CENTRAL HIDROELCTRICA1.- DEFINICIONEn una central hidroelctrica se utiliza energahidrulica para la generacin de energa elctrica. Son el resultado actual de la evolucin de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ros para mover una rueda.En general, estas centrales aprovechan la energapotencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, tambin conocido como salto geodsico. El aguaen su cada entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidrulica la cual transmite la energa a un generador donde se transforma en energa elctrica.APROVECHAMIENTO DE LA ENERGA HIDRULICALos antiguos aprovechaban ya la energadel agua; utilizaban ruedas hidrulicas para moler trigo. Sin embargo, la posibilidad de emplear esclavos y animales de carga retras su aplicacin generalizada hasta elsiglo XII. Durante la edadenormes ruedas hidrulicas desarrollaban una potenciamedia, lasde madera mxima decincuenta caballos. La energa hidroelctricadebe su mayor desarrollo al ingeniero civil britnico John Smeaton, que construy por primera vez grandes ruedas hidrulicas dehierro colado. La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante laRevolucinIndustrial. Impuls a las industrias textiles y del cuero y los talleres de construccin demquinas a principios del siglo XIX. Aunque las mquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, el carbn era escaso y la madera poco satisfactoria como combustible. La energa hidrulica ayud al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se crearon en Europa y Amrica hasta la construccin de canales a mediados del siglo XIX, que proporcionaron carbn a bajo precio. Las presas y los canales eran necesarios para la instalacin de ruedas hidrulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cincoCorte transversal de una represa hidroelctricametros. La construccin de grandes presas de contencin todava no era posible; el bajocaudal de agua durante el verano y el otoo, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidrulicas por mquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbn.Las formas ms frecuentemente utilizadas para explotar la energa hidrulica son: Interceptacin de la corriente del aguaEl principio fundamental de esta forma de aprovechamiento hidrulico de los ros se basaen el hecho de que la velocidad del flujo de estos es bsicamente constante a lo largo de su cauce, el cual siempre es descendente. Este hecho revela que la energa potencial no es ntegramente convertida en cintica como sucede en el caso de una masa en cada libre, la cual se acelera, sino que sta es invertida en las llamadas prdidas, es decir, la energa potencial se "pierde" en vencer las fuerzas de friccin con el suelo, en el transporte de partculas, en formar remolinos, etc.. Entonces esta energa potencial podra ser aprovechada si se pueden evitar las llamadas prdidas y hacer pasar al agua a travs de una turbina. El conjunto de obras que permiten el aprovechamiento de la energa anteriormente mencionada reciben el nombre de central hidroelctrica o Hidrulica.El balance de energa arriba descrito puede ser ilustrado mejor a travs del principio deBernoulli. Desvo del cauce de aguaEste mtodo consiste en la construccin de una represa o embalse de agua que retengael cauce de agua causando un aumento del nivel del ro en su parte anterior a la presa de agua, el cual podra eventualmente convertirse en un embalse. El dique establece una corriente de agua no uniforme y modifica la forma de la superficie de agua libre del ro antes y despus de ste, que toman forma de las llamadas curvas de remanso. El establecimiento de las curvas de remanso determina un nuevo salto geodsico aprovechable de agua.2.- CARACTERSTICAS DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICALas dos caractersticas principales de una central hidroelctrica, desde el punto de vistade su capacidad de generacin de electricidad son: La potencia, que est en funcin del desnivel existente entre el nivel medio delembalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal mximo turbinable, adems de las caractersticas de las turbinas y de los generadores usados en la transformacin. La energa garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un ao,que est en funcin del volumen til del embalse, y de la potencia instalada.La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en elcaso de las minicentrales hidroelctricas, hasta 14.000 MW como en Paraguay y Brasil donde se encuentra la segunda mayor central hidroelctrica del mundo (la mayor es la Presa de las Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22.500 MW), la Itaip que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una.Las centrales hidroelctricas y las centrales trmicas (que usan combustibles fsiles)producen la energa elctrica de una manera muy similar. En ambos casos la fuente de energa es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador elctrico, que es el que produce la electricidad. Una Central trmica usa calor para, a partir de agua, producir el vapor que acciona las paletas de la turbina, en contraste con la planta hidroelctrica, la cual usa la fuerza del agua directamente para accionar la turbina.Un ejemplo de estas es el Proyecto Hidroelctrico Palomino, ubicado en lasinmediaciones de los municipios de Padre Las Casas, Provincia Azua y Bohechio, Provincia San Juan, Repblica Dominicana, el proyecto hidroelctrico Palomino le ahorrar al Pas alrededor de 400 mil barriles de petrleo al ao que, a la tasa actual, representa 60 millones de dlares por ahorro de la factura petrolera.3.