Energia hidraulica

Concepto: Se denomina energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla

Aplicación o utilidad: Aplicaciones Móviles: El empleo de la energía proporcionada por el aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar,perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como:
Tractores
Grúas
Retroexcavadoras
Camiones recolectores de basura
Cargadores frontales
Frenos y suspensiones de camiones
Vehículos para la construcción y mantención de carreteras

-Aplicaciones Industriales: En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros:

Maquinaria para la industria plástica
Máquinas herramientas
Maquinaria para la elaboración de alimentos
Equipamiento para robótica y manipulación automatizada
Equipo para montaje industrial
Maquinaria para la minería
Maquinaria para la industria siderúrgica

-Otras Aplicaciones: Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones aerospaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general en todas aquellas áreas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene:
Aplicación automotriz: suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc.
Aplicación Aeronáutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores, equipos de mantenimiento aeronáutico, etc.
Aplicación Naval: timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas especializados de embarcaciones o buques militares
Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas deoperaciones, camas de hospital, sillas e instrumental odontológico, etc.

Formas de obtención:

La energía hidroeléctrica aprovecha el movimiento del agua para convertirlo en corriente eléctrica comercial. La primera vez que esto se hizo fue en Northumberland (Gran Bretaña) en 1880 y es una tecnología que se sigue aprovechando en la actualidad con pocas modificaciones.
El funcionamiento es sencillo, convierte la energía potencial del agua a cierta altura en energía eléctrica. Se permite la caída del fluido y la energía potencial se convierte en cinética alcanzando gran velocidad en el punto más bajo; en este punto se le hace pasar por una turbina y provoca un movimiento rotatorio en un generador que a su vez se convierte en energía eléctrica de tensión y frecuencia desordenadas. Una vez extraída la energía eléctrica el agua se devuelve al río para su curso normal, pudiéndose aprovechar de nuevo para obtener energía eléctrica aguas abajo o para el consumo humano.
Denominamos turbina a la máquina que se emplea para transformar energía mecánica en energía eléctrica, aunque inicialmente esta será desordenada, no comercial. Hay dos tipos fundamentales de turbinas para aprovechar la energía hidráulica, turbina Pelton y Francis-Kaplan; la primera se utiliza en el caso de saltos superiores a 200 metros y pequeños caudales, normalmente para presas situadas en zonas de alta montaña; las segundas son más indicadas en el caso de saltos menores.
Esta energía eléctrica se va a convertir en energía eléctrica comercial utilizando primero un transistor y posteriormente un alternador. La energíaeléctrica así obtenida está en alta tensión, varios miles de voltios, y a frecuencia comercial, en España a 50 Hz. Los cables de alta tensión van a trasladar a la energía eléctrica por el país llegando a nuestras viviendas a tensión comercial, 230 V en corriente monofásica y 400 V en trifásica. El cambio de alta a baja tensión se realiza en transformadores.
Conducción del agua desde presa (Central hidráulica del Tambre, A Coruña
Para aprovechar la energía hidroeléctrica necesitamos agua estancada en un embalse o presa situada a una altura por encima del cauce habitual del río; se llama salto de agua a la diferencia de altura entre el nivel superior e inferior. La ventaja principal respecto a otras renovables es que el caudal de agua puede ser controlado, de forma que en el momento de demanda eléctrica dejaremos fluir el líquido generando energía; en el caso que no exista esta demanda mantendremos cerradas las compuertas hasta que vuelva a existir demanda; este es una ventaja respecto a la energía eólica ya que de momento en ésta no se resuelve el problema del almacenamiento.
Aprovechamiento: La energía hidráulica, es la que se obtiene del aprovechamiento del movimiento del agua. En otras palabras, es la transformación de la energía potencial y cinética de un curso de agua en energía eléctrica disponible.
La energía hidroeléctrica, es una energía limpia, y autosuficiente, que además se encuentra en un punto muy avanzado respecto al desarrollo tecnológico.

Clasificacion en renovable o no renovable: Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerzahídrica sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable.

Ventajas y desventajas:

Ventajas

* La energía hidroeléctrica tiene una producción energética neta de moderada a elevada y costos de operación y mantenimiento bajos.

* La plantas hidroeléctricas rara vez necesitan ser cerradas y no producen emisiones de dióxido de carbono ni contaminantes del aire atmosférico.

* Sus embalses tienen una vida útil, de dos a diez veces la vida de plantas térmicas nucleares y de carbón.

* Las grandes presas ayudan también a controlar inundaciones y proporcionan un flujo regulado de agua de riego a áreas situadas corriente debajo de la presa.

Desventajas

* Los costos de construcción para nuevos sistemas a gran escala son elevados.

* Los embalses de los sistemas a gran escala inundan extensas regiones, destruyen hábitats de la vida silvestre, desplazan pobladores, disminuyen la fertilización natural de los terrenos agrícolas situados agua abajo de la presa.

