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Molino de regolfo.
Turbina Francis sumergida de eje vertical.
y detalle de la turbina.
Turbina Fourneyron.
Esquema del experimento de Faraday con que
descubrió la inducción electromagnética.
Turbina de eje vertical, rueda de la polea y
regulador.
1. EL AGUA Y LA ENERGÍA
1.7 EL USO DEL AGUA PARA LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
La invención de la máquina de vapor supuso una modifi cación energética sustancial, ya
que permitía disponer de mayor potencia y situar las industrias en el lugar más conveniente,
sin tener que hacerlo en la proximidad de los ríos y además tener el condicionante
de la variabilidad de los caudales. Ello motivó que, a lo largo del siglo XIX, se fuese
sustituyendo el agua como fuente de energía por el vapor.
Sin embargo en el siglo XIX se produjo un descubrimiento energético excepcional. En 1831
Michael Faraday descubrió la inducción electromagnética, es decir que la variación del campo
electromagnético que atraviesa un conductor le induce una corriente eléctrica.
Este invento, unido al descubrimiento de la corriente alterna, potenció extraordinariamente
el uso de la energía del agua ya que la mejor forma de crear un campo magnético
variable en un conductor es hacer girar, con una turbina, un rotor en el interior de los
circuitos eléctricos del estator. Ello, unido a la facilidad de transporte de la energía
eléctrica, permitía situar las centrales en los lugares en que los que podían construirse,
incluso con embalses de almacenamiento de la energía potencial del agua.
Este contexto propició que, desde fi nales del siglo XIX y durante todo el XX, se construyesen
infi nidad de centrales hidroeléctricas en todos los países. Unas utilizaban caudales
fl uyentes, otras contaban con embalses de acumulación. Unas se situaban a pie de presa,
otras contaban con canales de derivación, y tuberías de carga hasta la central. El tipo de
turbinas utilizadas depende de la altura del salto, del caudal, etc.
En las más antiguas la turbina, normalmente tipo Francis, se situaba debajo del nivel del
agua y, mediante un eje vertical se conectaba con el generador situado por encima del
nivel de las avenidas. Un ejemplo de una central de este tipo construida a principios del
siglo XX puede verse en las fotos que corresponden a la antigua central de Miranda de
Arga (Navarra), actualmente en ruinas. La turbina está situada en un recinto de piedra
abovedado con una carga de agua de unos 2 metros. En este caso y como en la central
del molino de Zubieta, antes comentado, el mecanismo de cambio de dirección del eje
se hace con una rueda con dientes de madera.
Una mejora sustancial de las centrales hidroeléctricas fue situarlas en depresión. En el
esquema de una central tipo, con turbina Francis puede verse que la turbina se encuentra
por encima del nivel de aguas abajo y sin embargo se aprovecha el desnivel total entre las
cotas de aguas arriba y de aguas abajo. De esta forma la turbina y el generador pueden
estar por encima de la cota de avenidas. Aplicando la ecuación de Bernouilli a los puntos
de aguas arriba (1), salida de la turbina (2) y desagüe en el canal (3) puede verse como la
salida de la turbina está en depresión y de esa forma se aprovecha toda la altura del salto
disponible. La salida del agua de la turbina al río se hace por el tubo con el codo. Este tubo
se llama de aspiración porque “aspira” el agua que esta en depresión hasta la salida que se
realiza a presión atmosférica.
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