la velocidad de giro de la turbina debe de ser constante para que la tensión y la frecuencia de la energía eléctrica generada sean también constantes. Un cambiador de velocidad-carga realiza mediciones continuamente para asegurar que la velocidad de giro de la turbina no varíe. En caso de que hubiera algún cambio producido por el aumento o disminución del caudal, un complicado sistema hidráulico, que explicaremos a continuación, se encarga de cambiar la orientación de las hélices de manera que se generen más o menos energía.

Unas bombas almacenan aceite a una presión elevada en unas bombonas de expansión para que las bombas no estén funcionando continuamente. Unos pistones utilizan el aceite de las bombonas para alargarse o acortarse, produciendo un movimiento de las hélices de las turbinas, con lo que se consigue suministrar más o menos energía. Cuando los pistones han utilizado todo el aceite de las bombonas, las bombas se ponen a funcionar y las recargan.

Central de San Tiburcio

Características técnicas:

• 950KW en una única turbina con hélices Caplan de eje vertical.

• 7-8m3/s

• 1700KW nominales, que por perdidas de caudal en la parrilla de filtrado de impurezas, se quedan en 950KW.

• Tensión de salida del generador: 5000V, que se transforman con un banco de transformadores monofásicos en 30000V.

• 428,6 revoluciones por minuto.

Sistema de funcionamiento:

El agua baja desde una altura de 10 metros aproximadamente. El eje de la turbina es vertical, por lo que los álabes de la turbina están en el plano horizontal. El sistema hidráulico para el movimiento de los álabes está compuesto por una bomba de presión de aceite de funcionamiento continuo. Cuando el cambiador de velocidad-carga detecta una disminución o aumento de la velocidad del eje, las bombas accionan un pistón hidráulico. A su vez el pistón mueve un sistema de bielas y bieletas que cambian la orientación de los álabes de la turbina. El resultado final es que cuando, por la causa que sea, no tenemos suficiente caudal de agua la orientación de los álabes cambiará y obtendremos menos energía. En el caso de que aumente el caudal, el efecto será el contrario y podremos sacar más energía.

Según nos explicaron la revisión de las turbinas debería hacerse cada cinco años para sacar un rendimiento máximo, pero la mejora que experimentamos no compensa con los gastos que suponen la revisión.

Bibliografía

• Energía Hidroeléctrica, Viejo Zubicaray y Alonso, Editorial LIMUSA.

• Centrales Hidroeléctricas I, 'Conceptos y  Componentes Hidráulicos',

        Editorial PARANINFO, 1994.

• Centrales Hidroeléctricas II, 'Turbinas Hidráulicas',

        Editorial PARANINFO, 1994.

• Las fuentes de energía, Santos Sabrás, Kutxa, 1996.

• Enciclopedia Encarta'98.

• Agradecemos la información facilitada por el personal de mantenimiento de las centrales de Yanci y San Tiburcio en el Bidasoa.