1. Qu es una central hidroelctrica?Unacentral hidroelctrica es una instalacin que permite aprovechar las masas de agua en movimiento que circulan por los ros para transformarlas en energa elctrica, utilizando turbinas acopladas a los alternadores.Segn la potencia instalada, las centrales hidroelctricas pueden ser: Centrales hidrulicas de gran potencia: ms de 10MW depotencia elctrica. Minicentrales hidrulicas: entre 1MW y 10MW. Microcentrales hidroelctricas: menos de 1MW de potencia.2. Componentes principales de una central hidroelctrica La presa, que se encarga de contener el agua de un ro y almacenarla en unembalse. Rebosaderos,elementos que permiten liberar parte del agua que es retenida sin que pase por la sala de mquinas. Destructores de energa, que se utilizan para evitar que la energa que posee el agua que cae desde los salientes de una presa de gran altura produzcan, al chocar contra el suelo, grandes erosiones en el terreno. Bsicamente encontramos dos tipos de destructores de energa: Los dientes o prismas de cemento, que provocan un aumento de la turbulencia y de los remolinos. Los deflectores de salto de esqu, que disipan la energa haciendo aumentar la friccin del agua con el aire y a travs del choque con el colchn de agua que encuentra a su cada. Sala de mquinas. Construccin donde se sitan las mquinas (turbinas, alternadores) y elementos de regulacin y control de la central. Turbina. Elementos que transforman en energa mecnica laenerga cinticade una corriente de agua. Alternador.Tipo degenerador elctricodestinado a transformar la energa mecnica en elctrica. Conducciones.La alimentacin del agua a las turbinas se hace a travs de un sistema complejo de canalizaciones.En el caso de loscanales, se pueden realizar excavando el terreno o de forma artificial mediante estructuras de hormign. Su construccin est siempre condicionada a las condiciones geogrficas. Por eso, la mejor solucin es construir untnel de carga, aunque el coste de inversin sea ms elevado.La parte final del recorrido del agua desde la cmara de carga hasta las turbinas se realiza a travs de unatubera forzada. Para la construccin de estas tuberas se utiliza acero para saltos de agua de hasta 2000my hormign para saltos de agua de 500m. Vlvulas,dispositivos que permitencontrolar y regular la circulacin del aguapor las tuberas. Chimeneas de equilibrio: son unos pozos de presin de las turbinas que se utilizan para evitar el llamado golpe de ariete,que se produce cuando hay un cambio repentino de presin debido a la apertura o cierre rpido de las vlvulas en una instalacin hidrulica.La presaLa presa es el primer elemento que encontramos en una central hidroelctrica. Se encarga de contener el agua de un ro y almacenarla en unembalse.Con la construccin de una presa se consigue un determinadodesnivel de agua, que es aprovechado para conseguir energa. La presa es un elemento esencial y su forma depende principalmente de la orografa del terreno y del curso del agua donde se tiene que situar.Las presas se pueden clasificar, segn el material utilizado en su construccin, en presas de tierray presas de hormign.Las presas de hormign son las ms resistentesy las ms utilizadas. Hay tres tipos de presas de hormign en funcin de su estructura: Presas de gravedad. Son presas de hormign triangularescon una base ancha que se va haciendo ms estrechaen la parte superior. Son construcciones de larga duracin y que no necesitan mantenimiento. La altura de este tipo de presas est limitada por la resistencia del terreno. Presa de vuelta.En este tipo de presasla pared es curva. La presin provocada por el agua se transmite ntegramente hacia las paredes del valle por el efecto del arco. Cuando las condiciones son favorables, la estructura necesita menos hormign que una presa de gravedad, pero es difcil 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.En general, se utilizan en terrenos poco estables y no son muy econmicas.La turbina hidrulicaLas turbinas hidrulicas son el elemento fundamental para el aprovechamiento de la energa en las centrales hidrulicas. Transforman en energa mecnica la energa cintica (fruto del movimiento) de una corriente de agua.Su componente ms importante es elrotor, que tiene una serie de palas que son impulsadas por la fuerza producida por el agua en movimiento, hacindolo girar.Las turbinas hidrulicas las podemos clasificar en dos grupos: Turbinas de accin. Son aquellas en las que la energa de presin del agua se transforma completamente en energa cintica. Tienen como caracterstica principal que el agua tiene la mxima presin en la entraday la salida del rodillo.Un ejemplo de este tipo son lasturbinas Pelton. Turbinasde reaccin.Son las turbinas en que solamente una parte de la energa de presin del agua se transforma en energa cintica. En este tipo de turbinas, el agua tiene una presin ms pequea en la salida que en laentrada.Un ejemplo de este tipo son lasturbinas Kaplan.Las turbinas que se utilizan actualmente con mejores resultados son lasturbinasPelton, Francis y Kaplan. A continuacin se enumeran sus caractersticas tcnicas y sus aplicaciones ms destacadas: Turbina Pelton. Tambin se conoce con el nombre deturbina de presin. Son adecuadas para lossaltos de gran altura y para los caudales relativamente pequeos. La forma de instalacin ms habitual es ladisposicin horizontal del eje.

