Una represa hidroeléctrica consiste en dirigir el agua de un río para que pase por una turbina hidráulica y la haga girar, esta a su vez hará girar un generador que produce energía eléctrica. Cuando los río no son de un caudal constante durante todo el año es necesario embalsar agua para asegurar un suministro continuo cuando se la necesite. Esto ocurre por ejemplo con los ríos de nuetra provincia ,tanto el río Limay como el Neuquén crecen en su caudal durante los deshielos y a comiezo del invierno su caudales decrecen. El tener un enbalse no garantiza un suministro continuo de agua, si las represas de este tipo funcionan sin parar se agotaría el embalse y con el caudal cambiante del río no se podría recuperar, la central tendría que parar para volver a llenar el embalse. El por ello que estas represas entran en funcionamiento cuando se produce la demanda máxima en el día de energía. A esto se conoce como centrales que trabajan el la punta. Otro tipo de centrales como las atómicas pueden funcionar a toda hora ininterrumpidamente. A esto se conoce como centrales que trabajan en la base. También existen centrales hidroeléctricas que trabajan en la base pero estan están sobre ríos muy caudalosos que mantienen un caudal más o menos constantes todo el año.
¿Cómo se genera electricidad a través de una represa? La función de una represa es convertir la energía potencial del agua acumulada en un embalse en energía hidráulica y luego en energía eléctrica. Cuando las compuertas del embalse se abres el agua que fluye a través del conducto forzado hace girar un turbina, esta a su ver hace girar un generador que esta sobre un eje solidario a ella. Para simplificar el concepto, el generador usa el principio de mover un conductor eléctrico a través de un campo magnético para producir electricidad.
¿Las Centrales funcionas constantemente? Las grandes represas de los ríos de nuestra provincia son denominadas centrales de punta. Esto es porque solo generan cuando en el país se produce la demanda máxima. En verano esto puede ser alrededor de las 19 20 hs. Cuando las personas regresan a sus hogares y encienden muchos artefactos eléctricos. Las centrales hidroeléctricas tiene la gran ventajo sobre otras como las Atómicas o Térmicas que no necesitan de tiempo adicional desde que se ponen en marcha hasta que están operativas, es decir empiezan a generar electricidad. Apenas se abren las compuertas del agua las turbinas empiezan a girar y hacen girar los generadores.
¿Para qué es el embalse? La necesidad de un embalse es porque estos tipos de ríos no tienen un caudal constante durante todo el año. Es por ello que para que la turbina tenga un caudal constante durante las horas que opera y esto debe cumplirse durante todo el año. La represas como el Chocón se dicen tienen gran capacidad de generación debido a que cuentan con grandes embalses de agua. Algunos componentes importante que tienen que ver con el embalse son:
El Dique compensador: Las represas de que funcionan en la punta tienen la característica de erogar gran cantidad de agua en poco tiempo. Es por eso que aguas abajo se construye otra represa que sirve para retener la gran cantidad de agua que la primera eroga y liberarla lentamente. Así el río no sufrirá bruscas crecidas dañando sus costas.
El vertedero o Aliviadero Sirve para evacuar agua del embalse cuando ocurren crecidas extraordinarias y así evitar que la presa se dañe.
Descargador de fondo. Al igual que le vertedero sirve para evacuar agua, pero desde el fondo de la represa y así descargar lo sedimento que se encuentran en el fondo.
Las tuberías de presión o cunducto forzado Llevan el agua desde la obra de toma hasta las turbinas, también se las llama conductos forzados.
Estación Transformadora Toman la energía eléctrica producida por los generadores y la elevan a un voltaje adecuado para transportarlas largas distancias.
Altura de la presa La altura de la presa está limitada por la topografía de su emplazamiento, aunque otros factores pueden determinar una altura máxima menor. Si la función principal de la presa es la obtención de energía la altura es un factor crítico, ya que la energía potencial del agua embalsada es mayor cuanto mayor es la altura a la que se encuentra. Si la presa es de contención el factor más importante es la capacidad de almacenamiento. El volumen de agua embalsada es mayor cuanto más alta es la presa. Otros factores son la utilidad y el valor de las tierras que quedarán sumergidas, y si las aguas afectarán a importantes vías de comunicación.
La Sala de máquina. Es la construcción que alberga y proteje a los generadores. En alla los operarios pueden hacer mantenimiento como desrmar un generador. Para ello generamente cuentan con un puente grua que atravieza toda la sala de máquinas.
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Las turbinas hidráulicas se emplean para aprovechar la energia del agua en movimiento. Básicamente hay tres tipos de turbinas que se emprean en centrales hidroeléctricas:
Kaplan
Pelton
Francis
La turbina Kaplan es semejante a una hélice de un barco. las amplias palas o álabes de la turbina son impulsadas por agua de alta presion liberada por una compuerta. Se utiliza para grandes saltos de agua.
La turbina Pelton es un modelo del siglo XIX cuyo funcionamiento es más parecido al de un molino de agua tradicional. La rueda gira cuando el agua procedente del conducto forzado golpea sus paleta o álabes. El agua sale a gran presion por la tobera e impulsa los álabes que hacen girar un eje. Es para grandes saltos de agua por eso se utiliza generalmentre en cascadas donde se construyen pequeñas microcentrales.
Las de tipo Francis el agua ingresa por el costado de la turbina y sale por debajo perpendicular al eje. Se emplea en saltos medios de agua y es la que utilizan todas la represas de los ríos Neuquén y Río Negro.
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TIPOS DE PRESAS
De la definición de presa , se desprende que las presas son estructuras cuya razón de ser se funda en la condición de que el agua que retiene se utilice con dos finalidades alternativas o simultaneas
: · Elevar su nivel para poder conducirla.
