GENERACIÓN

HIDROELÉCTRICA

Romeli Barbosa Pool

Miguel Piñeirua Menendez

Introducción

Como la mayor parte de las energías

renovables, la energía extraída del agua para la

generación de electricidad esta indirectamente

vinculada con la energía solar.

Proveé aproximadamente un sexto de la

generación eléctrica mundial y representa el

90% del total de generación a base de energías

renovables.

• Las características

esenciales de una

planta hidroeléctrica

son la cabeza efectiva

(la altura desde la que

cae el agua) y el gasto

volumétrico.

• A grandes rasgos, la

potencia generada es

diez veces el producto

de estos dos factores:

P(kW)= 10 x Q x H

• La cabeza y la potencia requerida determinan el tipo de turbina a ser utilizada en una planta hidroeléctrica.

• Las turbinas consisten en un arreglo de álabes curvos, diseñados para extraer la mayor cantidad de energía posible del flujo de agua

El Recurso

Recursos Mundiales

• Tabla 5.3

Capacidad Mundial

Contribución por País

Itaipú (Paraguay)

• Es la planta hidroeléctrica más grande del mundo en cuanto a capacidad de generación

• Cuenta con 18 turbinas y una caída de agua de 220m

• Su capacidad de generación es de 12.36 GW

Guri (Venezuela)

• Cuenta con 20

generadores

• Tiene una altura de

162m

• Su capacidad de

generación es de 10 GW

• Es la segunda planta en

operación más grande

del mundo después de

Itaipú.

Grand Coulee (EU)

• Es la estructura de

concreto más grande de

Estados Unidos

• Cuenta con 33

generadores distribuidos

en 4 plantas generadoras

• La caída de agua es de

116 m

• Su capacidad es de

6.8 GW

Fuente: Energy Information Administration

Tres Gargantas (China)

• Para 2009, contará con

una capacidad de

18.2 GW

• Cuenta con 26

generadores y una

caída de agua de

181 m

Table 1 Hydropower installed capacity and electricity generation in recent years

fuente: http://www.sp-china.com/powerSources/h.html

BREVIARIO

HISTÓRICO

Los flujos de agua fueron de los primeros recursos utilizados por el hombre para realizar trabajo.

La noria fue la primera máquina en utilizar la energía del agua y fue utilizada desde el año 600 a.c.

Para el año 200 a.c se utilizaba la energía extraída del agua en molinos. Estos molinos aparecieron en medio oriente y después fueron perfeccionados durante el imperio romano.

Durante el siglo XIX, los decubrimientos hechos por Faraday sobre electromagnetismo, dieron origen a la primera turbina generadora de electricidad, aunque el desarrollo de esta tecnología se vio afectado por la aparición del carbón como principal fuente de energía.

Turbina de Fourneyron

Turbina de Poncelet

Breast Turbine

Overshot Wheel

Turbina Ossberg

TIPOS DE PLANTAS

HIDROELÉCTRICAS

Las instalaciones de plantas

hidroeléctricas se pueden

clasificar de diferentes maneras:

• Por su cabeza efectiva

• Por su capacidad

• Por el tipo de turbina utilizada

• Por su localización o tipo de presa

Cabeza Baja

Por su poca capacidad de almacenamiento, dependen mucho del caudal y pueden presentar problemas debido a las variaciones de éste según la época del año

Cabeza Media y Alta

Este tipo de instalaciones

requieren de flujos

menores debido a las

grandes diferencias de

presión (pueden

alcanzar hasta 100 atm),

sin embargo, la inversión

de capital es muy grande

debido a la complejidad

y dimensiones de la

instalación.

Tipos de Turbinas

Turbina Francis

• Este tipo de turbina es de flujo radial, el caudal entra por la parte externa y sale por el centro.

• La turbina Francis es la más utilizada actualmente ya que puede ser utilizada en instalciones de cabeza muy baja (2m), hasta 300m

• Pueden ser utilizadas

con el eje de rotación

en posición vertical u

horizontal.

Turbina Kaplan

• Esta turbina es de

flujo axial.

• Son de gran utilidad

para flujos de agua

muy grandes, por lo

que su aplicación en

instalaciones de

cabeza baja es muy

común.

Turbina Pelton

• Este tipo de turbina es ideal para instalaciones de mas de 250m de altura.

• El flujo de agua es dirigido a los álabes a través de inyectores, aprovechando las enormes presiones generadas por la altura de la instalación.

• La turbina Pelton no

esta sumergida

dentro del flujo, por

lo que opera a

presión atmosférica.

• A este tipo de

turbinas se les conoce

como turbinas de

impulsión.

Rangos de Aplicación