Turbina Francis. Es conocida comoturbina de sobrepresin, porque la presin es variable en las zonas del rodillo. Las turbinas Francis se pueden usar ensaltos de diferentes alturas dentro de un amplio margen de caudal, pero son de rendimiento ptimo cuando trabajan en un caudal entre el 60 y el 100% del caudal mximo.Pueden ser instaladas con el eje en posicin horizontal o en posicin vertical pero, en general, la disposicin ms habitual es la deeje vertical.

Turbina Kaplan. Son turbinas de admisin total y de reaccin. Se usan ensaltos de pequea altura con caudales medianos y grandes. Normalmente se instalan con el eje en posicin vertical, pero tambin se pueden instalar de forma horizontal o inclinada.

En el siguiente juego interactivo puedes comprender mejorla relacin entre el caudal y la altura en las centrales hidroelctricas.3. Tipos de centrales hidroelctricasHay muchos tipos de centrales hidroelctricas, ya que las caractersticas del terreno donde se sita la central condicionan en gran parte su diseo.Se podra hacer una clasificacin en tres modelos bsicos: Centrales de agua fluyente. En este caso no existe embalse, el terreno no tiene mucho desnivel y es necesario que el caudal del ro sea lo suficientemente constante como para asegurar una potencia determinada durante todo el ao. Durante la temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su mxima potencia y dejan pasar agua excedente. En cambio, durante la poca seca, lapotenciadisminuye en funcin del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ros en verano. Centrales de embalses. Mediante la construccin de una o ms presas que forman lagos artificiales donde se almacena un volumen considerable de agua por encima de las turbinas.El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Con el embalse puede producirse energa elctrica durante todo el ao aunque el ro se seque completamente durante algunos meses, cosa que sera imposible con una central de agua fluyente.Estas centrales exigen, generalmente, una inversin de capital ms grande que la de agua fluyente. Dentro de estos tipos existen dos variantes de centrales: Centrales a pie de presa: en un tramo de ro con un desnivel apreciable se construye una presa de una altura determinada. La sala de turbinas est situada despus de la presa. Centrales por derivacin de las aguas: las aguas del ro son desviadas mediante una pequea presa y son conducidas mediante un canal con una prdida de desnivel tan pequea como sea posible, hasta un pequeo depsito llamadocmara de carga o de presin. De esta sala arranca una tubera forzada que va a parar a la sala de turbinas. Posteriormente, el agua es devuelta ro abajo, mediante un canal de descarga. Se consiguen desniveles ms grandes que en las centrales a pie de presa. Centrales de bombeo o reversibles. Son un tipo especial de centrales que hacen posible un uso ms racional de los recursos hidrulicos.Disponen dedos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda diaria de energa elctrica es mxima, estas centrales trabajan como una central hidroelctrica convencional: el agua cae desde el embalse superior haciendo girar las turbinas y despus queda almacenada en el embalse inferior.Durante las horas del da de menor demanda,el agua es bombeada al embalse superiorpara que vuelva a hacer el ciclo productivo.4. Funcionamiento de una central hidroelctricaLapresa, situada en el curso de un ro, acumula artificialmente un volumen de agua para formar un embalse. Eso permite que el agua adquiera unaenerga potencialque despus se transformar en electricidad.Para esto, la presa se sita aguas arriba, con unavlvulaque permite controlar la entrada de agua a la galera de presin; previa a una tubera forzada que conduce el agua hasta la turbina de la sala de mquinas de la central.El agua a presin de la tubera forzada vatransformando su energa potencial en cintica(es decir, va perdiendo fuerza y adquiere velocidad). Al llegar a la sala de mquinas el agua acta sobre los labes de la turbina hidrulica, transformando su energa cintica en energa mecnica de rotacin.El eje de la turbina est unido al delgenerador elctrico, que al girar convierte la energa rotatoria en corriente alterna de media tensin.El agua, una vez ha cedido su energa, es restituida al ro aguas abajo de la central a travs de un canal de desage.5. Ventajas e inconvenientes de las centrales hidroelctricasLasventajas de las centrales hidroelctricas son: No necesitan combustibles y sonlimpias. Muchas veces los embalses de las centrales tienen otras utilidades importantes: el regado, como proteccin contra las inundaciones o para suministrar agua a las poblaciones prximas. Tienen costes de explotacin y mantenimientos bajos. Las turbinas hidrulicas son de fcil control y tienen unos costes de mantenimiento reducido.En contra de estas ventajas podemos enumerar losinconvenientes siguientes: El tiempo de construccin es, en general, ms largo que el deotros tipos de centrales elctricas. La generacin de energa elctrica est influenciada por las condiciones meteorolgicas y puede variar de estacin a estacin. Los costes de inversin por kilovatio instalado son elevados. En general, estn situadas en lugares lejanos del punto de consumo y, por lo tanto, los costes de inversin en infraestructuras de transporte pueden ser elevados.

