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Guía Teórica: Hidroeléctricidad

Curso Energías Renovables I

Central Hidroeléctrica de Coya – Pacific Hydro
Fotografía por Marsupilami (http://www.skyscrapercity.com)

Motivación
Gracias a las características del agua: renovable, relativamente gratuita1, explotación
directa y además por las característica geográficas de nuestro país, el cual nos entrega grandes
reservas de agua(cordillera nevada) y bastos ríos con diversos grados de pendiente.
Sumado a la creciente demanda de energía eléctrica es que las centrales
hidroeléctricas han poseído un gran crecimiento en nuestro país. Las que conforman el 40% de
la producción de energía eléctrica en Chile.

Ilustración 1: Capacidad instalada del SIC 2009. Fuente: ¿Se necesitan represas en la Patagonia?

Introducción
Lahidroelectricidad es la energía eléctrica obtenida a partir del recurso hídrico (agua)
en movimiento, es decir, ríos. La energía cinética del movimiento del agua es transformada en
energía eléctrica mediante un dispositivo conversor. Este dispositivo consta de una turbina
compartiendo eje con un generador electromagnético. El agua en movimiento impulsa la
turbina2, el movimiento de esta hace rotarel eje lo cual hace rotar al generador.

1

En Chile existen los denominados derechos de agua, cuales regulan la cantidad de agua (volumen)
usable por cada individuo o empresa.
2
Turbina: Máquina que transforma energía cinética de un fluido en energía mecánica.

2

Generador
Eje
Turbina

3

Ilustración 2-Esquema de central hidroeléctrica.

3

Fuente:http://www.todomonografias.com/

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Para dimensionar la energía contenida dentro de un río la cual posteriormente es
transformada en energía la eléctrica se presenta la siguiente fórmula:

ܲ =ߩ∗݃∗ℎ∗ܳ
Donde: - ܲ: Es la potencia que posee el fluido en caída libre.
- ߩ: Es la densidad del fluido [kg/m3], la densidad del agua destilada a 4ºC es
1.000[kg/m3].
- ݃: Aceleración de gravedad [m/s2].
- ℎ: Diferencia dealtura entre toma de agua y turbina [m].
- ܳ: Caudal del río [m3/s].
Considerando que la densidad y la gravedad son prácticamente constantes, las
variables que mayor influencia tienen en la potencia de un río son la altura y el caudal, en otras
palabras, en cuanto cae y en cuanta agua lleva el río.
Como se conoce de la primera ley de la termodinámica la energía es constante, es
decir, no secrea ni se pierde, sino se transforma. Es así que para obtener el movimiento que
empuje las aspas la turbina se buscan diferencias de altura de los cuales se aprovecha su
energía potencial la cual al caer se transforma en energía cinética.
En la actualidad la tecnología para aprovechar estas condiciones las centrales
hidroeléctricas han derivado en de embalse o pasada. La gran diferenciaesencial entre estas
dos instalaciones es que la primera consta de una gran intervención en el cauce del río para
obtener una reserva del recurso hídrico, mientras que la segunda sólo aprovecha el cauce
instantáneo del río.

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Central hidroeléctrica de embalse

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Ilustración 3-Esquema central hidroeléctrica de embalse.

En la ilustración 2 se observa el esquema de una represahidroeléctrica. Se observa
como la represa acumula una gran cantidad de agua en el embalse, el agua es dirigida por la
denominada tubería forzada, la cual llega a la turbina donde el agua impulsa la turbina lo cual
mueve al generador y permite la generación de energía eléctrica. Finalmente el agua es
evacuada por ductos que permiten su cauce natural.
Ventajas
No emiten contaminantes
Turbina eficienteBajo mantenimiento
Bajo costo de operación
Permite reserva energética
Gran potencia.

Des-ventajas
Incerteza hidrológica
Gran tiempo de construcción
Lejano a centros de consumo
Gran impacto en eco-sistema.
Gran Inversión inicial.
Gran potencia.

La gran potencia de las centrales de embalse es una ventaja y desventaja a la misma vez,
dependiendo del punto de vista. Es una ventaja...