Antecedentes Histricos de la energa hidroelctrica:
La energa hidroelctrica, es la electricidad generada
aprovechando la energa del agua en movimiento. Este tipo de energa
lleva aos explotndose, Los agricultores, desde la Grecia antigua
(1200 a. C. hasta 164 a. C.) han utilizado molinos de agua para
moler trigo y hacer harina. Localizados en los ros, los molinos de
agua recogen el agua en movimiento en cubos situados alrededor del
molino. La energa cintica del agua en movimiento gira el molino y
se convierte en la energa mecnica que mueve el molino. A finales
del siglo XIX, la energa hidroelctrica se convirti en una fuente
para generar electricidad. La primera central hidroelctrica se
construy en 1880 en Northumberland, Gran Bretaa. El principal
impulso de la energa hidrulica se produjo por el desarrollo del
generador elctrico (Michael Faraday-1831), seguido del
perfeccionamiento de la turbina hidrulica y debido al aumento de la
demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las
centrales hidroelctricas generaban ya una parte importante de la
produccin total de electricidad. A principios de la dcada de los
noventa, las primeras potencias productoras de energa hidroelctrica
eran Canad y Estados Unidos. La central de Itaip, en el ro Paran,
est situada entre Brasil y Paraguay; se inaugur en 1982 y tiene la
mayor capacidad generadora de energa hidroelctrica del mundo, con
una potencia de generacin de energa de 14000 MW, con 20 turbinas
generadoras de 700 MW.
Foto #1: Central Hidroelctrica de Itaipu, ubicado en el rio
Paran y est situado entre Brasil y Paraguay, esta central posee la
mayor cantidad generadora de energa hidroelctrica en el mundo, fue
inaugurada en el ao de 1982.
La energa hidroelctrica proporciona casi un quinto de la
electricidad de todo el mundo. China, Canad, Brasil, Estados Unidos
y Rusia fueron los cinco mayores productores de este tipo de energa
en 2004.La central hidroelctrica de mayor tamao de los Estados
Unidos se encuentra junto a la presa Grand Coulee, sobre el ro
Columbia, en la zona norte del estado de Washington. Ms del 70 por
ciento de la electricidad producida en este estado proviene de
centrales hidroelctricas.En cuanto a la primera central
hidroelctrica en Mxico. La hidroelctrica Necaxa que se ubica en
Puebla y fue creada en el gobierno de Porfirio Daz para
electrificar el centro del pas. En su momento fue considerada la
planta ms grande del mundo y lleva 105 aos operando de manera
ininterrumpida.La importancia de Necaxa radica en que fue la
primera presa hidroelctrica en el pas, y cuando se inaugur en 1905,
se convirti en la planta con mayor produccin hidroelctrica del
mundo.Fue construida por el ingeniero estadounidense, Ferdinand von
Rosenzweig, despus de que se pausara su construccin debido a
desacuerdos con quien inici el proyecto, el doctor Vaquier.En el
municipio de Juan Galindo, en el estado de Puebla, a finales del
siglo XIX un doctor francs de apellido Vaquier, investig y comprob
las potencialidades energticas de las corrientes de agua en la
regin de Huachinango, mismas que se precipitaban por los
acantilados.El doctor form una empresa para la generacin de
electricidad y solicit al gobierno mexicano una concesin para que
se aprovecharan las aguas del ro Necaxa como fuerza motriz.Debido a
que se necesitaban fondos bastante altos para realizar la obra,
esto sin contar el atraso en los honorarios del doctor, adems de
los desacuerdos con el gobierno, el proyecto fue pausado.En 1987,
un grupo de inversionistas extranjeros lleg procedente de Canad,
Inglaterra y Estados Unidos, encabezados por Frederick Pearson para
formar la compaa elctrica Mexican Light and Power Company,que aos
despus se convertira en LFC, ellos se hicieron cargo del
proyecto.Foto #3: Central hidroelctrica Necaxa en Puebla,
reconocida como la primer central en Mxico, 105 aos trabajando de
manera ininterrumpida.
