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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS La Energía hidráulica La energía hidráulica es la energía que se obtiene de la caída o corrientes de agua desde cierta altura a un nivel inferior donde provoca el movimiento de las ruedas hidráulicas o turbinas. Se obtiene cuando la energía potencial del agua cuando va cayendo y la convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores. La energía Hidráulica es un recurso natural que está disponible en zonas con suficiente cantidad de agua, que una vez utilizada se devuelve rio abajo. Es la fuente de mayor energía renovable e inagotable en el mundo ya que proviene del agua de los ríos. E inicia su ciclo hidrológico al momento de fluir por la superficie proporcionando energía hidráulica, la aplicación más significativa la constituye las centrales hidroeléctricas de esta forma la energía hidráulica genera un aproximado del 20% de la energía eléctrica mundial. Importancia La energía hidráulica es importante porque tiene la cualidad de ser renovable, pues no agota la fuente primaria al explotarla y no produce contaminantes como por ejemplo las mini hidroeléctricas. En la actualidad son varios países que consumen en un gran porcentaje esta energía que obtiene de las centrales hidroeléctricas y de manera indirecta esta fomenta la mano de obra local y economía laboral durante construcción y mantenimiento. También esta reduce las emisiones de los gases de efecto invernadero. En el futuro las energías renovables remplazarían a las convencionales porque estas además de dañar el medio ambiente y se agotan. Desarrollo de la Energía Hidráulica Actualmente la energía hidráulica se destina fundamentalmente a la generación de electricidad. Las plantas hidroeléctricas actuales son el resultado de 2.000 años de avances tecnológicos, desde la rueda de madera, que convertía un bajo porcentaje de energía hidráulica en energía mecánica útil, a los modernos turbogeneradores que giran a 1.500 revoluciones por minuto y producen energía eléctrica con muy altos rendimientos.

Figura 1 -

Tipos de energía Hidráulica La forma de energía que posee el agua de los embalses es energía potencial gravitatoria, que podemos aprovechar conduciéndola y haciéndola caer por efecto de la gravedad. Se puede transformar en energía mecánica en los molinos de agua y en energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas 1) Molinos de agua 2) Centrales hidráulicas Según tipo de diseño: - Centrales de agua fluente - Centrales de agua embalsada - Centrales de regulación - Centrales de bombeo Según desnivel Existente: - Centrales de alta presión - Centrales de media presión - Centrales de baja presión Según potencia que generan: - Microcentrales - Macrocentrales 3) Minihidroeléctricas 4) Microhidráulica Centrales Hidroeléctricas Una Central Hidroeléctrica es una instalación que permite aprovecharlas masas de agua en movimiento para transformarlas en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a los alternadores. 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 “cauce geodésico”. En su caída entre dos niveles se hace pasar por una turbina hidráulica que transmite energía a un generador eléctrico, donde se transforma en energía eléctrica. Componentes de una Central 1) Presa: Una presa es una estructura que sirve de barrera, impidiendo el curso del agua por sus cauces normales. Las presas tienen un doble propósito. En primer lugar, permiten la creación de un salto de agua y cuanto mayor sea la altura de este, superiores serán las potencias logradas en la central nutrida por dicho salto. En segundo lugar, permite contar con un embalse con el fin de controlar el empleo del agua. Presas de gravedad: Son presas de hormigón triangulares con una base ancha que se va haciendo más estrecha en la parte superior. Son construcciones de larga duración y que no necesitan mantenimiento. La altura de este tipo de presas está limitada por la resistencia del terreno.

Presa de vuelta: En este tipo de presas la pared es curva. La presión provocada por el agua se transmite íntegramente hacia las paredes del valle por el efecto del arco. Cuando las condiciones son favorables, la estructura necesita menos hormigón que una presa de gravedad, pero es difícil encontrar lugares donde se puedan construir. Presas de contrafuertes: Tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base.

