CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN EL MUNDO Y EN COLOMBIA

Central Hidroeléctrica de las Tres Gargantas (1)

Está situada en Yichang, provincia de Hubei, China, es la mayor del mundo. Se trata de una instalación hidroeléctrica de embalse convencional que aprovecha el agua proveniente del río Yangtsé, siendo propiedad de la China Three Gorges Corporation a través de su filial China Yangtze Power, que además opera la central. Con la capacidad de generar 22.500 MW.



Central Hidroeléctrica de Itaipú (2)

Tiene una potencia instalada de 14.000 MW se sitúa como la segunda mayor del mundo. La instalación, operada por la compañía Itaipú Binacional, se ubica en el río Paraná, en la frontera entre Brasil y Paraguay. La construcción de la planta con un presupuesto de 14 mil millones de euros comenzó en 1975 y finalizó en 1982.



Central Hidroeléctrica de Guri (3)

Es también conocida como la central hidroeléctrica Simón Bolívar, se posiciona como la tercera más grande del mundo con una capacidad instalada de 10.200 MW. Las instalaciones se encuentran en el río Caroní, situado en el Estado Bolívar, al sudeste de Venezuela, siendo Electrificación del Caroní C.A. (EDELCA) la propietaria y operadora de la planta.



San Carlos (151)


Localizada en el departamento de Antioquía, sus diferentes obras están ubicadas en el municipio de San Carlos. Puede llegar a generar 1240 MW de potencia electrica. Su operación se inició en 1988.

Guavio (188)

Es la segunda planta en funcionamiento mas grande e importante del pais. Puede generar 1213 MW de potencia y está ubicada en el municipio de Ubalá (Cundinamarca). Abarca tambien en los municipios de  Gachalá, Gachetá, Gammaa, Junin. Tambien abarca la mitad de la capital colombiana.

Chivor (258)

Está situada en Santa María (Boyacá), al nororiente de la capital. La energía se genera del río Batá. La planta puede generar 1.000 MW. Fue construida entre 1977 y 1982.

• Brasil tiene el mayor numero de proyectos a nivel de Sudamérica con 256, Perú 77 proyectos y Colombia (Caquetá y Putumayo) dos proyectos.
• A nivel de Sudamérica, hay 412 plantas hídricas panificadas, en operación y en construcción.
• La empresa líder en el sector eléctrico son las Empresas Publicas de Medellín (EPM), cuenta con 25 plantas hidroeléctricas, 1 planta térmica (gas) y un parque eólico (Jepírachi, Alto Guajira). Tienen la capacidad neta de generar 3258 MW, aproximadamente.
• La Empresa de Energía del Pacifico S.A. (EPSA), cuenta con 14 centrales hidroeléctricas y la capacidad neta es de 960 MW.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas

La importancia de una central hidroeléctrica es la prevención de inundaciones que se generan por crecientes de lluvias o razones anormales. Es un recurso inagotable y es un mecanismo en el cual evita daños ambientales. Ademas, es un recurso inagotable y un recurso que siempre esta en movimiento, por lo tanto, genera mayor electricidad que otros recursos. 

Desventajas

Siempre se ha considerado que la electricidad de origen hidráulico es una alternativa energética limpia. Aun así, existen determinados efectos ambientales debido a la construcción de centrales hidroeléctricas.
La construcción de estas plantas crean un impacto ambiental y sus consecuencias pueden ser irreversibles:

• Sumerge tierras, alterando el territorio.
• Modifica el ciclo de vida de la fauna.
• Dificulta la navegación fluvial y el transporte de materiales aguas abajo (nutrientes y sedimentos, como limos y arcillas).
• Disminuye el caudal de los río y puede cambiar la composición del agua embalsada.

Los costes ambientales y sociales pueden ser evitados o reducidos a un nivel aceptable si se evalúan cuidadosamente y se implantan medidas correctivas. Por todo esto, es importante que en el momento de construir una nueva presa se analicen muy bien los posibles impactos ambientales en frente de la necesidad de crear un nuevo embalse. 

Ademas, la construcción de una central es costosa dependiendo del diseño. El estudio y construcción es de largo plazo.

