Instalaciones de obra civil

La obra civil engloba las infraestructuras e instalaciones necesaria para derivar, conducir y restituir el agua turbinada, así como para albergar los equipos electromecánicos y el sistema eléctrico general y de control.

La obra civil se compone de los siguientes elementos:

1. Azudes y presas:

La obra que se lleva a cabo par provocar una retención en el cauce del río puede ser de dos tipos:

  • Azud: es un muro transversal al cauce del río, de poca altura, que provoca un remanso de agua son producir una elevación del nivel, su objetivo es desviar parte del caudal del río hacia la toma de la central. Puede construirse de hormigón, ladrillos, escollera o tierra. Resiste el empuje del agua por su propio peso, aunque los de escollera y tierra se suelen colocar un anclaje al terreno con el fin de aumentar su estabilidad.
  • Presa: en este caso el muro que retiene el agua es de una altura considerable y provoca una elevación del nivel del agua mediante la creación de un embalse. La presa puede ser de 3 tipos:
    • Presa de gravedad: aquella que contrarresta el empuje del agua con su propio peso, por lo que se confía en su estabilidad, se diferencian en:
      • Presa de gravedad de tierra o escallero: suele tener una gran base y poca altura.
      • Presa de gravedad propiamente dicha: se construye de hormigón y el terreno que la sujeta tiene que ser muy consistente.
    • Presa en arco: el empuje del agua se transmite hacia las laderas del valle, de ahí que su forma implique cierta curvatura.
  • Azudes y presas inflables: constituyen en un tubo de material resistente y deformable relleno de agua o aire a una presión determinada. El sistema de apoyo está constituido por una base de hormigón a la que se sujeta la parte inferior plana del tubo.

2. Aliviaderos, compuertas y válvulas: 

Se disponen en todas las centrales hidroeléctricas que permiten el paso del agua desde el embalse hasta el cauce del río, aguas abajo, para evitar el peligro que podrían ocasionar las avenidas. Pueden provocar la salida del nivel del agua en el embalse que sobrepase el máximo permitido.

Las compuertas o válvulas son aquellos elementos que permiten regular y controlar los niveles del embalse. Existen varias posibilidades de desagüe:

  • Aliviaderos de superficie: pueden disponer distintas tipos de compuertas, que permite mantener cerrado el paso del agua, abierto parcialmente o abierto total. Se distinguen:
    • Compuertas verticales: elemento de cierre es un tablero de chapa reforzado que se sube y baja verticalmente guiado por unas ranuras en los pilares adyacentes.
    • Compuertas de segmento: consisten en una estructura metálica con una superficie en forma cilíndrica, que gira alrededor de un eje al que está unido a través de brazos radiales.
    • Compuertas del sector: su forma es similar a las compuertas de segmento, pero difieren en el movimiento de apertura, que es de arriba hacia abajo, dejando libre el paso para que el agua vierta por encima de la compuerta.
    • Clapeta: son las compuertas basculares alrededor de un eje que vierten por arriba.
  • Los desagües de fondo: usan válvulas y las compuertas como elementos de cierre. Las válvulas se emplean en instalaciones con caudales moderados o medios. Pueden ser aguja, mariposa, compuerta de chorro hueco.

3. Toma de agua:

Consiste en una estructura que se realiza para desviar parte del agua del cauce del río y facilitar su entrada en el azud o la presa. La toma dispone de una rejilla que evita la entrada de elementos sólidos al canal y una compuerta se seguridad llamada ataguía.

4. Canales, túneles y tuberías:

Según el tipo de central, se necesita una mayor o menor red de conducciones. El primer tramo que recorre el agua se realiza a través de canales, túneles o tuberías y el segundo tramo a través de tuberías.

Los canales suelen a cielo abiertos, los túneles son conducciones bajo tierra que se excavan en el terreno y las tuberías se emplean en las conducciones bajo tierra.

5. Cámaras de carga:

Es un depósito localizado al final del canal del cual arranca la tubería forzada. Algunas veces se coloca como deposito final de regulación.

6. Tubería forzada: 

Es la tubería que se encarga de llevar el agua desde la cámara de carga hasta la turbina. Debe estar preparada para soportar la presión que produce la columna de agua, además de la sobrepresión.

7. Edificio de la central:

Es el emplazamiento donde se sitúa el equipamiento de las centrales, como turbinas, bancadas, generadores, alternadores, cuadros eléctricos, cuadros de control, etc.

8. Elementos de cierre y regulación:

Son imprescindibles en caso de parada de la central y son ataguías, compuertas y válvulas.

9. Turbinas: 

Es el elemento clave de la central ya que aprovecha la energía cinética y potencial que contiene el agua, transformando su movimiento de rotación, que transferido mediante un eje al generador produce energía eléctrica. Pueden ser de dos tipos:

  • Turbinas de acción: la presión del agua se convierte en energía cinética.
  • Turbinas de reacción: la presión del agua actúa como una fuerza sobre la superficie de los álabes y decrece a medida que avanza hacia la salida.

10. Generador:

Es el dispositivo que transforma la energía mecánica de rotación de la turbina en energía eléctrica. Basa su funcionamiento en la inducción electromagnética. Est compuesto por dos partes:

  • Rotor o inducido móvil: su función es generar un campo magnético variable al girar arrastrado por la turbina.
  • Estátor o inducido fijo: sobre el que se genera la corriente eléctrica aprovechable.

El generador puede ser dos tipos:

  • Síncrono: la conversión de energía mecánica en eléctrica se produce a una velocidad constante.
  • Asíncrono: se usan en pequeñas centrales, debido a su simplicidad, robustez y bajo coste.

11. Equipo eléctrico general y línea:

El equipamiento eléctrico es neceario en la central hidroeléctrica, ya que es el encargado de la trasformación de la tensión, de la medición de los parámetros de la corriente eléctrica, de la conexión a la salida y de la distribución de la energía.

12. Elementos de regulación, control y protección:

La instalación de estos elementos es necesaria para regular y controlar el buen funcionamiento de la central, además de los dispositivos de protección que deben colocarse en la central y la línea eléctrica, y que actúan cuando se produzca algún fallo en la central.

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Conoce al autor

Manuel Jesús Gómez Limón

Licenciatura en Ciencias Ambientales

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