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Central hidroeléctrica

Del agua a la energía renovable. Funcionamiento y tipos de centrales hidroeléctricas.

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La central hidroeléctrica transforma la energía hidráulica de un curso de agua, natural o artificial, en electricidad renovable. El proceso tiene lugar en varios pasos y se basa en la transformación de la energía potencial contenida en las masas de agua, situadas a mayor altitud respecto a las turbinas de la central.
 

Cómo funciona

En términos generales, el funcionamiento incluye un elemento de contención, conocido como presa o dique, que interrumpe el curso de agua, creando una acumulación que puede ser un depósito o un embalse. Mediante obras de aducción, canales y túneles de derivación, el agua se transporta a la galería de presión y, a través de unas tuberías forzadas, se dirige a las turbinas hidroeléctricas gracias al uso de válvulas de entrada (de seguridad) y dispositivos de regulación de caudal (distribuidores), en función de la demanda de energía.

El agua acciona las turbinas, generando energía mecánica, y sale de ellas a un canal de desagüe, a través del cual se devuelve al río. Directamente conectado a la turbina está el generador eléctrico rotativo (alternador), que convierte la energía mecánica recibida por la turbina en energía eléctrica. La electricidad obtenida de esta manera debe transformarse para poder ser transportada a grandes distancias, por lo que, antes de verterla a las líneas de transmisión, la energía eléctrica pasa por el transformador, que reduce la intensidad de la corriente producida por el generador eléctrico rotativo, pero aumenta su voltaje.

Una vez que llega al lugar de utilización, antes de poder utilizarla, la energía pasa de nuevo a un transformador, que eleva la potencia de la corriente y baja su voltaje, de manera que se pueda aprovechar para usos industriales, comerciales o domésticos. 

Centrales hidroeléctricas: 1. Pullinque (Chile) | 2. Rock Creek (EE.UU.) | 3. Moyopampa (Perú)

Tipos

Las centrales hidroeléctricas se dividen en tres macrocategorías, según el tipo de sistema que se utilice: centrales de agua fluyente, centrales de embalse y centrales de bombeo o reversibles.

En las centrales de agua fluyente se utiliza la velocidad del caudal natural de un río a dos niveles diferentes. El agua se transporta a través de un túnel de derivación sin la ayuda de tuberías forzadas y llega hasta las turbinas. Así pues, la potencia de la central depende principalmente de la velocidad del agua que pasa de un nivel a otro, el llamado salto, y del caudal del río.

En cambio, en las centrales de embalse se utiliza un embalse aguas arriba, que puede ser natural —como en el caso de un lago— o conseguido gracias a la construcción de una presa. El agua se transporta a través de las tuberías forzadas de la presa hasta las turbinas de agua, que generan energía mecánica por rotación que luego se convierte en electricidad en el generador eléctrico rotatorio.

Aguas abajo existe otro embalse en el que las aguas turbulentas que acaban de pasar por las turbinas se calman antes de volver al caudal normal del río. La existencia del embalse aguas arriba, a diferencia de los sistemas de agua fluyente, permite controlar el caudal de agua y, por lo tanto, la producción de electricidad renovable.

Las centrales de bombeo o reversibles tienen dos embalses a diferentes alturas, uno aguas arriba y otro aguas abajo; este último actúa como reserva de energía. Durante las horas o momentos de menor demanda de energía, el agua se bombea desde el embalse aguas abajo hasta el embalse aguas arriba mediante una estación de bombeo, lo que permite lidiar con seguridad con los momentos de mayor demanda energética. En algunas centrales se pueden utilizar las características de reversibilidad de las turbinas Francis para convertirlas en bombas y devolver el agua al embalse aguas arriba. 

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