GENERACION DE ENERGIA HIDROELECTRICA

Los seres humanos aprendieron a aprovechar la energía del agua corriente hace muchos milenios. Durante más de un siglo, la electricidad se ha generado utilizando la energía hidráulica. La mayoría de la gente asocia el aprovechamiento de la energía hidráulica al represado de ríos, pero también puede generarse energía hidroeléctrica aprovechando las mareas.
Las operaciones de generación de energía hidroeléctrica cubren una extensión inmensa y muchos climas, desde el permafrost ártico hasta los bosques pluviales ecuatoriales. La ubicación geográfica de las centrales eléctricas influye en las situaciones peligrosas que puedan darse, ya que riesgos laborales como insectos o animales agresivos o incluso plantas venenosas varían dependiendo del lugar.
Una central hidroeléctrica consta generalmente de una presa que almacena una gran cantidad de agua, un aliviadero que libera el agua sobrante de forma controlada y una casa de máquinas. La central hidroeléctrica también puede contar con diques y otras estructuras de control y contención del agua, que no participan directamente en la generación de electricidad. La casa de máquinas contiene canales de conducción que hacen pasar el agua a través de unas turbinas que convierten el caudal lineal en caudal rotativo. El agua cae por las palas de la turbina o fluye horizontalmente a través de ellas. La turbina y el generador están interconectados. De este modo, la rotación de la turbina hace girar el rotor del generador.
El potencial de energía eléctrica del caudal de agua es el producto de la masa de agua por la altura de caída y la acelera- ción gravitatoria. La masa depende de la cantidad de agua disponible y de su caudal. El diseño de la central eléctrica deter- mina la altura de caída. En la mayoría de los diseños se intro- duce el agua desde un punto situado cerca de la parte superior de la presa y se descarga por la parte inferior al cauce fluvial existente aguas abajo. De este modo, se optimiza la altura mien- tras se mantiene un caudal razonable y controlable.
En la mayoría de las centrales hidroeléctricas modernas, los turbogeneradores están orientados verticalmente (son las cono- cidas estructuras que sobresalen del piso principal de las centrales). Sin embargo, casi toda la estructura está situada por debajo de lo que puede verse en el piso principal. Se trata del foso del generador y, por debajo de éste, del foso de la turbina y las tuberías de alimentación y descarga. A estas estructuras y a los canales de conducción de agua sólo se entra ocasionalmente. En las centrales más antiguas, el turbogenerador es de orien- tación horizontal. El eje de la turbina sobresale de una pared hacia el interior de la casa de máquinas, donde se conecta al generador. Este último se parece a un enorme y anticuado motor eléctrico de carcasa abierta. Como testimonio de la calidad de diseño y construcción de estos equipos, algunas insta- laciones de fin de siglo todavía continúan en funcionamiento. En ciertas centrales modernas se han incorporado versiones actualizadas de los diseños antiguos. En ellas, el canal de agua rodea completamente el turbogenerador y el acceso tiene lugar a través de una camisa tubular que atraviesa el canal.
En los devanados del rotor del generador se genera un campo magnético. La energía de este campo procede de baterias ácidas de plomo o alcalinas de níquel cadmio. El movimiento del rotor y el campo magnético presente en sus devanados inducen un campo electromagnético en los devanados del estator. El campo electromagnético inducido crea la energía eléctrica que se suministra a la red. La tensión eléctrica es la presión eléctrica origi- nada por el caudal de agua. Para mantener la presión eléctrica
—es decir, la tensión— a un nivel constante, hay que modificar el caudal de agua que pasa por la turbina en función de la demanda o de cambio de condiciones.
El flujo de electricidad puede producir un chisporroteo, por ejemplo en el conjunto excitador del rotor, que puede generar ozono, el cual, incluso a niveles bajos, resulta perjudicial para la goma de las mangueras contra incendios y otros materiales.
Los generadores de energía hidroeléctrica producen altas tensiones e intensidades muy altas. Los conductores de los gene- radores se conectan al transformador de la unidad y desde éste a un transformador de potencia. El transformador de potencia incrementa la tensión y reduce la intensidad para su transmisión
a larga distancia. Una baja intensidad minimiza la pérdida de energía por calentamiento durante la transmisión. En algunos sistemas se emplea como aislante el gas hexafluoruro de azufre en lugar de los aceites convencionales. El chisporroteo eléctrico puede descomponer este aislante en productos notablemente más peligrosos que el compuesto original.
Los circuitos eléctricos contienen disyuntores que pueden desconectar el generador de la red eléctrica de forma rápida e impredecible. En algunas unidades se emplea un chorro de aire comprimido para romper la conexión. Cuando actúa una unidad de este tipo, se produce un altísimo ruido de impacto.