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CIENCIA FÁCIL

Energía hidroeléctrica

Serie de artículos de divulgación sobre temas básicos de la ciencia.

(27/12/06 - Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por María Cristina Chaler)
Llamamos central hidroeléctrica a un complejo que se construye con el fin de generar electricidad para ser consumida por el hombre aprovechando el trabajo que realiza el agua en movimiento.

Algo de historia

La energía del agua fue utilizada por el hombre desde épocas primitivas, pues descubrió que podía simplificar su trabajo usando la capacidad del agua para hacerlo. Grandes ruedas llamadas hidráulicas, que eran de madera con paletas planas o curvas y se movían impulsadas por la corriente de agua, solían utilizarse en los molinos para obtener harinas. El hombre también se trasladaba a través del agua o movía objetos con su fuerza.

Más adelante, se descubrió que a esa energía mecánica que posee el agua podía transformársela en eléctrica y surgió así la electricidad generada a través del agua en movimiento. El auge de la hidroelectricidad se produjo durante la revolución industrial dándole impulso a las industrias del momento y al crecimiento de ciudades industriales.

La primera central hidroeléctrica se construyó alrededor de 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. En nuestro país, la primera central hidroeléctrica, que fue además la primera de latinoamérica, se inauguró en 1896 en la Quebrada del Zonda, provincia de San Juan.

Tipos de centrales hidroeléctricas

Hay dos tipos. Las de baja presión, que son las que usan desniveles pequeños de alrededor de 10 metros y acumulan el agua en embalses (lagos artificiales) mediante presas (grandes murallas transversales al río), son pequeñas centrales que proporcionan generalmente una corriente eléctrica fluctuante y no pareja.

Las de alta presión son las que usan desniveles de hasta 100 metros, poseen grandes presas y en épocas de alta demanda de energía bombean el agua forzándola a niveles más elevados, para que adquiera la energía potencial necesaria a fin de aprovecharla luego como energía cinética.

Combinación de Energías

La combinación del uso de la energía potencial y cinética la podemos asociar a la energía hidráulica. Grandes masas de agua van descendiendo de una montaña por el cauce de un río y, a medida que varían su altura, la energía potencial disminuye y se transforma en cinética. Así, cuando llegan al llano, tienen la máxima energía de movimiento y se las hace correr por canales controlados por conductos y tuberías, enviándolas hacia las turbinas, que están dentro de un anillo fijo (distribuidor) y poseen paletas móviles (alabes) reguladores de la entrada de agua, aumentándola o disminuyéndola según la demanda de electricidad.

El agua en movimiento entra en las turbinas, mueve un rotor y sale luego por los canales de descarga. Las turbinas, al girar, producen trabajo mecánico, que será transformado por un generador en electricidad. Los generadores están colocados por encima de las turbinas en un árbol vertical.

¿Cuáles son las turbinas usadas?

El tipo de turbina usada dependerá del caudal de agua (cantidad de metros por segundo). Los ríos tienen un caudal irregular, que depende de la época del año, de la cantidad de lluvias, deshielos y de la demanda de las poblaciones que se encuentran a su largo. El tipo de río, que varía según el relieve del lugar, la posición geográfica, la pendiente y de los distintos desniveles.

Las turbinas más comunes son:

• Rueda de Pelton: Es la turbina tradicional, aprovecha caídas mayores de 300 metros con poco caudal y son alimentadas por agua, que es llevada a gran altura, para que adquiera energía potencial (conducción forzada). Su funcionamiento se parece al de un molino.

• Francis: se utiliza para aguas desde 150 a 200 metros en lugares de bajas alturas pero de mayor caudal.

• Kaplan: la usan para ríos de gran caudal y poca altura, menores de 150 metros. Se parece a una gran hélice de barco y para funcionar necesita de agua a alta presión.

A partir de los estudios hidrológicos se coloca la turbina acorde a la zona y el lugar, y muchas veces es necesario combinarlas.

Las presas

Son grandes paredones que deben construirse en forma transversal al caudal del río, que forma un lago artificial o embalse donde se acumula el agua con suficiente diferencia de altura. Es posible compensar la falta de agua en épocas de sequía y regular el caudal de modo de permitir el funcionamiento de la central en todo momento del año con energía eléctrica constante y no fluctuante.

Hay dos tipos principales de presas las de embalse, que poseen un lago artificial, y las presas niveladoras, que no poseen embalse y sólo aseguran un nivel de agua que se descarga desde la presa por un canal.