* Al reducir el flujo de una corriente, las hidroeléctricas pequeñas alteran las actividades recreativas y la vida acuática, perturban el entorno de los ríos no navegables y destruyen los aguazales y terrenos pantanosos.

Impacto ambiental: Impactos en la etapa de construcción
Los impactos en la etapa de construcción son: la interrupción temporal del transporte de sedimentos, los ruidos molestos, los impactos visuales, el polvo, etc.
Además de estos, suceden impactos adicionales sobre el ambiente acuático, entre ellos: el incremento del material sólido en suspensión en el cuerpo de agua.El impacto más grave es ocasionado por la inundación de tierras, en caso de que sean tierras fértiles, afecta a la actividad agricultura, también impacta sobre la infraestructura existente, y puede hacerlo sobre probables sitios de alto valor arqueológico, o en lugares donde habitan especies animales o vegetales de importante valor para la conservación de los ecosistemas.
Al estar hablando de emprendimientos pequeños, el área inundada también lo es, por lo que estos problemas no son tan graves a menos que se trate de zonas de alto valor, como las que mencionamos anteriormente.
La construcción de una presa causa daños ecológicos al afectar la fauna y flora acuáticas. A pesar de esto el período de construcción es corto, como mucho un año. Si se toman los recaudos necesarios durante estas actividades, la mayoría de los impactos serán mínimos, temporarios y localizados con la chance de que los ecosistemas se recuperen rápidamente.
Efectos sobre el normal flujo de las aguas
Las centrales hidroeléctricos pueden afectar la calidad del agua y de su normal escurrimiento de diversas maneras:
* En algunos casos, la aereación del agua, causada por la turbina o por la caída desde la altura de la presa, incrementa la concentración de oxígeno disuelto en el agua, mejorando la calidad de esta. Aunque hay otros casos donde los niveles de aereación se reducen, produciendo un claro efecto negativo sobre los ecosistemas acuáticos. Cuando los niveles de oxígeno disuelto disminuyen demasiado, estos pueden ocasionar la disminución de las tasas de crecimiento y causar la mortalidad de especies sensibles.* En los casos donde los emprendimientos tienen gran altura, se puede dar la reducción del fluido, entre el punto de abstracción y el punto de retorno, lo que termina en el deterioro de la calidad del agua, la disminución de la disponibilidad de espacio físico como hábitat y la posible concentración de contaminantes. Este impacto puede ser minimizado si los niveles mínimos de fluidos son determinados antes de la etapa de construcción y son mantenidos durante la operación de la presa.
* La alteración de las características ambientales naturales del cuerpo de agua, entre ellas: los cambios en la cantidad de material en suspensión, las divergencias en la entrada de luz al cuerpo de agua, etc, pueden ocasionar que especies de peces nativas que estaban adaptadas a las condiciones naturales del curso de agua, no puedan adaptarse bien a las nuevas condiciones y disminuyan en número, en diversidad, o sean reemplazadas por otras.
* La sobre saturación de Nitrógeno (la que causa la enfermedad de la burbuja de gas en peces) puede ocurrir en emprendimientos de gran altura, si el aire entra inadvertida o accidentalmente en el agua previamente desviada. Los proyectos pueden ser diseñados para minimizar estos problemas, por lo que las buenas prácticas constructivas podrían resolver estos impactos potenciales.
* Las presas hidroeléctricas pueden cambiar el número de sólidos en suspensión en el agua de río y afectar la sedimentación, la erosión, la apariencia y otras características de los ecosistemas acuáticos en general.

Esto puede atraer aparejado consecuencias negativas por la inundación ylos problemas en el suministro de agua a la población que vive en zonas cercanas a la central. Los cambios en los niveles de sólidos en suspensión pueden afectar a un gran número de peces y otras especies acuáticas, particularmente durante la época del deshove.
Debe notarse que como nos estamos refiriendo a presas pequeñas los impactos anteriormente mencionados no son muy relevantes por su disposición espacial, ya que esta suelen abarcar un área pequeña. Además existen técnicas de construcción, que permitirían minimizar estos impactos negativos.