2) Embalse: Permite disponer de una reserva de agua que utilizará la central asociada para producir energía eléctrica en función dela demanda 3) Rebosaderos: Elementos que permiten liberar parte del agua que es retenida sin que pase por la sala de máquinas 4) Disipadores de energía: Se utilizan para evitar que la energía que posee el agua que cae desde los salientes de una presa de gran altura produzcan, al chocar con el suelo, grandes erosiones en el terreno. - Estanques Amortiguadores, los cuales disipan la energía por medio del choque, debido al gran poder erosivo del agua estas estructuras se tienen que revestir con concreto. - Los Deflectores de salto de esquí, estos disipan la energía haciendo aumentar la fricción del agua con el aire y a través del choque con el colchón del agua que encuentra a su caída. 5) Sala de máquinas: Construcción donde se sitúan las máquinas y elementos de regulación y control de la central 6) Turbina: Elementos que transforman la energía cinética de la corriente de agua en energía mecánica - Turbinas de acción: Para hacer girar las aspas se aprovecha sólo la velocidad del agua. Estas turbinas pueden ser de flujo cruzado, de tipo Paltón y otras. - Turbinas de reacción: En estas turbinas el movimiento de los álabes es provocado tanto por la velocidad como por la presión del agua. Eje Francis de hélice, Kaplan, etc. Hay tres tipos principales de turbinas hidráulicas: - La rueda Pelton conviene para saltos grandes - La turbina Francis para saltos medianos - La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeño 7) Alternador: Tipo de generador eléctrico destinado a transformar la energía mecánica en eléctrica 8) Conducciones: La alimentación del agua a las turbinas se hace a través de un sistema complejo de canalizaciones

9) Válvulas: Son dispositivos que permiten controlar y regular la circulación del agua y las tuberías 10) Chimeneas de equilibrio: Pozos de presión de las turbinas que se utilizan para evitar el llamado “golpe de ariete”, que se produce cuando hay un cambio repentino de presión debido a la apertura o cierre rápido de las válvulas en una instalación hidráulica

Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son: - No necesitan combustibles y son limpias. - Muchas veces los embalses de las centrales tienen otras utilidades importantes: regadío, como Protección contra las inundaciones o para suministrar agua a las poblaciones próximas. - Tienen costes de explotación y mantenimientos bajos. - Las turbinas hidráulicas son de fácil control y tienen unos costes de mantenimiento reducido.

Figura 2. Partes de una hidroeléctrica

Historia de la electricidad en el Perú La electricidad llegaría a nuestro país en la penúltima década del siglo pasado luego de una historia de iluminación en base a hachones de madera untados con grasa, lámparas de aceite, mecheros de kerosene y, a partir de 1857, iluminación a gas. Hacia 1895 se instaló la Empresa Transmisora de Fuerza Eléctrica, con planta en Santa Rosa de la Pampa, en la margen izquierda del Río Rímac. La primera transmisión se efectuó el 6 de agosto a las once de la mañana. Posteriormente, la Sociedad Industrial Santa Catalina absorbió los capitales constitutivos de la Empresa Transmisora y la compañía asumió el nombre de Empresa Eléctrica Santa Rosa bajo la dirección de Mariano Ignacio Prado En 1903 se inauguró la Central Hidroeléctrica de Chosica, con una potencia de 4 mil hp. Siendo la primera en aprovechar un salto considerable en el sistema fluvial Rímac - Santa Eulalia. El 1 de agosto de 1906 se realizó la fusión de todas las empresas relacionadas con la industria eléctrica: La Empresa Eléctrica Santa Rosa, que incluía a Piedra Lisa y la del Callao; La Compañía del Ferrocarril Urbano de Lima, el Ferrocarril Eléctrico del Callao y el Tranvía Eléctrico a Chorrillos, formando las Empresas Eléctricas Asociadas. Durante este lapso de tiempo, el primero de diciembre de 1907, se inauguró la Central Hidroeléctrica de Yanacoto. Al amparo de la ley 4510 del 15 de mayo de 1922, celebró el contrato de alumbrado y tranvías con la municipalidad de Lima. Bajo este marco se inició la gran expansión de las Empresas Eléctricas Asociadas. En 1928 es contratado el ingeniero Pablo Boner y en 1933 su proyectos acogido. El proyecto Borne estuvo formulado en tres etapas para el aprovechamiento del potencial hídrico de la cuenca Rímac - Santa Eulalia a través de la construcción de las centrales escalonadas. El 7 de mayo de 1938 se inauguró la central de Callahuanca con tres generadores de 12.25 MW cada uno, con una potencia total de 36.75 kW. En 1943 entra en funcionamiento el reservorio de regulación diaria de Autisha. El 21 de junio de 1951 fue puesto en marcha el primer grupo de 21 MW de la central hidroeléctrica de Moyopampa y al siguiente año le siguió el segundo grupo con igual potencia. En 1955 fue posible ampliar la central de Callahuanca con un cuarto grupo de 31 MW y la central de Moyopampa con un tercer grupo también de 21 MW En 1957 se dio inicio a los trabajos de Huinco: el 15 de diciembre se comienza la perforación del túnel transandino. En abril de 1965 se inauguró la central de Huinco. El 30 de marzo de 1960 se inauguró la Central de Huampaní Gino Bianchini con 31 mil KW de potencia instalada. En este año salieron del servicio las centrales de Yanacoto y Chosica.

Centrales hidroeléctricas en el Perú

Figura 3. Centrales hidroeléctricas más importantes en el Perú

En nuestro país las centrales hidroeléctricas se organizan en torno al SEIN (Sistema Eléctrico Interconectado Nacional) conformado por la integración de los Sistemas Interconectados Centro Norte (SICN) y el Sistema Interconectado del Sur (SIS), constituye el medio de transporte de energía eléctrica más importante del país, cuenta con 13 879 km de líneas de transmisión de los cuales el 16% corresponden al Sistema Principal y el 84%, al Sistema Secundario. La potencia instalada de generación del SEIN, representa el 94% (centrales hidráulicas y térmicas) del total orientado al mercado eléctrico. El Sistema Eléctrico Interconectado Nacional cuenta con un parque generador conformado por unidades hidroeléctricas y termoeléctricas cuya reserva de potencia efectiva es de aproximadamente 51%, satisfaciendo la demanda en horas punta, constituye además una reserva existente para fines operativos respecto a la demanda máxima, esta reserva también garantizará la seguridad y calidad del servicio público.

Figura 5. Producción de energía de las Centrales Hidroeléctricas pertenecientes al SEIN

