Definición, importancia y tipos

Definición

La energía hidráulica es la energía que se obtiene de la caída o corrientes de agua desde cierta altura a un nivel inferior donde provoca el  movimiento  de las  ruedas hidráulicas o turbinas.

Se obtiene cuando la energía potencial del agua cuando va cayendo y la convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores.

La energía Hidráulica es un recurso natural que esta disponible en zonas con suficiente cantidad de agua, que una vez utilizada se devuelve rio abajo.  Es la  fuente de mayor   energía renovable e inagotable en el mundo ya  que proviene de las radiaciones del sol y  agua de los ríos. El sol e inicia su ciclo hidrológico y al momento de fluir por la superficie  puede proporcionar energía  hidráulica, la aplicación  mas significativa la constituye  las centrales hidroeléctricas de esta forma la energía hidráulica  genera un aproximado del 20% de la energía eléctrica mundial.

A nivel mundial la energía hidroeléctrica  podemos ver que a inicios de  los 90 Canadá y Estados unidos  era las primeras potencias productoras de energía hidroeléctrica. En la actualidad  el productor más importante de esta energía es Canadá que obtiene el 60% de su energía de centrales hidroeléctricas Seguido de Estados Unidos y Brasil.

En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%).Cabe resaltar que la energía hidráulica no aprovechada es todavía muy abundante en América Latina, África central, India y China.

Importancia

La energía hidráulica es importante porque tiene la cualidad de ser renovable, pues no agota la fuente primaria al explotarla y no produce contaminantes como por ejemplo las minihidroelectricas.

En la actualidad son varios países que consumen en un gran porcentaje esta energía que obtiene de las centrales hidroeléctricas y de manera indirecta esta fomenta la mano de obra local y economía laboral  durante construcción y mantenimiento. También esta reduce las emisiones de los gases de efecto invernadero.

En el futuro las energías renovables remplazarían a las convencionales porque estas además de dañar el medio ambiente y se agotan.

Desarrollo de la Energía Hidráulica

La fuerza del agua ha sido utilizada durante mucho tiempo para moler trigo, pero fue con la Revolución Industrial, y especialmente a partir del siglo XIX, cuando comenzó a tener gran importancia con la aparición de las ruedas hidráulicas para la producción de energía eléctrica que se aprovechaba de las pequeñas explotaciones de las corrientes de rio , de esta manera  se dio la construcción de las centrales hidroeléctricas .La primera central hidroeléctrica moderna se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña.

Actualmente la energía hidráulica se destina fundamentalmente a la generación de electricidad. Las plantas hidroeléctricas actuales son el resultado de 2.000 años de avances tecnológicos, desde la rueda de madera, que convertía un bajo porcentaje de energía hidráulica en energía mecánica útil, a los modernos turbogeneradores que giran a 1.500 revoluciones por minuto y producen energía eléctrica con muy altos rendimientos. 

Tipos de energía Hidráulica

La forma de energía que posee el agua de los embalses es energía potencial gravitatoria, que podemos aprovechar conduciéndola y haciéndola caer por efecto de la gravedad.

Se puede transformar en energía mecánica en los molinos de agua y en energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas

A continuación podemos mencionar los ejemplos: 

1.       Molinos de agua
2.       Centrales hidráulicas 

·        Centrales de Agua Fluente,
·         Centrales de agua embalsada,
·         Centrales de Regulación,
·         Centrales de Bombeo.
         Según la altura del salto de agua o desnivel existente:

·         Centrales de Alta Presión,
·         Centrales de Media Presión,
·         Centrales de Baja Presión
           Según la potencia que generan
·         Microcentrales
·         Macrocentrales
3.       Minihidroelectrica
4.       Microhidráulica

1. Molinos de agua

Entre los molinos de agua, el molino de río es el de mayor rendimiento ya que puede llegar a funcionar durante las 24 horas del día

Tipos de molinos de agua:

·         Molinos de ríos o torrentes. Aprovechan directamente la fuerza del agua que transcurre por un río o por un torrente para mover el mecanismo del molino.

·         Molinos de mareas o de ría. Aprovecha las subidas de la marea para llenar una presa con agua que luego se suelta para mover el mecanismo del molino.

·         Molinos de cubo. Utiliza un cubo o pozo que se llena con el agua de algún pequeño arrollo o río. Una vez lleno el cubo se suelta el agua para mover el mecanismo del molino.

La mayoría de los molinos de agua dejaron de funcionar con la llegada de la revolución industrial, que abrió nuevas posibilidades con la construcción de máquinas.

En la antigüedad se usabas para moler cereales

 El viento y el agua aportaban generosamente energía para crear el movimiento necesario.

2. Centrales Hidraulicas

 Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad.

El costo inicial de construcción es elevado, pero sus gastos de explotación y mantenimiento son relativamente bajos. Aun así tienen unos condicionantes:

Las condiciones pluviométricas medias del año deben ser favorables

Elementos que la Componen:

1)       Embalse: el lugar donde se almacena el agua, consta de la presa y los desagües.           a) Presa: Es una barrera interpuesta en el cauce de un río para retener y almacenar su agua, elevando el nivel considerablemente y regulando el caudal de salida.  

Tipos:

• Presas de gravedad
Son presas de hormigón triangulares con una base ancha que se va haciendo más estrecha en la parte superior. Son construcciones de larga duración y que no necesitan mantenimiento. La altura de este tipo de presas está limitada por la resistencia del terreno.           

• Presa de vuelta.
 En este tipo de presas la pared es curva. La presión provocada por el agua se transmite íntegramente hacia las paredes del valle por el efecto del arco. Cuando las condiciones son favorables, la estructura necesita menos hormigón que una presa de gravedad, pero es difícil encontrar lugares donde se puedan construir.

• Presas de contrafuertes
Tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base. 

b) Desagües: Son aperturas dispuestas en la pared principal de la presa a través de las cuales se controla la salida del agua.

 Tipos:- Desagües de superficie o aliviaderos. Se encuentran en la parte superior de la presa y tienen la función de regular el nivel del agua para evitar el desbordamiento.
De acuerdo al  tipo de compuerta utilizada tenemos de compuerta vertical, de compuertas de segmento, y capetas,
- Desagües de medio fondo. Son desagües que se alimentan a media altura de la presa.
  - Desagües de fondo. Son desagües situados en la parte inferior de la presa.

2) Tuberías de conexiónDesde las  tomas de agua se conduce el agua de  la presa hasta estas  tuberías de conexión que se encargan de llevar el agua hacia las turbinas.Están construidas con materiales de gran resistencia como acero, fundición,Fibrocemento o plástico reforzado con fibra de vidrio. El diámetro y grosor de las tuberías   dependen del caudal de la presa, y se sostienen en el suelo mediante apoyos y con anclajes de hormigón en los cambios de dirección; pueden ser aéreas o subterráneas.

3) Planta transformadora:Son las instalaciones donde se transforma la energía cinética del agua en energía eléctrica. Las partes que componen una planta transformadora son los elementos de cierre y reguladores y las turbinas.

   

  a) Elementos de cierre y reguladores.  Son los encargados de impedir o regular la entrada del agua en la planta.b) Turbinas.
- Turbinas de acción. Para hacer girar las aspas se aprovecha sólo la velocidad del  agua. Estas turbinas pueden ser de flujo cruzado, de tipo Paltón y otras.
- Turbinas de reacción. En estas turbinas el movimiento de los álabes es provocado tanto por la velocidad como por la presión del agua. Eje Francis  de hélice, Kaplan, etc.Hay tres tipos principales de turbinas hidráulicas:

·         La rueda Pelton conviene para saltos grandes.

·         La turbina Francis para saltos medianos.

·         La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeño