la fuerza del agua
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n ingeniería se denomina
presa o represa a una
barrera fabricada con
piedra, hormigón o materiales
sueltos, que se construye
habitualmente en una cerrada
o desfiladero sobre un río o
arroyo.
Tiene la finalidad de embalsar
el agua en el cauce fluvial
para su posterior
aprovechamiento en
abastecimiento o regadío, para
elevar su nivel con el
objetivo de derivarla a
canalizaciones de riego, para
laminación de avenidas (evitar
inundaciones aguas abajo de la
presa) o para la producción de
energía mecánica al
transformar la energía
potencial del almacenamiento
en energía cinética y ésta
nuevamente en mecánica al
accionar la fuerza del agua
un elemento móvil. La energía
mecánica puede aprovecharse
directamente, como en los
antiguos molinos, o de forma
indirecta para producir energía
eléctrica, como se hace en las
centrales hidroeléctricas.
Todas las represas generan,
indefectiblemente, un lago
artificial o embalse aguas
arriba de su construcción. Este
es el principal impacto
ambiental que producen, ya
que se inundan en forma
permanente amplias
extensiones de tierras altas y
las turbulentas y someras
aguas de un río son
remplazadas por un tranquilo
y profundo lago. La fauna
terrestre es desplazada a
Areas aledañas al embalse, que
no siempre son adecuadas para
su supervivencia, y debe
competir con las poblaciones
ya existentes en ellas (aves,
mamíferos grandes y medianos,
reptiles grandes, algunos
insectos voladores), o muere
ahogada durante la inundación
(mamíferos y reptiles pequeños,
anfibios, la mayoría de los
insectos, arañas, caracoles,
lombrices, etc.). Las praderas y
bosques cubiertos por las
aguas muere
indefectiblemente y su lenta
descomposición condiciona la
calidad de las aguas
embalsadas.
E
os diferentes tipos de
presas responden a las
diversas posibilidades de
cumplir la doble exigencia de
resistir el empuje del agua y
evacuarla cuando sea preciso.
En cada caso, las
características del terreno y
los usos que se le quiera dar
al agua, condicionan la
elección del tipo de presa más
adecuado.
Existen numerosas
clasificaciones, dependiendo de:
-si son fijas o móviles
-su forma o manera de
transmitir las cargas a las que
se ve sometida
-los materiales empleados en
la construcción
Dependiendo de su forma
pueden ser:
-de gravedad
-de contrafuertes
-de arco
-bóvedas o arcos de doble
curvatura
-mixta, si está compuesta por
partes de diferente tipología
Dependiendo del material se
pueden clasificar en:
-de hormigón (convencional o
compactado con rodillo)
-de mampostería
-de materiales sueltos (de
escollera, de núcleo de
arcilla, con pantalla
asfáltica, con pantalla de
hormigón, homogénea)
Las presas hinchables,
basculantes y pivotantes
suelen ser de mucha menor
entidad.
L
e 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, en caso contrario
es considerada sólo una forma
de energía renovable.
Se puede transformar a muy
diferentes escalas, existen
desde hace siglos pequeñas
explotaciones en las que la
corriente de un río mueve un
rotor de palas y genera un
movimiento aplicado, por
ejemplo, en molinos rurales.
Sin embargo, la utilización más
significativa la constituyen
las centrales hidroeléctricas
de represas, aunque estas
últimas no son consideradas
formas de energía verde por
el alto impacto ambiental
que producen.
Cuando el Sol calienta la
Tierra, además de generar
corrientes de aire, hace que
el agua del mar,
principalmente, se evapore y
ascienda por el aire y se
mueva hacia las regiones
montañosas, para luego caer
en forma de lluvia. Esta agua
se puede colectar y retener
mediante presas. Parte del
agua almacenada se deja salir
para que se mueva los álabes
de una turbina engranada con
un generador de energía
eléctrica.
ichas características
hacen que sea
significativa en regiones
donde existe una
combinación adecuada de
lluvias, desniveles geológicos
y orografía favorable para la
construcción de represas. La
energía hidráulica se obtiene a
partir de la energía potencial
y cinética contenida en las
masas de agua que transportan
los ríos, provenientes de la
lluvia y del deshielo. El agua
S
D
en su caída entre dos niveles
del cauce se hace pasar por
una turbina hidráulica la cual
trasmite la energía a un
alternador el cual la
convierte en energía eléctrica.
a gran ventaja de la
energía hidráulica o
hidroeléctrica es la
eliminación parcial de los
costes de combustible. El
coste de operar una planta
hidráulica es casi inmune a la
volatilidad de los
combustibles fósiles como la
gasolina, el carbón o el gas
natural. Además, no hay
necesidad de importar
combustibles de otros países.
Las plantas hidráulicas también
tienden a tener vidas
económicas más largas que las
plantas eléctricas que utilizan
combustibles. Hay plantas
hidráulicas que siguen
operando después de 50 a 100
años. Los costos de operación
son bajos porque las plantas
están automatizadas y tienen
pocas personas durante su
operación normal. Estas
plantas producen la misma
cantidad de dióxido de
carbono en comparación con
la materia gris del planeta.
Este hecho es beneficioso para
la salud.
Como las plantas hidráulicas
no queman combustibles, no
producen directamente dióxido
de carbono. Muy poco dióxido
de carbono es producido
durante el período de
construcción de las plantas,
pero es poco, especialmente
en comparación a las emisiones
de una planta equivalente
que quema combustibles.
ueden ser varios:
La construcción de
grandes embalses puede
inundar importantes
extensiones de terreno,
obviamente en función de la
topografía del terreno aguas
arriba de la presa, lo que
podría significar perdida de
tierras fértiles, dependiendo
del lugar donde se
construyan;
-En el pasado se han
construido embalses que han
inundado pueblos enteros. Con
el crecimiento de la
conciencia ambiental, estos
hechos son actualmente menos
frecuentes, pero aun persisten;
-Destrucción de la naturaleza.
Presas y embalses pueden ser
disruptivas a los ecosistemas
acuáticos. Por ejemplo,
estudios han mostrado que las
presas en las costas de
Norteamérica han reducido las
L
P
poblaciones de trucha
septentrional común que
necesitan migrar a ciertos
locales para reproducirse. Hay
bastantes estudios buscando
soluciones a este tipo de
problema. Un ejemplo es la
invención de un tipo de
escalera para los peces;
-Cambia los ecosistemas en el
río aguas abajo. El agua que
sale de las turbinas no tiene
prácticamente sedimento. Esto
puede resultar en la erosión
de las márgenes de los ríos.
-Cuando las turbinas se abren
y cierran repetidas veces, el
caudal del río se puede
modificar drásticamente
causando una dramática
alteración en los ecosistemas.
n una central
hidroeléctrica se utiliza
energía hidráulica para la
generación de energía
eléctrica. Son el resultado
actual de la evolución de los
antiguos molinos que
aprovechaban la corriente de
los ríos para mover una rueda.
En general, estas centrales
aprovechan la energía
potencial gravitatoria que
posee la masa de agua de un
cauce natural en virtud de un
desnivel, también conocido
como salto geodésico. El agua
en su caída entre dos niveles
del cauce se hace pasar por
una turbina hidráulica la cual
transmite la energía a un
generador donde se
transforma en energía
eléctrica.
os antiguos aprovechaban
ya la energía del agua;
utilizaban ruedas
hidráulicas para moler trigo.
Sin embargo, la posibilidad de
emplear esclavos y animales
de carga retrasó su aplicación
generalizada hasta el siglo XII.
Durante la edad media, las
enormes ruedas hidráulicas de
madera desarrollaban una
potencia máxima de cincuenta
caballos. La energía
hidroeléctrica debe su mayor
desarrollo al ingeniero civil
E L
británico John Smeaton, que
construyó por vez primera
grandes ruedas hidráulicas de
hierro colado. La
hidroelectricidad tuvo mucha
importancia durante la
Revolución Industrial. Impulsó a
las industrias textiles y del
cuero y los talleres de
construcción de máquinas a
principios del siglo XIX. Aunque
las máquinas de vapor ya
estaban perfeccionadas, el
carbón era escaso y la madera
poco satisfactoria como
combustible. La energía
hidráulica ayudó al crecimiento
de las nuevas ciudades
industriales que se crearon en
Europa y América hasta la
construcción de canales a
mediados del siglo XIX, que
proporcionaron carbón a bajo
precio. Las presas y los canales
eran necesarios para la
instalación de ruedas
hidráulicas sucesivas cuando el
desnivel era mayor de cinco
metros. La construcción de
grandes presas de contención
todavía no era posible; el
bajo caudal de agua durante
el verano y el otoño, unido a
las heladas en invierno,
obligaron a sustituir las
ruedas hidráulicas por máquinas
de vapor en cuanto se pudo
disponer de carbón.
as dos características
principales de una central
hidroeléctrica, desde el
punto de vista de su
capacidad de generación de
electricidad son:
-La potencia, que está en
función del desnivel existente
entre el nivel medio del
embalse y el nivel medio de
las aguas debajo de la
central, y del caudal máximo
turbinable, además de las
características de las turbinas
y de los generadores usados
en la transformación.
-La energía garantizada en un
lapso de tiempo determinado,
generalmente un año, que está
en función del volumen útil
del embalse, y de la potencia
instalada.
La potencia de una central
puede variar desde unos pocos
MW (megavatios), como en el
caso de las minicentrales
hidroeléctricas, hasta 14.000 MW
como en Paraguay y Brasil
donde se encuentra la
L
segunda mayor central
hidroeléctrica del mundo (la
mayor es la Presa de las Tres
Gargantas, en China, con una
potencia de 22.500 MW), la
Itaipú que tiene 20 turbinas de
700 MW cada una.
Las centrales hidroeléctricas y
las centrales térmicas (que
usan combustibles fósiles)
producen la energía eléctrica
de una manera muy similar. En
ambos casos la fuente de
energía es usada para impulsar
una turbina que hace girar un
generador eléctrico, que es el
que produce la electricidad.
Una Central térmica usa calor
para, a partir de agua, producir
el vapor que acciona las
paletas de la turbina, en
contraste con la planta
hidroeléctrica, la cual usa la
fuerza del agua directamente
para accionar la turbina.
Un ejemplo de estas es el
Proyecto Hidroeléctrico
Palomino,1 ubicado en las
inmediaciones de los municipios
de Padre Las Casas, Provincia
Azua y Bohechio, Provincia San
Juan, República Dominicana, el
proyecto hidroeléctrico
Palomino le ahorrará al País
alrededor de 400 mil barriles
de petróleo al año que, a la
tasa actual, representa 60
millones de dólares por ahorro
de la factura petrolera.
s una fuente de energía
renovable con la cual
se genera electricidad a
través de “hidropotencia”
(hydropower), que es la fuerza
producida por el
movimiento del agua.
-No genera desperdicios y no
produce dioxido de
carbono (CO2) que altere los
gases de
invernadero.
-Produce cerca de 715,000 MWe
o el 19% de la
electricidad mundial, lo que
representa sobre el
63% del total de electricidad
de fuentes
renovables (estimado del
2005).
UEDAS DE AGUA-usadas por
cientos de años para
generar potencia para
diversos usos, como mover
maquinaria.
HIDROELECTRICAS-usualmente se
refiere a plantas
E
R
instaladas en embalses o rios.
SIN REPRESAS-captura la energia
cinetica (de
movimiento) en rios y oceanos.
DE MAREA-captura la energia
de mareas en direccion
horizontal o vertical.
DE OLAS-usa la energia en las
olas.