Impactos negativos sobre los ecosistemas acuáticos
Las centrales hidroeléctricos compartimentan, dividen, los ecosistemas acuáticos, particularmente en los casos donde las presas tienen gran altura. La mayoría de las veces esto ocurre en la parte del río entre la zona de abstracción de agua y el punto de retorno.
De los impactos potenciales, aquellos sobre las poblaciones de peces son los mas importantes. Las más afectadas son las especies migratorias, ya que las represas impiden su viaje migratorio aguas arriba para el deshove. También puede ocurrir que la migración aguas abajo se vea obstruida por la represa. El punto clave en los procesos de diseño de represas consiste en minimizar dichos efectos, además existen algunas medidas para minimizar dichos impactos, entre ellas:
* El uso de ascensores para peces, para que puedan proseguir con su migración aguas arriba. Es importante destacar que en la mayoría de las ocasiones estos dispositivos no cumplen satisfactoriamente la función para los que fueron destinados.
* La instalación degrillas o parrillas que previenen el ingreso de peces a la turbina. Actualmente se están estudiando otras tecnologías como barreras acústicas, estás tecnologías lograrán que se minimice el impacto.
Impacto Visual
Las pequeñas represas bien diseñadas ocasionan un impacto visual mínimo. Igualmente, en el caso de que estos emprendimientos se encuentren en áreas de alto valor paisajístico o ambiental ocasionan un deterioro considerable de esos paisajes.
Los grandes embalses producto de las represas más bajas, y los largos canales ocasionados por los emprendimientos de gran altura, modificarán el aspecto natural del área. Esta alteración visual puede mitigarse utilizando materiales nativos para la construcción, ocultando la presa, por ejemplo, con cortinas arbóreas y haciendo un selección adecuada del emplazamiento de la represa.
Cualquier construcción humana en un área natural es una fuente de contaminación visual, pero existen maneras de diseñar esas construcciones de manera de evitar un gran contraste entre lo naturalmente existente y las obras humanas. El uso de los edificios y obras de infraestructura existentes así como el diseño de las obras de forma tradicional con respecto al lugar donde se encuentran y el uso de recursos locales, minimizarán el impacto visual. Es importante destacar que estas medidas pueden tener un efecto positivo en presas pequeñas, pero en los grandes emprendimientos hidroeléctricos los esfuerzos para evitar la distorsión del paisaje son casi en vano.
Otros impactos:
* Las características ecológicas del área de influencia de una presa de baja altura, pueden serafectadas por el embalse que se generará.
* Las pequeñas represas pueden interferir con actividades recreativas, en zonas utilizadas para actividades como la motonáutica, el ski acuático, el windsurf, etc. La construcción de una represa ocasiona además del impacto estrictamente ambiental, un impacto social y económico. Por esto cada sitio elegido para la construcción de una represa ocasionará impactos diferentes según las actividades que se desarrollen en el mismo.
* Los efluentes residuales provenientes del normal funcionamiento del emprendimiento contaminan el agua. Los principales líquidos contaminantes son biocidas, y otros preparados químicos conocidos como anti-incrustantes cuyo fin es evitar que algunos crustáceos y algas se adhieran a las paredes de las cañerías y obstruyan el paso de los fluidos.
Esta situación puede ser revertida utilizando compuestos que sean más específicos en cuanto a las especies sobre las que manifiestan su acción, que tengan menor vida en el ambiente, y si es posible que sean biodegradables.
* Las presas cambian los caudales del río, y también modifican las formas de sedimentación de los mismos. Estos efectos pueden impactar sobre las defensas para inundaciones y sobre otras obras de infraestructura costeras.
* El riesgo de que la represa se rompa, es mínimo pero existe. Estos eventos son realmente muy poco frecuentes en pequeñas presas y en caso de que sucedieran no ocasionarían tanto daño, pero como tenemos la experiencia de grandes presas que han fallado y han ocasionado la muerte de muchas personas, debemos mencionarlo.

Centraleshidroelectricas en argentina:

Las represas importantes se encuentran en el ámbito montañoso o sobre los ríos que se alimentan del deshielo como El Nihuil I, II, III; Agua del Toro; Los Reyunos en Cuyo, y El Chocón, Alicurá, Arroyito y Futaleufú en la Patagonia.


Centrales hidroelectricas en el mundo:
• Canada
• Eeuu
• España
• Francia
• Japon
• Noruega
• Reino unido
• Italia
• Corea del sur

Crisis energética:

La energía hidroeléctrica, que sólo aporta el 2 % de la energía global, tiene pocas posibilidades de incrementarse significativamente. Las grandes presas siempre causan gran impacto sobre las áreas donde se construyen, y obligan a desplazarse a las poblaciones residentes en las mismas. Además la regularidad hidrográfica cada vez es menor produciendo con mayor frecuencia largos periodos de sequía seguidos de periodos de lluvias torrenciales que no permiten su almacenamiento. También hay que añadir el hecho de que se pierde 66% de dicha energía en forma de calor en su transporte.

Aprovechamiento de la energia en general a lo largo de la historia:
• Los antiguos romanos y griegos aprovechaban ya la energía del agua; utilizaban ruedas hidráulicas para moler trigo.
• Durante la edad media, las grandes ruedas hidráulicas de madera desarrollaban una potencia máxima de cincuenta caballos.
• John Smeaton, construyó por vez primera grandes ruedas hidráulicas de hierro colado.
• Impulsó las industrias textil y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX.
• La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland,Gran Bretaña.
• En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.
• A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos.
• En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio.