Son instalaciones de generación, cuyo Kw/h es el más barato, son las de más alto rendimiento (90%), al ser sumamente cara la instalación son las de mayor vida útil (aprox. 50 años). Son regulables y de rápida puesta en marcha, y su tiempo de funcionamiento máximo es de 12 horas; esto obedece a que una vez que ha bajado el nivel del embalse deberá detenerse el mismo tiempo para restituirlo, cuando solo se usa el agua del embalse.

Las potencias normales van desde Mw a miles de Mw. La inversión aproximada inicial por Kw instalado oscila en los 1000 U$S/Kw.

Función que cumple cada parte de una central hidráulica:

Presas

Están encargadas de formar el embalse; pudiendo ser de gravedad, cuando su altura es mayor que su base y están asentadas sobre las paredes. Pueden ser rectas o curvas, con curvatura simple o doble, con o sin contrafuerte. Son caras, pero forman embalses de menor superficie de extensión, típicas de los ríos de montaña. En cambio, las presas Azud, típicas de los ríos de llanura tienen su base de mayor longitud que la altura y resulta más económica pues en la mayoría de los casos, alrededor de su núcleo central se afirman bien las piedras y si es necesario se las cubre con hormigón.

Embalse

Sirve para mantener un caudal constante, asegurar la generación de energía y obtener un caudal adicional, cuando funciona permanentemente.

Vertedero

Son las válvulas o el coronamiento de la presa cuya apertura evacua el caudal en exceso no turbinado en caudales muy grandes. Son compuertas radiales de accionamiento automático.

Caudal de derivación

Es la toma del río, cerrado o abierto, que lleva a turbinar a la cámara de carga donde filtros evitan el paso de sólidos flotantes y peces, mientras que el resto debe decantar en ésta. En algunos casos es necesario instalar filtros para retener la arena fina que aún se arrastra.

Tubería forzada

Es el último tramo de gran inclinación donde se reparte el agua a las turbinas.

Chimenea de equilibrio

Típicas de las centrales de montañas, es utilizada para equilibrar las presiones y evitar el golpe de “arriete” que produce el cerrado de las válvulas.

Casa de máquinas

Es el edificio donde se instalan los generadores, las turbinas y los equipos de control.

Transformador y playa de maniobras

Al lado de cada generador, en el exterior, un transformador eleva, en una o dos etapas, la tensión generada hasta que corresponda a la tensión de transporte. En la playa están instalados los interruptores e instrumentos de medición.

Canal de restitución

Devuelve las aguas al río y suele tener elementos disipadores de energía para evitar retrasos debidos a la formación de remolinos.

En sistemas encadenados o centrales de bombeo, ésta cañería es cerrada, en el primer caso para obtener menores desniveles y en el segundo porque el agua tiene que circular en ambos sentidos.

Referencias:

1.     Presa
2.     Válvulas de alivio (cerrada). Vertedero (abierta)
3.     Caudal
4.     Filtro
5.     Cámara de carga
6.     Cañerías
7.     Chimenea de equilibrio
8.     Casa de maquinas
9.     Transformadores
10.   Estación transformadora
11.   Caudal de restitución

Ventajas:

• No contamina el ambiente
• Emplea un recurso renovable
• Genera potencia a baja temperatura
• Las instalaciones auxiliares son reducidas
• Arranque instantáneo con carga en pocos minutos

Desventajas:

• Cada proyecto involucra un proyecto particular, según la ubicación
• Los sitios de recursos aprovechables están lejos de los lugares de gran consumo, obligando la construcción de largas líneas que encarecen la obra
• La creación de grandes lagos perjudica la flora y la fauna autóctona, modificando también el clima del lugar

Descripción de distintas turbinas

TURBINA	POT. UNIT.	Q (m/seg.)	N (R.P.M.)	H(ALTURA)
Pelton	1 – 10	1 – 10	1500 – 600	>400
Francis *	1 – 1000	10 – 100	300 – 75	50 – 400
Kaplan	1 – 800	< 50	300 – 75	25 – 100
Hélice	1 – 100	10 – 50	300 – 150	25 – 100
Diagonal	1 – 100	10 – 50	300 – 150	<20
Straflo	5 – 20	1 – 20	75 – 45	<20
Bulbo	5 – 20	1 – 20	75 – 45	<20
Mini #	0,01 – 0,1	-	-	-

* Extra rápida – rápida – normal – lenta
# Pelton – Francis – Kaplan

Turbina tipo BULBO

En la figura se ve el corte de una central con turbinas de tipo bulbo. En este tipo de central, el alternador está en un bulbo rodeado por el agua. La extracción de dicho bulbo se hace desagotando totalmente los conductos, por medio de las compuertas.