· Formar un deposito que retenga los excedentes hídricos para poder compensar luego los periodos de escasez ,o para amortiguar las crecidas.
Esa condición de producir un embalse , hace que el agua retenida ejerza un empuje de gran entidad sobre la estructura , siendo esta la mayor solicitación para la que debe diseñarse la obra. La otra característica básica , es que el agua penetra en todos los instersticios provocando presiones indeseadas dentro de la misma estructura , las que deben ser localizadas para diseñar la presa de manera que pueda resistirlas.
De este análisis resulta la forma inmateriales que el proyectista considera más aptos para cada caso.
Las presas se clasifican según la forma de su estructura y los materiales empleados. Las grandes presas pueden ser de hormigón o de elementos sin trabar. Las presas de hormigón más comunes son de gravedad, de bóveda y de contrafuertes. Las presas de elementos sin trabar pueden ser de piedra o de tierra. También se construyen presas mixtas, por ejemplo de gravedad y de piedra, para conseguir mayor estabilidad. Además, una presa de tierra puede tener una estructura de gravedad de hormigón que soporte los aliviaderos. La elección del tipo de presa más adecuado para un emplazamiento concreto se determina mediante estudios de ingeniería y consideraciones económicas. El coste de cada tipo de presa depende de la disponibilidad en las cercanías de los materiales para su construcción y de las facilidades para su transporte. Muchas veces sólo las características del terreno determinan la elección del tipo de estructura.
Clasificasion de presas según su estructura
Presas de gravedad
Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección triangular; la base es ancha y se va estrechando hacia la parte superior; la cara que da al embalse es prácticamente vertical. Vistas desde arriba son rectas o de curva suave. La estabilidad de estas presas radica en su propio peso. Es el tipo de construcción más duradero y el que requiere menor mantenimiento. Su altura suele estar limitada por la resistencia del terreno. Debido a su peso las presas de gravedad de más de 20 m de altura se construyen sobre roca.La presa Grande Dixence, en Suiza, que se terminó de construir en 1962, tiene una altura de 284 m y es una de las más grandes del mundo. Tiene una estructura de hormigón de gravedad de 700 m de longitud, construida sobre roca.
Presas de bóveda o de Arco
Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos de la bóveda. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, así la carga se distribuye por toda la presa hacia los extremos; las paredes de los estrechos valles y cañones donde se suele construir este tipo de presa. En condiciones favorables, esta estructura necesita menos ormigón que la de gravedad, pero es difícil encontrar emplazamientos donde se puedan construir.
Presas de contrafuertes
Las presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares, de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base. Estas presas precisan de un 35 a un 50% del hormigón que necesitaría una de gravedad de tamaño similar. Hay varios tipos de presa de contrafuertes: los más comunes son de planchas uniformes y de bóvedas múltiples. En las de planchas uniformes el elemento que contiene el agua es un conjunto de planchas que cubren la superficie entre los contrafuertes. En las de bóvedas múltiples, éstas permiten que los contrafuertes estén más espaciados.
A pesar del ahorro de hormigón las presas de contrafuertes no son siempre más económicas que las de gravedad. El coste de las complicadas estructuras para forjar el hormigón y la instalación de refuerzos de acero suele equivaler al ahorro en materiales de construcción. Pero este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables.
Clasificación de presas según los elementos de construcción
Presas de elementos sin trabar
Las presas de piedra o tierra y los diques son las estructuras más usadas para contener agua. En su construcción se utiliza desde arcilla hasta grandes piedras. Las presas de tierra y piedra utilizan materiales naturales con la mínima transformación, aunque la disponibilidad de materiales utilizables en los alrededores condiciona la elección de este tipo de presa. El desarrollo de las excavadoras y otras grandes máquinas ha hecho que este tipo de presas compita en costes con las de hormigón. La escasa estabilidad de estos materiales obliga a que la anchura de la base de este tipo de presas sea de cuatro a siete veces mayor que su altura. La cuantía de filtraciones es inversamente proporcional a la distancia que debe recorrer el agua; por lo tanto, la ancha base debe estar bien asentada sobre un terreno cimentado.
Las presas de elementos sin trabar pueden estar construidas con materiales impermeables en su totalidad, como arcilla, o estar formadas por un núcleo de material impermeable reforzado por los dos lados con materiales más permeables, como arena, grava o roca. El núcleo debe extenderse hasta bastante más abajo de la base para evitar filtraciones
Son aquellas en las que materiales provistos por la naturaleza no sufren ningún proceso químico de transformación , siendo tratados y colocados mediante procedimientos de compactación propios de la mecánica de suelos . En su composición intervienen , piedras , gravas , arenas , limos y arcillas , siendo denominadas como presas de escollera cundo más del 50% del material esta compuesto por piedra y presa de tierra cuando son materiales de granulometría más pequeñas.
Cuando todo el material que componen las presas de materiales sueltos tiene la misma característica , se denominan homogéneas , pudiendo tratarse de materiales más o menos impermeables. O bien pueden ser heterogéneas , que son las mas comunes , cuando se colocan diferentes materiales zonificados , con núcleo impermeable y materiales mas permeables a medida que nos alejamos del centro de la presa. La impermeabilidad puede lograrse también mediante pantallas o diafragmas. Estas variantes pueden presentarse mediante configuraciones que se integren con distinta participaciones de las diversas características mencionadas.
Presas de fabricas
En general se trata de presas de hormigón , en cuya composición interviene cemento , piedras , grabas y arenas , en proporciones variables según el tipo de estructura y las partes de las mismas que se trate.
Aunque las presas de gravedad pueden ser de hormigón o de materiales sueltos , suele denominarse de gravedad a las primeras. Las presas de arco como son sumamente esbeltas y trabajan por forma son de hormigón.