TIPOS DE PLANTAS SEGUN EL USO DEL AGUA

Centrales hidroeléctricas de agua fluyente

• Son las más extendidas por todo el mundo.
• Aprovechan la energía de la corriente del río y normalmente sirven para cubrir la carga de base.
• La velocidad de la corriente y el caudal de agua determinan su potencia. Algunas centrales hidroeléctricas de agua fluyente pueden embalsar agua en caso de una demanda baja de energía para poder utilizarla como reserva cuando haya una demanda superior de electricidad.

Centrales de embalse

• El agua se embalsa en un lago natural o artificial y se dirige a la central situada en una zona más baja por medio de tuberías.
• Pueden funcionar independientemente del flujo natural de agua y son adecuadas principalmente para compensar fluctuaciones en la generación y el consumo de energía eléctrica a nivel regional o suprarregional.
• Se utilizan tanto para cubrir la energía mínima como para dar servicio en los picos de carga.

Central hidroeléctrica combinada de bombeo y embalse

• Funciona con dos embalses de agua situados en una diferencia de nivel lo mayor posible, un embalse superior y otro inferior.
• En los momentos de baja demanda, por ejemplo, por la noche o en momentos de alta entrada de energía solar y eólica a la red, se bombea el agua del embalse inferior al embalse superior. Allí vuelve a estar disponible para generar electricidad en tiempos de carga máxima.
• Para el accionamiento del generador se utilizan turbinas de impulso.ti

PROTOTIPO PROYECTO

La lista de partes que componen este proyecto de energía hidráulica es la siguiente:

• Caudal o caída del agua.
• Turbina hidráulica.
• Generador eléctrico.
• Cables para el transporte de energía.

La potencia de una central hidroeléctrica se mide en (W) y la podemos calcular con la siguiente formula:

P= ρ . g . rt . rg . Q . h

Donde

ρ = densidad del agua (1000 kg/m3  )
g = fuerza gravedad (9,81 m/s2 )
rt = Rendimiento de la turbina (0.90)
rg = Rendimiento del generador ( 0.95 )
Q = Caudal del agua  (0.04 m3 /s )
h = Altura caída del agua (1m)  

Nuestro caudal escogido es en un riachuelo que pasa por la Universidad Javeriana, cerca de la capilla de la entrada y tiene unos datos de

Q = A . v  donde
A= 0.05m x 0.4m = 0.02 m2
V = 2 m/s           

Por lo tanto Q= 0.02m2 x 2m/s = 0.04 m3/s

A estos datos anteriores se acomoda el tamaño de la turbina a utilizar donde hemos elegido una TURBINA PELTON que se acomoda de mejor forma a las condiciones de nuestro proyecto.

Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una rueda, compuesta por varias cucharas alrededor, las cuales están especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.

La potencia suministrada de nuestro proyecto con los datos mencionados anteriormente es de :

P = (1000 kg/m3  ). (9,81 m/s2 ). (0.90). ( 0.95 ). (0.04 m3 /s ). (1m)   = 335,5 W

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.
• Microcentrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia.

Rendimiento

El rendimiento de una central hidroeléctrica no es siempre constante ya que depende del salto o caída y del caudal turbinado en cada momento. Por lo tanto, en cuanto mayor sea la caída y el caudal, mayor será la producción de energía. Ademas, es importante que la construcción de una planta no haya curvas o desviaciones, ya que disminuye o varía el caudal de un río.  

Antes de realizar la construcción de este, se debe realizar distintos estudios, entre ellos se debe conocer el promedio del caudal al año, la localización de la instalación, la demanda estimada de electricidad, la maquinaria, etc.

Plano turbina Pelton

Para crear el plano de la turbina, fue necesario realizar algunos cálculos matemáticos aproximados y los cálculos para tener en cuenta son los siguientes:

Grosor generador= 15 cm
Diámetro generador=20 cm
diámetro turbina sin cucharas= 25 cm
Largo cucharas= 7 cm
Profundidad cucharas= 3 cm
Ancho cucharas= 11 cm
Diámetro eje del generador= 4 cm
Largo eje del generador= 27 cm