Turbina tipo KAPLAN

Salvo en las turbinas de tipo bulbo, en las restantes, se emplean grupos generadores de eje vertical. En la figura vemos que el estator del alternador se apoya en los elementos estructurales del edificio. Pero todo el conjunto rotante queda suspendido, transmitiendo los esfuerzos por medio del eje, al cojinete superior, llamado cojinete de empuje, de construcción muy particular.

El sistema está munido de tres cojinetes de guía para el eje y en el extremo inferior aparece la turbina.

El cojinete de empuje se apoya en el soporte superior, que es una pieza estructural que descarga en la estructura de material.

El tipo de turbina que una determinada central hidroeléctrica requiere, se elige con ayuda de la siguiente fórmula:

en la que:

P = potencia requerida a plena carga expresada en CV
H = salto útil aprovechable en m
N = velocidad nominal de rotación necesaria en RPM
Ne = velocidad específica en RPM

La llamada velocidad específica es un número teórico y es la velocidad a la que trabajaría una turbina homóloga (de la misma forma, pero reducida), desarrollando una potencia en el eje de 1 CV con un salto de 1 metro.

La velocidad nominal de rotación está estrechamente vinculada a la frecuencia de la corriente alterna que debe producir y es;

N = 60. f / p

en donde:

f = frecuencia de la corriente a producir en Hz
p = número de pares de polos del rotor
N = velocidad de rotación en RPM

La elección de la turbina tambien se puede hacer siguiendo el siguiente criterio:

• N_e entre 0 y 25, ruedas Pelton con un solo inyector
• N_e entre 25 y 50, ruedas Pelton con varios inyectores
• N_e entre 50 y 100, turbinas Francis lentas con un rodete
• N_e entre 100 y 250, turbinas Francis normales con un rodente
• N_e entre 250 y 500, turbinas Francis rápidas con varios rodetes
• N_e entre 500 y 1000, turbinas Helice o Kaplan

Algunos datos característicos que podríamos dar serían, según el “Plan Nacional de Equipamiento” extraído del libro “Ingeniería de la Energía Eléctrica” cuyo autor es Sobrevila, los costos por cada kilowatt y la potencia a instalar de futuras centrales.

APROVECHAMIENTO	MW	U$S / KW
Corpus (Argentina-Paraguay)	4020	574
Yacyretá (Argentina-Paraguay)	2700	1058
Paraná medio Patí	3300	1015
Paraná medio Chapetón	2304	1347
Roncador (Argentina-Brasil)	2500	425
Garabí (Argentina-Brasil)	2196	564
San Pedro (Argentina-Brasil)	745	1029
Zanja del Tigre	463	1895
Potrero del Clavillo	120	1332
Alicurá	750	714
Collón Curá	700	745
Piedra del Aguila	2100	386
Pichi Picun Leufú	400	622
Michinuao	600	723

Completamos con los principales datos de la central “Yacyretá” binacional

Area de la cuenca	97500 km.
Caudal medio	11720 m3/s
Superficie embalse	1720 km2
Cota normal de embalse	82 m.s.n.m.
Salto bruto máximo	24.4 m
Salto bruto mínimo	17 m
Potencia instalada	2700 Mw
Turbinas	20 Kaplan
Velocidad	71.4 r.p.m.
Potencia nominal generador	150 MVA

Centrales térmicas

Una central térmica produce energía eléctrica a partir de energía térmica de combustión.

Las centrales térmicas se clasifican en centrales de base y centrales de regulación. Las primeras tienen interés en utilizar combustibles baratos, por lo que se instalan a bocamina, etc.

Las segundas utilizan combustibles más nobles, tales como carbones industriales y aceites pesados. Están instalados cerca de centros importantes de consumo, que no pueden disponer en abundancia de energía hidráulica.

Las grandes centrales térmicas utilizan, casi exclusivamente, turbinas de vapor. También poseen varios turbo alternadores, de igual potencia, cada uno de los cuales constituye una unidad capaz de funcionar con autonomía completa. Solo se recurre a las turbinas de gas como aparatos motores en las centrales móviles suplementarias o auxiliares. Estas ocupan un espacio relativamente pequeño y su peso, por unidad de potencia, es muy reducido.