6. Impacto ambiental de las centrales hidroelctricasSiempre se ha considerado que la electricidad de origen hidrulico es unaalternativa energtica limpia. Aun as, existen determinados efectos ambientales debido a la construccin de centrales hidroelctricas y su infraestructura.La construccin de presas y, por extensin, la formacin de embalses, provocan un impacto ambiental que se extiende desde los lmites superiores del embalse hasta la costa. Este impacto tiene las siguientes consecuencias, muchas de ellas irreversibles: Sumerge tierras, alterando el territorio. Modifica el ciclo de vida de la fauna. Dificulta la navegacin fluvial y el transporte de materiales aguas abajo (nutrientes y sedimentos, como limos y arcillas). Disminuye el caudal de los ros, modificando el nivel de las capas freticas, la composicin del agua embalsada y el microclima.Los costes ambientales y sociales pueden ser evitados o reducidos a un nivel aceptable si se evalan 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.En Mxico hay 64 Centrales Hidroelctricas, de las cuales 20 son de gran importancia y 44 son centrales pequeas. Suman un total de 181 unidades generadoras de este tipo. Las 20 centrales mas grandes se ubican de la siguiente manera: 5 en la Gerencia Regional de Produccin Noroeste, 2 en la Gerencia Regional de Produccin Norte, 5 en la Gerencia Regional de Produccin Occidente, 2 en la Gerencia Regional de Produccin Central y 6 en la Gerencia Regional de Produccin Sureste.Actualmente 57 plantas hidroelctricas estan produciendo energa elctrica y 7 centrales hidroelctricas estan fuera de servicio. Esta informacin esta actualizada hasta el 29 de mayo de 2009.A continuacin reproducimos el listado presentado por CFE (Comisin Federal de Electricidad, empresa estatal mexicana responsable de la produccin, trasmisin y distribucin de la energa elctrica):

Nombre de la centralNmero de unidadesFecha de entrada en operacinCapacidad efectiva instalada (MW)Ubicacin

