PRESA HIDROELECTRICA

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“PRESA HIDROELECTRICA”
Universidad de Guadalajara
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías
División de ingenierías
Licenciatura en Ingeniería civil
 
Jordi Rogelio Delgadillo Lomeli
216562289
Seminario de inducción para ingenieros civiles
Buenrostro Orozco Angélica Monserrat
Tarea No. 3
17 de septiembre de 2019
En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.
En general, estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica. 
Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden ser:
· Centrales hidráulicas de gran potencia: más de 10MW de potencia eléctrica.
· Minicentrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.
· Micro centrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia. 
Componentes principales de una central hidroeléctrica. La presa, que se encarga de contener el agua de un río y almacenarla en un embalse.
Rebosaderos, elementos que permiten liberar parte del agua que es retenida sin que pase por la sala de máquinas.
Destructores de energía, que se utilizan para evitar que la energía que posee el agua que cae desde los salientes de una presa de gran altura produzcan, al chocar con el suelo, grandes erosiones en el terreno. Básicamente encontramos dos tipos de destructores de energía:
Los dientes o prismas de cemento, que provocan un aumento de la turbulencia y de los remolinos. 
Los deflectores de salto de esquí, que disipan la energía haciendo aumentar la fricción del agua con el aire y a través del choque con el colchón de agua que encuentra a su caída. 
Turbina. Elementos que transforman en energía mecánica la energía cinética de una corriente de agua.
Alternador. Tipo de generador eléctrico destinado a transformar la energía mecánica en eléctrica.
Conducciones. La alimentación del agua a las turbinas se hace a través de un sistema complejo de canalizaciones.
La parte final del recorrido del agua desde la cámara de carga hasta las turbinas se realiza a través de una tubería forzada. Para la construcción de estas tuberías se utiliza acero para saltos de agua de hasta 2000m y hormigón para saltos de agua de 500m.
Válvulas, dispositivos que permiten controlar y regular la circulación del agua por las tuberías.
Chimeneas de equilibrio: son unos pozos de presión de las turbinas que se utilizan para evitar el llamado “golpe de ariete”, que se produce cuando hay un cambio repentino de presión debido a la apertura o cierre rápido de las válvulas en una instalación hidráulica.
Ventajas y desventajas
1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.
2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.
3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.
4. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.
5. Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable.
6. La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.
Algunas desventajas de las centrales hidroeléctricas:
1. Los costos de instalación iniciales son muy altos.
2. Su ubicación, condicionada por la geografía natural, suele estar lejos de los centros de consumo y obliga a construir un sistema de transmisión de electricidad, aumentando los costos de inversión y de mantenimiento y aumentando la pérdida de energía.
3. La construcción implica mucho tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas.
4. El espacio necesario para el embalse inunda muchas hectáreas de terreno.
5. La disponibilidad de energía puede fluctuar, de acuerdo con el régimen de lluvias, de estación en estación y de año en año.
Captación del agua
Todo empieza por conseguir el principal recurso para poner en marcha una central hidroeléctrica: “el agua”; este recurso se puede conseguir de muchas maneras, por ejemplo se puede almacenar en grandes represas que a la vez pueden servir para otras actividades que veremos más adelante., Por otro lado se puede aprovechar el agua que transcurre por un canal como puede ser un rio y entre otros métodos también puede haber centrales hidroeléctricas de bombeo.
Las represas hidroeléctricas son infraestructuras construidas a base de concreto o cualquier material que garantice los requerimientos, las represas están diseñadas para soportar fuertes cargas y presión hidráulica, almacenan grandes cantidades de agua que pueden ser empleadas para múltiples necesidades, como, por ejemplo: la recreación, pesca, navegación, agricultura, evitar inundaciones y más 
Para la construcción de una represa es necesario el estudio de impacto ambiental, pues el hecho de construir una de dimensiones considerables puede implicar muchos problemas especialmente para la flora, la fauna y el ecosistema en general de la zona o las que se verán afectadas por las actividades y modificaciones en su entorno. La construcción de una represa muchas veces implica el desvió de canales de agua de su recorrido natural, la reubicación de poblaciones vulnerables, el movimiento de tierra, la inundación del área para la represa y entre otros que incluso pueden nacer como efecto de estas actividades. Cabe destacar que cuanto mayor sea la capacidad y altura de almacenamiento de la represa, esta será más favorable para la generación de energía eléctrica. 
Otra forma de captar el agua puede ser aprovechando el paso del agua, aquí no es necesario construir una represa que almacene grandes cantidades de agua, pues el agua empleada es la misma que recorre por un canal; obviamente el agua tendrá que ser adecuada a las necesidades de la instalación. En una instalación de este tipo, es claro que no se invierten grandes sumas de recursos para crear una represa, sin embargo, también puede depender y ser afectada por fenómenos naturales lo cual puede ser una desventaja.
Bombeo de agua para el funcionamiento de una planta hidroeléctrica
En este caso, el agua sigue un ciclo reversible, es decir sube y baja desde una deposito o embalse inferior al depósito superior, esto permite que el agua pueda ser reutilizado varias veces para generar energía eléctrica. Gracias a un grupo de motobombas o turbinas el agua puede ser impulsado desde un depósito inferior a un depósito superior, con el objetivo de elevar la altura de caída del agua que será necesaria para la generación de energía eléctrica.
Tipos de Centrales Hidroeléctricas
Central Hidroeléctrica de Pasada
Una central de pasada es aquella en que no hay acumulación apreciable de agua para accionar las turbinas.
En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal natural del río, con sus variaciones de estación en estación. Si este es mayor a lo necesario, el agua sobrante se pierde por rebalse. 
En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebalse.
Normalmente, en una central de pasada, se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa.
El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del necesario embalsamiento mínimo (azud), no es demasiado grande.
Este tipo de central requiere un caudal suficientemente constante para asegurar durante el año una potencia determinada.
Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva
En este tipo de proyecto se embalsaun volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales.
Embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas. 
Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año, aunque el río se seque por completo durante algunos meses, cosa que sería imposible en un proyecto de pasada. 
Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.
La casa de máquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo superior; en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de carácter mediano.
Las centrales de bombeo
Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo más racional de los recursos hidráulicos de un país. 
Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel durante el día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía.
Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador.
Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda iniciar el ciclo productivo nuevamente.
Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.
Principales componentes de una Central Hidroeléctrica
Dentro de los principales componentes tenemos: la Presa o represa, los aliviaderos, las tomas de agua, canales de derivación, la chimenea de equilibrio, las tuberías forzadas, la casa de máquinas, las turbinas hidráulicas y los generadores.
Para la decisión de construir una nueva central hidroeléctrica existe una serie de etapas previas, que resumidamente se pueden agrupar en las siguientes:
1. Estudios de planificación de largo plazo.
2. Estudios de viabilidad del proyecto.
3. Definición del tipo de central.
4. Obras Civiles asociadas.
5. Equipos eléctricos, electrónicos y electromecánicos, equipos auxiliares; y
6. Forma de entrega de la energía al consumidor.
Las centrales hidroeléctricas más modernas, en especial las que poseen embalse de reserva, pueden tener servicios adicionales, que consisten en su aprovechamiento óptimo para incluir láser, irrigación, pesca, etc.