- POTENCIA DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICALa potencia de una central hidroelctrica se mide generalmente en Megavatios (MW) y secalcula mediante la frmula siguiente:Donde:Pe = potencia en vatios (W) = densidad del fluido en kg/mt = rendimiento de la turbina hidrulica (entre 0,75 y 0,94)g = rendimiento del generador elctrico (entre 0,92 y 0,97)m = rendimiento mecnico del acoplamiento turbina alternador (0,95/0.99)Q = caudal turbinable en m3/sH = desnivel disponible en la presa entre aguas arriba y aguas abajo, en metros (m)En una central hidroelctrica se define: Potencia media: potencia calculada mediante la frmula de arriba considerando elcaudal medio disponible y el desnivel medio disponible. Potencia instalada: potencia nominal de los grupos generadores instalados en lacentral.4.- TIPOS DE CENTRALES HIDROELCTRICASSegn su concepcin arquitectnica Centrales al aire libre, al pie de la presa,orelativamente alejadas deesta.Estnconectadas por medio de una tubera enpresin. Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio de tneles,tuberas en presin, o por la combinacin de ambas.Segn su altura de cada del agua CENTRALES DE ALTA PRESINQue corresponden con el high head, y que sonlas centrales de ms de 200 m de cada del agua, por lo que sola corresponder con centrales con turbinas Pelton. CENTRALES DE MEDIA PRESINSon las centrales con cada del agua de 20 a200 m, siendo dominante el uso de turbinas Francis, aunque tambin se puedan usarKaplan.Represa de Itaipu, Brasil y Paraguay. La central hidroelctrica que produce ms energa en el mundo. CENTRALES DE BAJA PRESINQue corresponden con el low head, son centrales con desniveles de agua de menos de20 m, siendo usadas las turbinas Kaplan. CENTRALES DE MUY BAJA PRESINSon centrales correspondientes con nuevas tecnologas, pues llega un momento en elcul las turbinas Kaplan no son aptas para tan poco desnivel. Seran en ingls las very low head, y suelen situarse por debajo de los 4m.Otros tipos de centrales hidroelctricas CENTRALES MAREOMOTRICESUtilizan el flujo y reflujo de las mareas.Pueden ser ventajosas en zonas costeras donde las diferencias entre las mareas son amplias y las condiciones morfolgicas de la costa permiten la construccin de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una baha. Se genera energa tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la baha. CENTRALES MAREOMOTRICES SUMERGIDAS.Utilizanla energadelascorrientesBretaa se centrales asubmarinas. En 2002,implement la primera nivel experimental.en Grande estas CENTRALES QUE APROVECHAN ELMOVIMIENTO DE LAS OLAS.Este tipo de central es objeto de investigacindesde la dcada de los 80. A inicios de agostode 1995, el "Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY)" construy la primera central que utiliza la energa de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central es de 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes ms tarde por un temporal.Los tipos de turbinas que hay son Francis, Turgo, Kaplan y Pelton. Para la transformacinde la energa mecnica en energa elctrica.5.- PARTES DE UNA CENTRAL HIDRULICATubera forzada y o canalPresa Turbina Generador Transformador Lneas elctricasCompuertas hidrulicas yVlvulas hidrulicas Rejas y limpia rejas EmbalseCasa de turbinas6.- FUNCIONAMIENTOEl tipo de funcionamiento de una central hidroelctricapuede variar a lo largo de su vida til. Las centrales pueden operar en rgimen de: generacin de energa de base; generacin de energa en perodos de punta.Estas a su vez se pueden dividir en: centrales tradicionales; centrales reversibles o de bombeo.La demanda de energa elctrica de una ciudad,regin, o pas, tiene una variacin a lo largo del da. Esta variacin es funcin de muchos factores, entre los que se destacan: tipos de industrias existentes en la zona, y turnos que estas realizan en suproduccin; tipo de cocina domstica que se utiliza ms frecuentemente; tipo de calentador de agua que se permite utilizar;Turbina hidrulica y generador elctrico. la estacin del ao; la hora del da en que se considera la demanda.La generacin de energa elctrica debe seguir la curva de demanda, as, a medida queaumenta la potencia demandada deber incrementarse el caudal turbinado, o iniciar la generacin con unidades adicionales, en la misma central, e incluso iniciando la generacin en centrales reservadas para estos perodos.7.