Aguamilpa Solidaridad315-Sep-1994960Tepic, Nayarit

Ambrosio Figueroa(La Venta)531-May-196530La Venta, Guerrero

ngel Albino Corzo(Peitas)415-Sep-1987420Ostuacn, Chiapas

Bacurato216-Jul-198792Sinaloa de Leyva, Sinaloa

Bartolinas220-Nov-19401Tacmbaro, Michoacn

Belisario Domnguez (Angostura)514-Jul-1976900Venustiano Carranza, Chiapas

Bomban420-Mar-19615Soyal, Chiapas

Boquilla401-Ene-191525San Francisco Conchos, Chihuahua

Botello201-Ene-191013Panindcuaro, Michoacn

Camilo Arriaga(El Salto)226-Jul-196618El Naranjo, San Luis Potos

Carlos Ramrez Ulloa(El Caracol)316-Dic-1986600Apaxtla, Guerrero

Chilapan401-Sep-196026Catemaco, Veracruz

Cbano225-Abr-195552Gabriel Zamora, Michoacn

Colimilla401-Ene-195051Tonal, Jalisco

Colina101-Sep-19963San Francisco Conchos, Chihuahua

Colotlipa401-Ene-19108Quechultenango, Guerrero

Cupatitzio214-Ago-196272Uruapan, Michoacn

Electroqumica101-Oct-19521Cd. Valles, San Luis Potos

Encanto219-Oct-195110Tlapacoyan, Veracruz

Falcn315-Nov-195432Nueva Cd. Guerrero, Tamaulipas

Fernando Hiriart Balderrama(Zimapn)227-Sep-1996292Zimapn, Hidalgo

Humaya227-Nov-197690Badiraguato, Sinaloa

Infiernillo628-Ene-19651,040La Unin, Guerrero

Itzcuaro201-Ene-19291Peribn los Reyes, Michoacn

Ixtaczoquitln110-Sep-20052Ixtaczoquitln, Veracruz

Jos Cecilio del Valle326-Abr-196721Tapachula, Chiapas

Jumatn417-Jul-19412Tepic, Nayarit

La Amistad201-May-198766Acua, Coahuila

Leonardo Rodrguez Alcaine (El Cajn)201-Mar-2007750Santa Mara del Oro, Nayarit

Luis Donaldo Colosio(Huites)215-Sep-1996422Choix, Sinaloa

Luis M. Rojas(Intermedia)101-Ene-19635Tonal, Jalisco

Malpaso629-Ene-19691,080Tecpatn, Chiapas

Manuel M. Diguez(Santa Rosa)202-Sep-196461Amatitln, Jalisco

Manuel Moreno Torres(Chicoasn)829-May-19812,400Chicoasn, Chiapas

Mazatepec406-Jul-1962220Tlatlauquitepec, Puebla

Micos201-May-19451Cd. Valles, San Luis Potos

Minas310-Mar-195115Las Minas, Veracruz

Moczari103-Mar-195910lamos, Sonora

Ovichic228-Ago-195719Cajeme, Sonora

Platanal221-Oct-19549Jacona, Michoacn

Plutarco Elas Calles(El Novillo)312-Nov-1964135Soyopa, Sonora

Portezuelos I401-Ene-19012Atlixco, Puebla

Portezuelos II201-Ene-19081Atlixco, Puebla

Puente Grande201-Ene-191212Tonal, Jalisco

Ral J. Marsal(Comedero)213-Ago-1991100Cosal, Sinaloa

Salvador Alvarado(Sanalona)208-May-196314Culiacn, Sinaloa

San Pedro Poras201-Oct-19583Villa Madero, Michoacn

Schpoin307-May-19532Venustiano Carranza, Chiapas

Tamazulapan212-Dic-19622Tamazulapan, Oaxaca

Temascal618-Jun-1959354San Miguel Soyaltepec, Oaxaca

Texolo201-Nov-19512Teocelo, Veracruz

Tirio301-Ene-19051Morelia, Michoacn

Tuxpango401-Ene-191436Ixtaczoquitln, Veracruz

Valentn Gmez Faras(Agua Prieta)215-Sep-1993240Zapopan, Jalisco

Villita401-Sep-1973300Lzaro Crdenas, Michoacn

Zumpimito401-Oct-19446Uruapan, Michoacn

27 de Septiembre(El Fuerte)327-Ago-196059El Fuerte, Sinaloa

Centralesfuera de servicio:

El Durazno (Sistema Hidroelctrico Miguel Alemn)201-Oct-19550Valle de Bravo, Mxico

Huazuntln101-Ago-19680Zoteapan, Veracruz

Ixtapantongo (Sistema Hidroelctrico Miguel Alemn)329-Ago-19440Valle de Bravo, Mxico

Las Rosas101-Ene-19490Cadereyta, Quertaro

Santa Brbara (Sistema Hidroelctrico Miguel Alemn)319-Oct-19500Santo Toms de los Pltanos, Mxico

Tepazolco216-Abr-19530Xochitln, Puebla

Tingambato (Sistema Hidroelctrico Miguel Alemn)324-Sep-19570Otzoloapan, Mxico

INSTITUTO POLITENCINO NACIONaL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

FLUJO DE FLUIDOS

RAMIREZ GARCIA LUIS DAVID

CENTRAL HIDROELECTRICA

GRUPO 2IM18