En Mxico la Central Hidroelctrica La Yesca (una de las ms altas
del mundo) que tiene una capacidad de generacin de 750 megawatts
(MW). Ubicada en el cauce del Rio Grande de Santiago, municipio de
La Yesca, Nayarit, se trata de un proyecto desarrollado por
completo en la actual administracin federal, ya que su construccin
inici el 27 de septiembre del 2007, su primera unidad entr en
operacin en octubre y la segunda comenz a operar el 6 de
noviembre.Foto #2: Central hidroelctrica la Yesca ubicada en el
cauce del Rio Grande Santiago, municipio La Yesca, Nayarit
(27/09/2007)
En cuanto al estado de Oaxaca cuenta con dos centrales
hidroelctricas, las cuales estn ubicadas en Tamazulapan y San
Miguel Soyaltepec.Central hidroelctrica de tamazulapan.El Ro
Mixteco nace en la Mixteca Alta a las faldas del cerro de Yucudaa
(cerro que canta), pasando por Tejupan y Tamazulapan, donde recoge
las aguas de los manantiales. A su paso por la ranchera de Ro del
Oro mueve la Planta Hidroelctrica y ms abajo recibe los afluentes
de los ros Mixtepec, Juxtlahuaca, Teposcolula y Salado, para
convertirse en el poderoso afluente del Balsas.El agua es un
recurso de explotacin, ya que los atractivos naturales giran en
torno a l; su abundancia en Tamazulapan es sorprendente, incluso en
tiempos de sequa. En el ao de 1964 se realiz la inauguracin de la
planta hidroelctrica de Tamazulapan.Central hidroelctrica de San
Miguel Soyaltepec.La comisin del Papaloapam construy la Presa
Presidente Miguel Alemn, de agosto de 1954 a febrero de 1960 la
Comisin Federal de Electricidad con la intervencin de la comisin
del Papaloapam, construy la planta hidroelctrica, que se encuentra
en el cauce del Rio Tonto, en Miguel Soyaltepec, Oaxaca.
Foto #4: Central hidroelctrica de temascal, formalmente llamada
Presa Miguel Alemn (Oaxaca), genera 354 MW de energa elctrica.
Marco terico.Segn el autor Villalba Hervas, una presa sirve para
contener el agua y formar tras de s un embalse, el agua se libera
por los desages, que fluye por las llamadas tuberas de conexin,
hasta la sala de mquinas (una vez filtrada); la energa cintica del
agua acumulada se convierte en energa cintica de rotacin de la
turbina, que acopla a un alternador de forma solidaria, genera
energa elctrica.Del mismo modo el autor explica que la presa es un
elemento fundamental para almacenar el agua y hacer que esta fluya
por el desage a las tuberas de conexin y est a la sala de mquinas
en donde se aprovecha la energa del agua que se encuentra en
constante movimiento para hacer girar las turbinas y est haciendo
accionar a su vez el generador, cuyo nico objetivo es producir o
generar electricidad por medio del mtodo de induccin.Con una teora
muy parecida los autores Julieta C. Shallenberg Rodrguez y Gonzalo
Piernavieja Izquierdo, nos dicen que en la actualidad la energa
hidrulica se utiliza fundamentalmente para producir electricidad en
las denominadas centrales hidroelctricas, en donde el agua retenida
en un embalse o presa se deja caer por la tubera, a cuya salida se
coloca una turbina, el eje de la cual empieza a girar al caer el
agua: este giro pone en marcha el generador elctrico obtenindose
asi la electricidad.Del mismo modo el autor explica que la energa
que la energa hidroelctrica es una fuente generadora de energa
elctrica que exista ya desde hace algn tiempo pero que a finales
del siglo XIX se empez a utilizar como como tal fuente generadora
de electricidad, tal proceso se lleva a cabo en las centrales
hidroelctricas, en el que el agua de un rio es retenida en una
presa, en donde el agua almacenada se deja caer por la tubera, en
donde al final en la salida se encuentra una turbina que aprovecha
la energa que posee el agua debido a su movimiento para girar y as
tambin hacer girar el eje que acciona el generador y este es el que
se encarga de generar la electricidad, ya que el generador es la
fuente principal de la corriente elctrica y considerada como la
sabia vital de la metrpolis.Ventajas e inconvenientes de la energa
hidroelctrica.Ventajas: El proceso de transformacin de la energa
hidrulica (hidroelctrica) en elctrica es limpio, es decir, no
produce residuos ni da lugar a la emisin de gases o partculas
slidas que pudieran contaminar la atmsfera, este tipo de generacin
de energa elctrica es una de las ms limpias que hay. Las presas que
se construyen para embalsar el agua permiten regular el caudal del
ro, evitando de esta forma inundaciones en pocas de lluvia o de
crecidas y haciendo posible el riego de las tierras en los perodos
o temporadas de escasez de lluvias. El agua embalsada puede servir
para el abastecimiento a ciudades durante largos perodos de tiempo.
