El recurso hidráulico La energía hidráulica es la energía potencial contenida en una masa de agua que se encuentra a una altura respecto a un nivel de referencia H m E=mgH
La energía hidráulica adquiere importancia cuando se inventa la rueda hidráulica Las primeras funcionaban por acción directa del agua sobre las paletas montadas sobre un eje fijo
Manifestación del agua que fluye Corrientes naturales de agua en descenso: por precipitación de lluvia y nieve fluyen desde montañas, colinas y planicies hasta el nivel del mar
El uso de la energía hidráulica es importante por que: está ampliamente disponible no es contaminante y produce el trabajo a temperatura ambiente
Ciclo del agua Vaporización – condensación – precipitación filtración en las capas permeables de la tierra y forma mantos acuíferos O se precipitar por las capas impermeables hasta llegar a los ríos o zonas de almacenamiento para su utilización
Ciclo natural del agua
Recursos en México Cuencas de escurrimiento superficial elevado: Veracruz Tabasco Oaxaca Chiapas Cuencas con escurrimiento superficial disponible muy bajo: Baja California Baja California Sur Coahuila
Regiones hidrológicas en la República Mexicana
Cuencas hidrológicas en la república Mexicana
Es la agrupación de varias cuencas hidrológicas con niveles de escurrimiento superficial similares Las más húmedas son: Región del sistema Grijalva-Usumacinta Región del Coatzacoalcos Región del Papaloapan Región de la Costa de Chiapas Región hidrológica
Conversión de la energía hidráulica Una instalación hidroeléctrica transforma la energía potencial del agua en energía eléctrica
Esquema de generación de electricidad
Esquema de generación hidráulica
Turbinas Máquina que transforma la energía de un fluido en movimiento en otra forma de energía sin necesidad de órganos intermedios
La velocidad que desarrolla una turbina hidráulica depende de: Cantidad de agua El desnivel entre la superficie del agua y el plano de salida de ésta Tipos de turbinas: De acción Pelton De reacción Hélice Kaplan Francis
Turbinas de acción Ideales para saltos desde 100 metros y potencias pequeñas hasta altura superior a 1,700 metros El agua cede su energía al rodete como consecuencia de la modificación de la dirección de la trayectoria impuesta a las capas líquidas por los alabes Pelton
Esquema de Turbina tipo Pelton 1. Aguja; 2. Deflector; 3. Cubierta; 4. Tobera; 5. Acceso de agua. 6. Canal de salida
Turbinas de reacción Se emplean en saltos inferiores a 500 metros El distribuidor tiene forma cilíndrica con objeto de imprimir un movimiento de rotación a las capas de agua El agua entra radialmente por todo el contorno de la turbina y sale a lo largo del eje
Turbinas Kaplan Las turbinas hélice y Kaplan se utilizan en las centrales de salto pequeño hasta unos 70 metros
Turbinas Francis Las turbinas Francis para saltos comprendidos entre 50 y 500 metros Los álabes modifican la velocidad de las capas líquidas tanto en dirección como en magnitud
Tipos de turbinas
Intervalo de aplicación de las diferentes turbinas hidráulicas
Propiedades de las diferentes turbinas hidráulicas Grandes alturas de salto
Propiedades de las diferentes turbinas hidráulicas Alturas medias de salto
Centrales hidroeléctricas Para la utilización de la energía hidráulica de una corriente de agua es preciso disponer de un salto de agua El salto puede ser natural o artificial La altura del salto dependerá esencialmente de las condiciones locales Constituye el parámetro principal del proyecto de una central hidráulica
Se requiere de un caudal de agua Que es función de: las condiciones locales es variable en función de la época del año debido a las precipitaciones pluviales de la cuenca hidrográfica que alimenta la corriente de agua considerada Centrales hidroeléctricas
Clasificación de las centrales hidroeléctricas 1.- Centrales de gran salto o de montaña: El valor de la altura es grande El caudal pequeño A menudo son del tipo de embalse
2.- Centrales de salto pequeño o de llanura: alturas pequeñas y caudal grande Llamadas de agua fluyente Tienen que adaptar continuamente su producción al caudal disponible su producción es muy irregular depende de las condiciones naturales
Clasificación de las centrales hidroeléctricas
Panorama Internacional de Hidroelectricidad En 2004: Potencia instalada mundial = 739.5 GW 20% de la capacidad instalada total En países como Brasil, Noruega y Canadá, la energía hidráulica aporta un porcentaje muy significativo de su generación eléctrica La energía hidráulica es la principal fuente renovable de uso en el planeta
Capacidad hidroeléctrica instalada y generación en países seleccionados (2004)
China tiene la capacidad hidroeléctrica más grande del mundo con 94.9 GW Estados Unidos con 77.64 GW Canadá con 70.19 GW Brasil con 67.79 GW México: ocupa el lugar 18 mundial 10.53 GW 1.33% del total mundial Capacidad hidroeléctrica instalada y generación en países seleccionados (2004)
Panorama Nacional La dinámica expansión del sector eléctrico en México se aceleró en la última década Al año 2004 se tenía una capacidad total instalada superior a los 47.3 GW 22.62% es de plantas hidroeléctricas Para el año 2007 se tiene contemplado la puesta en operación de la hidroeléctrica del Cajón con una capacidad instalada de 754 MW
Centrales hidroeléctricas en México (2004)
Centrales hidroeléctricas en México (2004)
Principales características de algunas centrales hidroeléctricas