Componentes Clave de una Central Hidroeléctrica

Las centrales hidroeléctricas son instalaciones fundamentales para la generación de energía renovable, aprovechando la fuerza del agua para producir electricidad. A continuación, se detallan sus componentes principales:

Aliviaderos

El aliviadero es una estructura hidráulica esencial diseñada para permitir el desbordamiento controlado del agua excedente cuando la presa alcanza su capacidad máxima. Su función primordial es liberar agua sin que esta pase por la sala de máquinas, garantizando la seguridad de la presa. Se ubican en la estructura principal y pueden ser de fondo o de superficie.

Túneles y Conductos

Los túneles en las presas cumplen diversas funciones:

• Túneles de Gravedad: Comúnmente llamados así, estos túneles controlan el nivel del agua mediante válvulas externas. Su objetivo principal es desviar el agua a un punto aguas abajo de la presa.
• Túneles de Presión: Transportan agua bajo presión para elevarla a un nivel superior al de entrada o para generar energía hidroeléctrica.

Compuertas

Las compuertas son dispositivos mecánicos cruciales para regular el caudal de agua que atraviesa la presa, permitiendo un control preciso del flujo.

Chimenea de Equilibrio

La chimenea de equilibrio es un conducto vertical que, al cerrarse las válvulas de la central, absorbe la energía cinética del agua en la conducción. Esta energía se disipa como un aumento de nivel en la chimenea, transformándose en energía potencial y protegiendo las estructuras.

Disipadores de Energía

Los disipadores de energía se emplean para mitigar la erosión del terreno causada por la caída de agua desde grandes alturas en las presas. Su diseño evita que la energía del agua impacte directamente contra el suelo, protegiendo la base de la estructura y el entorno.

Tipos de Centrales Hidroeléctricas

Centrales de Agua Fluyente

Estas centrales operan sin embalse, aprovechando el desnivel natural del terreno y la constancia del caudal del río. Su potencia varía según la disponibilidad de agua, siendo máxima en épocas de abundancia y reducida en periodos secos.

Centrales de Embalses

Almacenan un volumen significativo de agua en un embalse, lo que permite regular el caudal que llega a las turbinas. Estas centrales aseguran la producción de energía eléctrica durante todo el año, incluso en épocas de sequía, aunque requieren una mayor inversión inicial.

• Centrales a Pie de Presa: Ubicadas directamente en la estructura de la presa.
• Centrales por Derivación de Aguas: El agua se desvía mediante canales o túneles hacia la central.

Centrales de Bombeo o Reversibles

Son un tipo especial de central que optimiza el uso de los recursos hídricos. Cuentan con dos embalses a diferente nivel. Durante periodos de baja demanda eléctrica, bombean agua al embalse superior para su posterior uso en la generación de energía cuando la demanda es alta, funcionando como una central convencional.

Equipamiento Hidráulico, Eléctrico y Mecánico

Turbinas Hidráulicas

Las turbinas son el corazón de la generación hidroeléctrica, convirtiendo la energía del agua en energía mecánica.

Turbinas de Acción y Reacción

• Turbinas de Acción: Transforman toda la energía de presión del agua en energía cinética. La presión del agua es máxima en la entrada y salida del rodete. Un ejemplo clásico es la Turbina Pelton.
• Turbinas de Reacción: Transforman solo una parte de la energía de presión en energía cinética. El agua presenta una presión menor en la salida que en la entrada. Las Turbinas Francis son un ejemplo representativo.

Tipos Específicos de Turbinas

• Turbina Pelton: Conocida como turbina de presión, es ideal para saltos de gran altura y caudales reducidos. Su instalación más común es con el eje en posición horizontal.
• Turbina Kaplan: Son turbinas de admisión total y de reacción, adecuadas para saltos de pequeña altura y caudales medios a grandes. Generalmente se instalan con el eje vertical, aunque también pueden ser horizontales o inclinadas.
• Turbina Francis: Denominada turbina de sobrepresión, la presión varía en el rodete. Se adapta a diferentes alturas y caudales, siendo su rendimiento óptimo entre el 60% y el 100% del caudal máximo. Suelen instalarse con el eje vertical.

Otros Componentes Mecánicos

• Cámara Espiral: Encargada de distribuir el agua de manera uniforme a cada punto de entrada de la turbina.
• Álabes Fijos: Conductos por donde el fluido de trabajo pasa antes o después del rotor para el intercambio energético.

Ejemplos de Centrales Hidroeléctricas en la Patagonia

La región de la Patagonia cuenta con importantes centrales hidroeléctricas:

• El Chocón
• Alicurá: Descripción del Aprovechamiento y sus Componentes
  Presa de eje perpendicular al río, empotrada en las laderas. Canal aductor. Tuberías de presión metálicas exteriores apoyadas sobre el macizo rocoso de margen izquierda. Central exterior ubicada en margen izquierda del río. Obras de descarga por canal de restitución. Vertedero de hormigón de planta recta con compuertas radiales. Rápida y salto de esquí. Descargador de fondo en margen derecha a través de túnel excavado en roca controlado con compuertas.
• Banderita
• Alicopa
• Piedra del Águila
• Casa de Piedra (presa de embalse)

Presas de Embalse

Una presa de embalse es una estructura construida en el cauce de una corriente natural para almacenar agua. Su diseño debe resistir la presión del agua, prevenir filtraciones y contar con obras complementarias para el paso del agua no embalsada y la captación para los usuarios del sistema.