Los embalses suelen ser utilizados como zonas de recreo y
esparcimiento, donde se pueden practicar algn deporte acutico:
pesca, remo, etc.
Inconvenientes:
Los embalses de agua abarcan extensas zonas de terreno, por lo
general muy frtiles y en ocasiones de gran valor ecolgico, en los
valles de los ros. Incluso, en algunos casos, han inundado pequeos
ncleos de poblacin, cuyos habitantes han tenido que ser trasladados
a otras zonas: esto significa un trastorno considerable a nivel
humano. Las presas retienen las arenas que arrastra la corriente y
que son la causa, a lo largo del tiempo, de la formacin de deltas
en la desembocadura de los ros. De esta forma se altera el
equilibrio, en perjuicio de los seres vivos (animales y vegetales)
existentes en la zona. Al interrumpirse el curso natural del ro, se
producen graves alteraciones en la flora y en la fauna fluvial. Una
posible rotura de la presa de un embalse puede dar lugar a una
verdadera catstrofe.
Principio de funcionamiento de una central hidroelctrica.
Una presa sirve para contener el agua y formar tras de s un
embalse. El agua se libera por los desages, que fluye por las
llamadas tuberas de conexin hasta la sala de mquinas (una vez
filtrada); la energa cintica del agua acumulada se convierte en
energa mecnica la cual hace girar la turbina y esta acciona el
generador para la produccin o generacin de electricidad.
Obtencin de la electricidad.
La generacin de la electricidad se basa en principio de la
induccin electromagntica (descubierta por Michael Faraday en 1831)
que tiene lugar en los generadores, a partir de la rotacin del
rotor electromagntico impulsado por una turbina, se induce la
tensin en los paquetes de bobinas de estator, finalmente, de las
terminales del estator es posible extraer la energa elctrica.
Recursos bsicos de una central hidroelctrica.
Presa: Es la encargada de almacenar el agua y provocar una
elevacin de su nivel que permita encauzarla para su utilizacin
hidroelctrica. Tambin se emplea para regular el caudal de agua que
circula por el ro y aumentar el potencial hidrulico. Canal de
derivacin: Es un conducto que canaliza el agua desde el embalse.
Puede ser abierto (canal), como los que se construyen siguiendo la
ladera de una montaa, o cerrado (tubo), por medio de tneles
excavados.Las conducciones deben ser lo ms rectas y lisas posibles
para reducir al mnimo las prdidas por friccin, necesitando adems un
sistema para regular el caudal (compuertas o vlvulas) Tiene menos
pendiente que el cauce del ro. Si el salto es inferior a 15 m, el
canal desemboca directamente en la cmara de turbinas. En su origen
dispone de una o varias tomas de agua protegidas por medio de
rejillas metlicas para evitar que se introduzcan cuerpos extraos.
Cmara de presin: Es el punto de unin del canal de derivacin con la
tubera de presin. En esta cmara se instala la chimenea de
equilibrio. Este mecanismo consiste en un depsito de compensacin
cuya misin es evitar las variaciones bruscas de presin debidas a
las fluctuaciones del caudal de agua provocadas por la regulacin de
su entrada a la cmara de turbinas. Estas variaciones bruscas son
las que se conocen como golpe de ariete. Tubera de presin: Tambin
llamada tubera forzada, se encarga de conducir el agua hasta la
cmara de turbinas. Las tuberas de este tipo se construyen de
diferentes materiales segn la presin que han de soportar: palastro
de acero, cemento-amianto y hormign armado. Cmara de turbinas: Es
la zona donde se instalan las turbinas y los alternadores
(generadores). Turbinas: Elementos que transforman en energa
mecnica la energa cintica del agua.Segn las caractersticas del
salto de agua se emplean tres tipos de turbinas.1. Turbina Pelton:
Tambin conocida como turbina de presin, son adecuadas para los
saltos de gran altura y para los caudales relativamente pequeos.
Puede utilizarse en saltos de altura superior a 200 m. 2. Turbina
Fancis: Es tambin conocida como turbina de sobrepresin, este tipo
de turbinas se pueden utilizar en saltos de agua de diferentes pero
siempre y cuando sean dentro del rango de 20 a 200 m.3. Turbina
Kaplan: Son turbinas de admisin total y reaccin, se usan en saltos
de agua de pequea altura a 20 m y puede llegar a trabajar
eficazmente con saltos de slo 5 m. Canal del desage: Se encarga de
devolver el agua utilizada en las turbinas hasta el case del rio.