-IMPACTOS AMBIENTALES POTENCIALESLos potenciales impactos ambientales de los proyectos hidroelctricos son siempresignificativos. Sin embargo existen muchos factores que influyen en la necesidad de aplicar medidas de prevencin en todo.Principalmente:La construccin y operacin de la represa y el embalse constituyen la fuente principal deimpactos del proyecto hidroelctrico.3 Los proyectos de las represas de gran alcance pueden causar cambios ambientales irreversibles, en una rea geogrfica muy extensa; por eso, tienen el potencial de causar impactos importantes. Ha aumentado la crtica de estos proyectos durante la ltima dcada. Los crticos ms severos sostienen que los costos sociales, ambientales y econmicos de estas represas pesan ms que sus beneficios y que, por lo tanto, no se justifica la construccin de las represas grandes. Otros mencionan que, en algunos casos, los costos ambientales y sociales puede ser evitados o reducidos a un nivel aceptable, si se evalan, cuidadosamente, los problemas potenciales y se implantan medidas correctivas que son costosas.Algunas presas presentan fallos o errores de construccin como es el caso de la PresaSabaneta,4 ubicada en La Provincia San Juan, Repblica Dominicana. Esta presa ha presentado grandes inconvenientes en las temporadas ciclnicas pasadas, producto de su poca capacidad de desage y tambin a que su dos vertederos comienzan a operar despus que el embalse est lleno.El rea de influencia de una represa se extiende desde los lmites superiores del embalsehasta los esteros y las zonas costeras y costa afuera, e incluyen el embalse, la represa y la cuenca del ro, aguas abajo de la represa. Hay impactos ambientales directos asociados con la construccin de la represa (p.ej., el polvo, la erosin, problemas con el material prestado y de los desechos), pero los impactos ms importantes son el resultado del embalse del agua, la inundacin de la tierra para formar el embalse, y la alteracin del caudal de agua, aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos directos en los suelos, la vegetacin, la fauna y las tierras silvestres, la pesca, el clima y la poblacin humana del rea.Los efectos indirectos de la represa incluyen los que se asocian con la construccin, elmantenimiento y el funcionamiento de la represa (p.ej., los caminos de acceso, los campamentos de construccin, las lneas de transmisin de energa) y el desarrollo de las actividades agrcolas, industriales o municipales que posibilita la represa.Adems de los efectos directos e indirectos de la construccin de la represa sobre elmedio ambiente, se debern considerar los efectos del medio ambiente sobre la represa. Los principales factores ambientales que afectan el funcionamiento y la vida de la represa son aquellos que se relacionan con el uso de la tierra, el agua y los otros recursos en las reas de captacin aguas arriba del reservorio (p.ej., la agricultura, la colonizacin, el desbroce del bosque) que pueden causar una mayor acumulacin de limos, y cambios en la cantidad y calidad del agua del reservorio y del ro. Se tratan estos aspectos en los estudios de ingeniera.8.- BENEFICIOEl beneficio obvio del proyecto hidroelctrico es la energa elctrica, la misma que puedeapoyar el desarrollo econmico y mejorar la calidad de la vida en el rea servida. Los proyectos hidroelctricos requieren mucha mano de obra y ofrecen oportunidades de empleo. Los caminos y otras infraestructuras pueden dar a los pobladores mayor acceso a los mercados para sus productos, escuelas para sus hijos, cuidado de salud y otros servicios sociales.Adems, la generacin de la energa hidroelctrica proporciona una alternativa para laquema de los combustibles fsiles, o la energa nuclear, que permite satisfacer la demanda de energa sin producir agua caliente, emisiones atmosfricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de .Si el reservorio es, realmente, una instalacin de usos mltiples, es decir, si los diferentespropsitos declarados en el anlisis econmico no son, mutuamente, inconsistentes, los otros beneficios pueden incluir el control de las inundaciones y la provisin de un suministro de agua ms confiable y de ms alta calidad para riego, y uso domstico e industrial.La intensificacin de la agricultura, localmente, mediante el uso del riego, puede, a su vez,reducir la presin que existe sobre los bosques primarios, los hbitats intactos de la fauna, y las reas en otras partes que no sean adecuadas para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y posibilidades para produccin agrcola en el rea del reservorio que pueden ms que compensar las prdidas sufridas por estos sectores debido a su construccin.