Las esclusas son recintos con puertas de entrada y salida en los que se construye un canal de navegación para que los barcos puedan pasar de un lado a otro salvando el desnivel que provoca la presa.

Otros conceptos

La energía es la capacidad de producir trabajo y el uso de este trabajo en el tiempo, en física, toma el nombre de potencia. Las unidades de energía y de trabajo son iguales y se miden en Joules (Kg. m2/s2) (se lee Kilogramo masa por metro cuadrado sobre segundo al cuadrado), que significa la cantidad de fuerza en Newton (Kg. m/s2) que se necesita para mover un cuerpo una distancia de un metro.

Potencia es la energía consumida o el trabajo realizado por un cuerpo en 1 segundo (joules/seg.). Esta medida se expresa en watt.

Algunas equivalencias de unidades de potencia

• 1000 watt = 1 Kw.(kilowatt)

• 1000000 watt es 1 Mw(megawatt)

• 1000 Mw. es 1 GW(gigawatt)

No podemos vivir sin electricidad

En la actualidad la energía eléctrica resulta imprescindible para la vida y el desarrollo de todas las actividades humanas: la iluminación de los hogares, las computadoras y con ellas todas las operaciones de los sistemas informáticos mundiales, ya sea industriales, bancarios, las bolsas de comercio, los sistemas de salud, las maquinarias, la televisión, la prensa y un sinnúmero de servicios más. El mundo esta conectado a través de la energía eléctrica. Un país sin electricidad estaría totalmente aislado, caería en la peor de las miserias y sería totalmente dependiente.

Los recursos energéticos son agotables, pues, a medida que aumenta la población mundial, la demanda es mayor, por lo tanto, tenemos que tomar conciencia de lo indispensable que es la energía y lo necesario que resulta hacer un uso racional de la misma para preservar nuestro propio futuro y el futuro de la humanidad en general. Esto requiere de medidas globalizadas y de estrategias inteligentes pensadas a largo plazo. Equivocarse, podría resultar fatal para el futuro de un país.

Argentina país privilegiado

La Argentina es un país que, por su ubicación en el mundo, su variedad de clima y su geografía goza del privilegio de poseer riquísimas cuencas hídricas. Se llama cuenca hídrica a la división del territorio según su hidrografía (ríos, recorrido y su desembocadura).

Las cuencas más importantes de nuestro país son:

• Cuenca del desaguadero o Cuenca cuyana y del río Colorado

• Cuenca del Plata, con desembocadura en el Océano Atlántico

• Cuenca mediterránea, sin desagüe al mar (arreica y endorreica) en la zona central el país, formada por numerosos cursos de agua de poco caudal

• Cuenca pampeana o del Sur de la provincia de Buenos Aires, que desagotan en el Océano Atlántico

• Cuenca patagónica, con vertiente en el Atlántico

• Cuenca patagónica, con vertiente en el Océano Pacifico.

Oro Blanco

El agua es un elemento primordial para la vida que afecta en forma directa al medio ambiente, la historia y a la economía de un lugar. Donde hay agua hay vida y donde hay vida hay crecimiento, pero no olvidemos que es un recurso que debemos cuidar y respetar.

La desertificación ?de los suelos motivada por los cambios climáticos, debido a los

Planes de Desarrollo Económico incontrolados, han provocado una distribución irregular del agua. En algunas zonas abunda en exceso, provocando grandes inundaciones y desastres naturales, mientras que en otras escasea.

La naturaleza restablece el equilibrio perdido generando fuerzas para lograrlo. Cuando el hombre no la respeta produce consecuencias perjudiciales para sí mismo. La Energía hidroeléctrica es una de las energías menos contaminantes, pero a pesar de ello la construcción de grandes represas altera el equilibrio ecológico del lugar y la vida acuática del río. En algunos lugares cercanos a las represas se generan enfermedades que se suelen atribuir a la acumulación de grandes masas de agua.

El debate sobre las necesidades del hombre y la contaminación ambiental es muy largo y lleva a argumentaciones que, aunque contradictorias entre sí, tienen cada una algo de razón. Lo bueno sería encontrar el equilibrio entre las necesidades de la humanidad y el respeto al planeta y su ecología. Pero esto tan fácil de expresar es muy difícil de lograr, ya que las ambiciones humanas son casi siempre desmedidas y no suelen tener en cuenta al bien común.

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