El agua sale a gran velocidad, por lo que se protege la salida y
las paredes laterales con refuerzos de hormign para evitar la
erosin, que podra poner en peligro la propia presa. Alternador:
Tipo de generador destinado a transformar la energa mecnica en
elctrica. Chimenea de equilibrio: Son unos pozos de presin de las
turbinas que se utilizan para evitar el llamado golpe de ariete,
que se produce cuando hay un cambio repentino de presin debido a la
apertura a cierre rpido de las vlvulas en una instalacin hidrulica.
Vlvulas: Son los mecanismos que permiten controlar y regular la
circulacin del agua en las tuberas. Parque de transformadores: Los
alternadores actuales generan energa elctrica a tensin inferior a
20 000 V. En estas condiciones se produciran prdidas de tensin en
el transporte a largas distancias, por lo que se hace necesario
elevar la tensin a valores no inferiores a los 200 000 V. Este
aumento de tensin se lleva a cabo en el parque de
transformadores.
Clasificacin de centrales hidroelctricas:
Centrales de agua embalsada:Si el caudal del rio es variable, se
acumula el agua mediante un embalse de grandes dimensiones para
conseguir una produccin regular de electricidad.Este tipo de presas
pueden ser de diferentes tipos:-De gravedad: su propio peso sirve
para contrarrestar el empuje del agua, esta suele ser recta o
cncava, y esta tipo suele ser el ms caro.-De bveda: la presin del
agua se transmite a las laderas de la montaa, suele ser convexa, de
modo que, cuanto ms empuja el agua del embalse, ms se clavan los
lados de la presa en las laderas de la montaa, estas son presas ms
pequeas, y baratas. -Centrales de bombeo: Son aquellas que disponen
de dos embalses, un embalse superior y otro inferior, el agua del
embalse superior pasa por las tuberas, desde la presa hasta la
turbina, hacindola girar y generando corriente que se enva a las
lneas elctricas. Luego el agua pasa al embalse inferior. Cuando la
demanda de energa es baja, se aprovecha la energa elctrica sobrante
para bombear agua del embalse inferior al superior. Por ello, este
tipo de centrales se combina con otra para obtener la energa de
bombeo.
Esquema #1: Central hidroelctrica de bombeo
Centrales de agua fluyente:Si el caudal es prcticamente
constante en las diferentes estaciones, la energa potencial del
agua se aprovecha directamente o con embalses de pequeas
dimensiones, para ello se construye una barrera o azud (palabra en
rabe cuyo significado es barrera) que lleva el agua hasta un
deposito a partir del caudal, mediante una tubera se hace llegar el
agua hasta la central, su construccin se realiza mediante presas
sobre el cauce de los ros, para mantener un desnivel constante en
la corriente de agua. Segn su altura de cada de agua:-Centrales de
alta presin: Que corresponden a centrales de ms de 200m de cada del
agua, por lo que utilizan turbinas tipo Pelton.-Centrales de media
presin:Son centrales con cada del agua de 20 a 200 m, siendo
dominante el uso de turbinas Francis, aunque tambin se puede
utilizar turbinas Kaplan.-Centrales de baja presin:Corresponden a
centrales con desniveles de agua en torno a 20 m, las turbinas
utilizadas son del tipo Kaplan.Objetivo general: Conocer acerca del
proceso para generar energa hidroelctrica en Oaxaca
Objetivo especfico: Conocer cul es la funcin del alternador
Planteamiento del problema: averiguar cul es el proceso para
generar energa hidroelctrica en el estado de Oaxaca.Formulacin de
hiptesis:Cul es el proceso para generar energa hidroelctrica en
Oaxaca?El proceso de generacin de electricidad, consiste en que el
agua del embalse de la presa, fluye a travs de una entrada gracias
a las vlvulas que permiten controlar y regular la circulacin del
agua en las tuberas, esta corriente de agua pasa por el canal de
derivacin y posteriormente a la cmara de presin en donde este es el
punto de unin del canal de derivacin y la tubera de presin que se
encarga de conducir la corriente de agua a la cmara de turbinas en
donde se encuentra la turbina Francis y el alternador, en donde las
turbinas Francis son las encargadas de transformar la energa que
posee el agua en movimiento a energa mecnica y accionar el
alternador que es el encargado de transformar la energa mecnica de
las turbinas a energa elctrica por medio del fenmeno de la induccin
electromagntica.
Cul es el proceso para generar energa hidroelctrica en el estado
de Oaxaca?