OCEANOTERMAL-diferencias en
temperatura del agua.
demás de las ruedas de agua es posible instalar
pequeñas centrales
hidroeléctricas para
abastecimiento de energía
eléctrica a una chacra o a un
pequeño poblado. Este sistema es más complicado
que el anterior y necesita del asesoramiento de personas entendidas. Existen empresas que venden e instalan estos equipos de acuerdo a las necesidades. El sistema requiere esencialmente lo siguiente: 1. Un buen desnivel de agua en concordancia con la capacidad de la planta.
2. Un canal, desarenadores y una reja para separar materiales que puedan obturar
la tubería.
3. Tubos de presión para conducir el agua desde el canal hasta la turbina. 4. La turbina. Las hay de varios
tipos (pelton; hélice; Francis, y rectangular de paletas) y de muy diferente capacidad, según el agua disponible. 5. El generador y los implementos para regular la corriente. 6. Estanque de agua o laguna, para regular el agua. A pesar de los costos iniciales de instalación, el mantenimiento del sistema es
sencillo y la vida útil es muy
larga, muy superior a un motor
de combustión a gasolina.
Además no necesita la compra
de combustible. La instalación de estos
sistemas de obtención de
energía del agua para consumo
doméstico es muy adecuada
para las vertientes occidentales y orientales andinas, y para la selva alta.
as ruedas de agua, que se
ilustran en la página
siguiente, son adecuadas
para obtener energía con poco
desnivel y abundancia de agua.
A
L
Constan esencialmente de tres
partes: el canal de agua; la
rueda; el eje y las poleas.
La energía obtenida se puede
emplear para energía eléctrica,
moviendo un dinamo o
generador de hasta 5 Kw, para
pilar y ventear arroz, si se le
adiciona una piladora y una
venteadora; para moler granos
y rayar yuca, si se le adiciona
una moledora y una rayadora;
para aserrar madera y hacer
trabajos de carpintería
mediante la instalación de un
mandril y otros implementos
(cepillo, sierra circular, etc).
Esta forma de energía es muy
barata y sustituye
perfectamente a los motores
pequeños, que son caros y
necesitan combustible traído
de afuera. El mantenimiento
de una rueda de agua es
sencillo y su fabricación es
con materiales de la zona
(maderas duras) casi
totalmente. También puede ser
construida de fierro o lata.
En lugar de la rueda se
pueden usar paletas o pelton,
que requiere de mayor caída
de agua y es más complicada
en su construcción.
l agua, como muchas
sustancias, contiene dos
clases de energía. La
primera clase de energía es
llamada energía cinética. Esta
es la energía que es usada
durante la ejecución de
procesos, como es el
movimiento. Debido a la
energía cinética el agua puede
fluir y las olas pueden
consistir.
Pero el agua también puede
contener energía potencial.
Esta es la energía que está
almacenada en el agua.
Almacenada, pero no usada.
Esta energía puede llegar a
ser usada cuando el agua
comienza a fluir. Será
transferida a energía cinética
y esta causará el movimiento.
E
ay varios beneficios en el
uso de la energía del
agua. La energía
hidroeléctrica tiene un de
moderada a alta cantidad de
energía útil y bajos costes
operacionales y de
mantenimiento. Las plantas de
energía hidroeléctricas emiten
muy poco dióxido de carbono
que tiene efecto en el
calentamiento global y otros
contaminantes del agua
durante el proceso de
operación. Tienen una duración
de vida de dos a diez veces
alas plantas de carbón y
nucleares.
Las presas que son usadas en
las plantas de energía ayudan
a prevenir las inundaciones y
suministran una regulación del
flujo para el agua de riego en
las áreas por debajo de ésta.
De cualquier manera, hay
algunas desventajas en el uso
de la energía hidroeléctrica.
Las plantas de energía
hidroeléctrica requieren mucho
espacio y esto causa la
desaparición de hábitat para
animales. Proyectos de gran
escala pueden amenazar las
actividades recreativas e
interrumpir los flujos del río.
Debido a la presencia de presas
y reservorios, los peces
posiblemente no sean capaces
de nadar hacia el mar y la
vida acuática puede decrecer
en el área de la planta
hidroeléctrica.
H