El agua en movimiento de ríos y arroyos contiene una gran cantidad de energía que se ha venido aprovechando desde muy antiguo.
La evolución de las maquinas hidráulicas ha transcurrido en paralelo con la historia de la humanidad durante muchos siglos. Los egipcios 3000 AC parece que fueron los primeros en aprovechar la energía del agua. Los romanos usaron la rueda hidráulica o molino romano. En la Edad Media se perfeccionó el funcionamiento y permitió el desarrollo de la industria textil y metalúrgica. En el siglo XIX se inventaron las turbinas. Hoy en día, es una de las energías renovables más importantes y efectivas.
Rendimiento 30%
Rendimiento 75%
Cómo funciona una central minihidráulica
Una central minihidráulica está constituida por un conjunto de instalaciones hidráulicas (azud o presa, canal, tubería, etc.) y equipos electromecánicos (turbinas, generadores, sistema eléctrico, etc.) necesarios para transformar la energía del agua en energía eléctrica. Todo ello, con el fin de aprovechar la caída de agua desde una cierta altura para transformarla primero en energía mecánica y finalmente en energía eléctrica a través de generadores. Cuando el agua atraviesa la turbina empuja un rodete para que el eje al que se encuentra unido solidariamente gire.
La cantidad de energía generada es función de la cantidad de agua que atraviesa la turbina en la unidad de tiempo (caudal) y de la diferencia de nivel entre el punto del que tomamos el agua y el punto del río en el que se devuelve el agua una vez turbinada (H).
Así la potencia eléctrica que nos puede proporcionar una minicentral viene dada por la expresión:
P = 9,81 ˑ Q ˑ H ˑ ɳ
Donde:
- P : Potencia en kW
- Q : Es el caudal de agua expresado en m³/s
- H : Salto en m
- ɳ : Rendimiento (turbina , generador, transformador)
Tipos de turbinas
Las turbinas son diseñadas para obtener la mayor eficiencia en cada ubicación concreta de acuerdo al caudal de agua a turbinar y al salto disponible. Por ello, no son máquinas que se fabrican en serie. Así se tienen los diferentes tipos de turbinas que son muy diferentes entre sí tanto por sus dimensiones y apariencia exterior, como internamente por los distintos elementos que las componen. Caben destacar los siguientes tipos:
- Pelton (Grandes saltos independientemente de la variación de caudal),
- Francis (Gran variedad de saltos y variaciones de caudales moderadas),
- Kaplan (Saltos pequeños y grandes caudales).
El siguiente ábaco sirve para elegir el tipo de turbina según el caudal y la altura del salto hidroeléctrico.
El rodete es el elemento de la turbina sobre el que el agua al pasar hace fuerza y obliga a girar al eje al que se encuentra unido de modo solidario y este a su vez proporciona el movimiento al generador eléctrico. Presenta una gran variedad de formas según sea el tipo de turbina en el que va montado.
Forma de rodete en distintos tipos de turbinas
Ventajas de la energía hidráulica
La energía hidráulica es una de las renovables más utilizadas debido a sus ventajas, sobre todo cuando se compara con fuentes de energía fósiles y no renovables.
- Es una fuente de energía limpia que utiliza como «combustible» que genera la electricidad el agua. No consume el agua que utiliza. Solo se toma de un punto y se devuelve a otro de cota inferior.
- No genera calor ni emisiones contaminantes. Por tanto, no contamina el aire (lluvia ácida, efecto invernadero, etc.), ni emite residuos peligrosos durante la generación ya que no se realiza ninguna transformación química.
- Es una fuente de energía renovable e inagotable ya que su funcionamiento está basado en el ciclo natural del agua
- Es segura para los seres vivos.
- Tiene una capacidad de generación fiable y cuando se instala al pie de presas de abastecimiento de agua de consumo se regula el caudal y la energía proporcionada.
La energía que genera es respetuosa con el medio ambiente y los impactos que genera son pequeños. No obstante, estos impactos se deben minimizar con medidas adecuadas (escalas de peces, caudales ecológicos, incompatibilidad con hacer emboladas, …).