Sistema Interconectado Centro Norte (SICN) Es el de mayor capacidad, ya que genera casi 3 mil mega watts. Abastece a las principales ciudades del país como: Piura, Chiclayo, Trujillo, Chimbote, Huaraz, Huánuco, Tingo María, Cajamarca, Huancayo y Lima. Las principales centrales hidroeléctricas que componen este sistema son: 1) Carhuaquero: Ubicada en Cajamarca, aprovecha las aguas del río Chancay y cuenta con una caída neta de 475 m para generar 75 MW. Fue puesta en servicio en 1988 y pertenece a la empresa EGENOR S.A... 2) Cañón del Pato: Ubicada en Ancash, a 120 Km. de Chimbote en la provincia de Huaylas, utiliza las aguas del río Santa aprovechando una caída de 395 m y generando 154 MW. Fue puesta en servicio en dos etapas: 1958 y 1981 respectivamente. Pertenece también a EGENOR S.A. 3) Gallito Ciego: Ubicada en la provincia de Contumazá, en Cajamarca. Genera 34 MW. Ha sido entregada en concesión definitiva a la empresa Cementos Norte Pacasmayo. 4) Central Hidroeléctrica Santiago Antúnez de Mayolo: Ubicada en el departamento de Huancavelica, provincia de Tayacaja. Produce 798 MW, con una caída neta de 748 m también con turbinas Pelton. Fue puesta en servicio en dos etapas 1973 y 1979 respectivamente. 5) Restitución: Esta central recibe las aguas ya utilizadas en la Central Antúnez de Mayolo a través de una caída de 258 m generando 216 MW. Fue puesta en operación en 1984. Ambas componen el complejo hidroenergético más grande del país y pertenecen a Electroperú S.A. 6) Cahua: Ubicado en Pativilca, al norte de Lima, aprovecha las aguas del río Pativilca a través de una caída de 215 m produciendo 41 MW. Fue puesta en servicio en 1967 y abastece de electricidad a Huacho, Supe, Paramonga, Pativilca y Barranca. 7) Huinco: Es la principal central hidroeléctrica de Lima. Su producción es de 262 MW a través de 4 generadores. La cuenca hídrica que abastece a Huinco es recogida de las lagunas de Marcapomacocha y Antacoto a 5 mil m.s.n.m. Las aguas son derivadas a través de una caída neta de 1.245 m para ser absorbidas por 8 turbinas Pelton. Fue puesta en operación en 1965. Además de Huinco, otras centrales hidroeléctricas abastecen a la ciudad de Lima. Todas ellas Pertenecen a la empresa EDEGEL S.A.: • Central Matucana: Construida en 1971 genera 120 MW. con una caída de 980 m. • Central Moyopampa: Inaugurada en 1951 genera 63 MW. con una caída de 460m.

• Central Callahuanca: Puesta en servicio en dos etapas 1938 y 1958 respectivamente y genera 71 MW. con una caída de 426 m. • Central Huampaní: Puesta en servicio 1962, genera 31 MW con una caída de 185m.

Sistema Interconectado del Sur (SIS) Suministra energía a una población de más de millones de habitantes. Entre las principales ciudades que abastece están Arequipa, Cusco, Tacna, Moquegua, Juliaca, Ilo y Puno. En este Sistema Interconectado con 711 kilómetros de líneas de transmisión se hallan las siguientes centrales hidroeléctricas: 1) Charcani V: Ubicada en Arequipa, esta central es una de las más modernas del país. Fue inaugurada en 1988. Genera 136.8 MW con una caída de agua de 690 m y pertenece a la Empresa EGASA. 2) Machu Picchu: Ubicada en la provincia de Urubamba cerca a las ruinas de Machu Picchu en el Cusco. Genera 110 MW y su caída neta es de 345 m. Esta Central trabaja con turbinas tipo Francis y fue puesta en servicio en 3 etapas: 1964, 1972 y 1984 respectivamente. En la actualidad esta central se encuentra inoperativa por los graves daños ocasionados por el aluvión sufrido durante la temporada del fenómeno de El Niño de febrero de 1998. 3) Aricota 1 y 2: Se localizan en la provincia de Candarave, en el departamento de Tacna. Aricota I fue construida en 1967 y en la actualidad produce 23.80 MW con una caída de agua de 617 m a través de un sistema de turbinas Pelton. Aricota 2 genera 11.9 MW. Estas centrales pertenecen a la empresa EGESUR S.A. 4) San Gabán: Ubicada en la provincia de Carabaya, en el departamento de Puno. Es una moderna central que genera 110 MW de potencia.

Figura 6. Nuevas tecnologías ingresadas recién en el año 2016

En la Figura N° 6 se muestra que las centrales hidroeléctricas representan el 40,64% de la pote ncia que

ingresó al SEIN, las termoeléctricas el 55,54% y la central no convencional (eólica) representa el 3,82%.

Figura 7. Nuevas tecnologías ingresadas recién en el año 2017

En la Figura N° 7 se muestra que las 2 centrales hidroeléctricas representan el 100% de la pote ncia que ingresará al SEIN

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