¿Cuáles son los componentes y funciones básicas de una central hidroeléctrica?

1. Componentes y Funciones Básicas de una Central Hidroeléctrica

Presa (Barrera Fluvial)

Función: La presa es un componente crucial de una central hidroeléctrica. Su función principal es bloquear el río y formar un embalse. Al elevar el nivel del agua, almacena una gran cantidad de agua, aumentando así la energía potencial del agua. La presa puede controlar la cantidad de agua aguas arriba y regular el nivel del agua y el caudal de descarga del embalse según los requisitos de generación de electricidad, así como las necesidades integrales de uso del agua y control de inundaciones aguas abajo.

Sistema de Toma y Derivación

Función: La toma se encuentra cerca de la base de la presa en el embalse. Su papel es introducir el agua del embalse en el sistema de generación de electricidad. La toma generalmente tiene compuertas y rejas. Las compuertas pueden controlar el flujo de entrada de agua, y las rejas pueden prevenir que objetos flotantes en el agua (como ramas, basura, etc.) entren en el sistema de derivación para evitar daños en equipos como turbinas. El sistema de derivación incluye túneles bajo presión, conductos forzados, etc. Transporta el agua desde la toma hasta la turbina y, durante este proceso, utiliza la caída para hacer que el agua tenga suficiente presión y velocidad. Por ejemplo, en algunas pequeñas centrales hidroeléctricas en valles de montaña, el agua se conduce desde el embalse hasta la planta de generación ubicada aguas abajo a través de túneles de presión de larga distancia.

Turbina

Función: La turbina es el equipo central que convierte la energía del flujo de agua en energía mecánica. Cuando el agua con cierta presión y velocidad impacta el rotor de la turbina, el rotor comienza a girar. Dependiendo del tipo de turbina (como turbina Francis, turbina Kaplan, turbina tubular, etc.), la estructura del rotor y la forma en que el agua actúa sobre él son diferentes, pero el principio básico es usar la energía cinética y potencial del agua para impulsar el rotor a girar. Por ejemplo, la turbina Francis es adecuada para centrales hidroeléctricas de media a alta caída. Su rotor puede convertir eficientemente la energía del agua en energía mecánica bajo la acción del flujo de agua, impulsando el generador para generar electricidad.

Generador

Función: El generador está conectado directamente a la turbina, y su función es convertir la energía mecánica producida por la turbina en energía eléctrica. El principio de funcionamiento del generador se basa en la ley de inducción electromagnética. Cuando la turbina impulsa el rotor del generador a girar en el campo magnético, se induce una fuerza electromotriz en los devanados del estator, generando corriente alterna. Por ejemplo, en grandes centrales hidroeléctricas, la capacidad unitaria del generador puede alcanzar varios cientos de miles de kilovatios, convirtiendo eficientemente la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica de alto voltaje y gran capacidad para la transmisión de electricidad a larga distancia.

Canal de Descarga y Desagüe

Función: El canal de descarga es el conducto por el cual fluye el agua descargada de la turbina. Guía el agua hacia el canal del río aguas abajo. El desagüe es el punto de conexión entre el canal de descarga y el canal del río aguas abajo. A través del desagüe, el agua es drenada de vuelta al río. Durante este proceso, es necesario asegurar que el drenaje no cause efectos adversos como erosión en el canal del río aguas abajo, y también deben considerarse los requisitos del medio ambiente para mantener el flujo ecológico del río. Por ejemplo, algunas centrales hidroeléctricas establecen instalaciones de disipación de energía, como piscinas de tranquilización, en el desagüe para reducir la velocidad del agua y evitar daños en el lecho y las orillas del río aguas abajo.

Central Hidroeléctrica de Itaipu (Brasil y Paraguay)

La Central Hidroeléctrica de Itaipu está ubicada en el río Paraná y es una gran central hidroeléctrica construida conjuntamente por Brasil y Paraguay. La presa es una presa de gravedad hueca de hormigón con una altura de 196 metros y una capacidad total de almacenamiento de 290 mil millones de metros cúbicos. La Central Hidroeléctrica de Itaipu tiene 18 unidades generadoras hidroeléctricas con una capacidad unitaria de 700,000 kilovatios, y su capacidad instalada total es de 1,260,000 kilovatios. Proporciona una gran cantidad de electricidad para Brasil y Paraguay, desempeñando un papel importante en el suministro de energía de Sudamérica y también promoviendo el desarrollo económico local y la construcción de infraestructuras.

Central Hidroeléctrica de Aswan (Egipto)

La Central Hidroeléctrica de Aswan está construida en el río Nilo y es una infraestructura energética importante de Egipto. La presa es una presa de relleno de rocas con núcleo de arcilla con una altura de 111 metros y una capacidad de almacenamiento del embalse de 1,689 mil millones de metros cúbicos. La Central Hidroeléctrica de Aswan tiene una capacidad instalada de 2,100,000 kilovatios. Su construcción tiene un significado profundo para el suministro de electricidad, la irrigación agrícola y el control de inundaciones de Egipto. Al controlar la cantidad de agua en el río Nilo, la Central Hidroeléctrica de Aswan asegura el agua de riego para la agricultura de Egipto y también proporciona electricidad estable para la industria y la vida de los residentes de Egipto.