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EVOLUCIÓN DE LA GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA


La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se 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. Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de energía.

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. Poco a poco la demanda de electricidad fue en aumento. El bajo caudal del verano y otoño, unido a los hielos del invierno hacían necesaria la construcción de grandes presas de contención, por lo que las ruedas hidráulicas fueron sustituidas por máquinas de vapor con en cuanto se pudo disponer de carbón.

La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El principal impulso de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de energía hidroeléctrica eran Canadá y Estados Unidos.

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Es de obligación mencionar la presa de Asuán (presa del río Nilo), situada al sur de Egipto, cerca de la ciudad de Asuán, en uno de los lagos más grandes del mundo. La presa original se terminó en 1902, y se elevó su altura en 1912 y 1934. La construcción de la nueva presa, situada 6km más arriba comenzó en 1960, y su coste total está estimado en más de mil millones de dólares. La antigua URSS sufragó una tercera parte de los gastos de su construcción, que empleó a 400 técnicos soviéticos. Se terminó a mediados de 1968, aunque las últimas de las doce turbinas soviéticas se instalaron en 1970. Esta gran presa tiene 111m de altura y una anchura de un kilómetro. El embalse se llamó lago Nasser en honor al presidente egipcio Gamal Abdel Nasser; cubre un área de 480km de largo y 16km de ancho, e inundó muchas poblaciones de la cuenca del Nilo. La capacidad de producción eléctrica es de 2.100 megavatios.

Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6500 MW y es una de las más grandes. Pero Colombia no podía quedarse atrás, nuestro país cuenta con numerosas instalaciones hidroeléctricas que generan el 69,70% de la producción eléctrica. En 1997 la producción anual fue de 44.345 millones de KWh. Los principales sistemas hidroeléctricos están localizados en Antioquia, Cundinamarca, Huila y Tolima. En el departamento de Boyacá destaca la central hidroeléctrica de Chivor y en Antioquia la de Guatapé, la más grande del país.

La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. En la figura se aprecia cómo el agua que llega a alta presión en la turbina, incide en sus álabes, haciendo girar su eje, el cual va conectado a un generador produciendo en éste energía eléctrica. Luego el agua sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y van conectados con árboles verticales.

El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

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Rodete Francis para gran potencia

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Rueda Pelton

En la imagen siguiente se aprecia un conjunto de generadores, bajo los cuales están conectadas turbinas que reciben el movimiento del agua. A su vez, los generadores están conectados a transformadores en donde se regula el voltaje necesario para posteriormente transmitir la corriente eléctrica.

 


Las centrales más grandes dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa, éstas son llamadas "Centrales de Embalse". El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. En Chile hay importantes centrales de embalse como Rapel, Colbún, El Toro, Pehuenche, Antuco y la  central de Pangue.

 


Presa Norris, en Estados Unidos.

La Central Pangue: se ubica a 85km al sureste de la ciudad de Los Angeles. La central hidroeléctrica aprovecha la fuerza de las aguas del río Bío-Bío. La expansión de las actividades económicas del país convierte a esta central en una respuesta adecuada a los requerimientos crecientes de energía eléctrica. Dispone de una caída bruta de 103 metros y de un caudal de diseño de 500 metros cúbicos por segundo, lo cual permitió instalar una potencia de 450 MW para generar una energía media anual de 2156 GWh.

Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman "Centrales de Pasada", y no se afecta el caudal transportado del río en forma significativa. En general se obtiene de ellas una potencia instalada menor a la de las centrales de embalse. Una central de paso es la de las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá. En Chile están las centrales de Alfalfal, Maitenes, Los Molles, Sauzal, Sauzalito, Abanico, Florida (cerca de Santiago), etc.

En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados.

Comentario APORTE PERSONAL.

La construcción de presas para el aprovechamiento de la energía hidroeléctrica en general, y su uso en particular, presenta ciertas ventajas sobre otras fuentes de energía, como son:

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Canal para regadío

 

Sin embargo, también tiene una serie de inconvenientes:

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Presa de Alloz

Alfonso Carlos Daza M.

BIBLIOGRAFÍA

Enlaces de Interés:


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