Generación de Hidroelectricidad

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Presas y embalses

Desde Argentina hasta Egipto, muchos de los ríos del mundo son atravesados por presas. Una presa es una estructura construida a través de un cuerpo de agua corriente como un río, un arroyo o un estuario, con el propósito de contener o retener el agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] El agua que se encuentra detrás de la presa, retenida en un embalse, está disponible para diversos fines, como el consumo doméstico, el riego o la industria. Una presa puede ayudar a controlar las inundaciones, aumentar la profundidad del agua para la navegación o el uso recreativo y utilizarse para convertir la energía de un río en energía hidroeléctrica. A menudo una presa bien planificada sirve para más de un propósito. Con paredes masivas que a menudo alcanzan cientos de pies de altura, las presas se encuentran entre las estructuras más grandes hechas por el hombre.

Para controlar el agua por encima de la presa, se construyen otras estructuras, como vertederos o esclusas. Los vertederos pueden abrirse para permitir que parte del agua fluya a través de la presa y aguas abajo. Cuando el agua del embalse es alta, el vertedero permite que el excedente se descargue con seguridad aguas abajo. Cuando el agua del embalse está baja, como en una estación seca, la mayoría de los aliviaderos permanecen cerrados. Los vertederos generalmente funcionan automáticamente con dispositivos de detección o computadoras que registran el nivel del agua en el depósito.

Los vertederos están hechos principalmente de uno de varios materiales: concreto, relleno de tierra (suelo), relleno de grava o relleno de roca.Entre las Líneas En algunos casos, se utiliza acero o madera como soporte.Entre las Líneas En el pasado, se utilizaban bloques gigantes de piedra unida o mampostería. Esos materiales son ahora obsoletos desde el desarrollo de técnicas que permiten verter grandes secciones de hormigón y la invención de equipos de movimiento de tierras que pueden mover millones de yardas cúbicas de suelo.

Diseño de presas

Las presas se dividen en varias categorías según su forma y los materiales utilizados.Entre las Líneas En general, hay presas de gravedad de hormigón, de arco, de contrafuerte y de terraplén. Algunos diseños de presas reflejan una combinación de más de un tipo.

Las presas de gravedad de hormigón se construyen en línea recta a través de un valle fluvial. La fuerza de una presa de gravedad radica en su gran peso (de ahí el nombre de gravedad), que resiste la tremenda presión del agua detrás de ella. Un sitio típico para una presa de gravedad de hormigón sería en un estrecho desfiladero en un valle fluvial. Este tipo de presa puede ser bastante alta y estrecha. A menudo su anchura en la base es de tres cuartos de su altura. Aunque la presa atraviesa el río, no es recta de arriba a abajo. Más bien, una presa de gravedad forma un triángulo en ángulo recto con su lado más largo inclinado hacia abajo.

El uso de hormigón para construir una presa alta es una buena ingeniería; la fuerza del hormigón está en su capacidad para soportar grandes cargas verticales.

Puntualización

Sin embargo, la debilidad del hormigón es su falta de resistencia a la tracción, es decir, que se puede desmontar fácilmente.

Otros Elementos

Además, a medida que se endurece, el hormigón puede encogerse, provocando la aparición de grietas. Para evitar que se agriete y se separe, el hormigón se vierte en bloques separados de tamaño limitado. Se utilizan varias técnicas para controlar el secado.

Un dique de contención no depende de su peso muerto para resistir el empuje del agua detrás de él.Entre las Líneas En su lugar, los contrafuertes, se colocan relativamente cerca unos de otros para que repartan la carga sobre los cimientos de la presa. La forma de la presa no es vertical en su cara superior, sino que se inclina entre 25 y 45 grados. Esta forma canaliza el empuje del agua hacia los cimientos donde los contrafuertes pueden ayudar a sostenerla. Un ejemplo de una presa con contrafuertes es la presa Daniel Johnson en Quebec, Canadá. Tiene 14 contrafuertes a lo largo de su ancho de 1.052 metros.

Una presa de arco es aquella que se curva río arriba y tiene estribos a cada lado del valle para ayudar a soportar la carga del agua que se mantiene detrás de ella. Sólo los sitios rodeados de roca sólida son adecuados para una presa de este tipo.

La presa Hoover es un ejemplo de una presa de gravedad en arco. Construida en un estrecho desfiladero al otro lado del río Colorado, la presa Hoover tiene 221 metros de altura desde sus cimientos. Su embalse tiene una capacidad de casi 48 millones de yardas cúbicas (37 millones de metros cúbicos).

Los diques de contención están llenos de tierra y se usan principalmente para cruzar arroyos anchos.Entre las Líneas En estas presas se necesita un enorme volumen de material para contener el agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Dado que el coste (o costo, como se emplea mayoritariamente en América) de una cantidad equivalente de hormigón sería prohibitivo, el uso de suelo, rocas y grava locales puede resultar más económico. Si se pueden establecer canteras en las cercanías, el equipo de movimiento de tierra puede llevar toneladas de material al lugar. La presa de Tarbela en el Pakistán, terminada en 1975, requirió 190 millones de yardas cúbicas (145 millones de metros cúbicos) de relleno.

Historia de las presas y los acueductos

Los arqueólogos creen que las presas se construyeron en las primeras civilizaciones de los valles fluviales. El mejor sitio arqueológico registrado de una antigua presa está en Egipto, a unas 20 millas al sur del Cairo. Construido alrededor del 2900 A.C., fue hecho de mampostería y grava. Se extendía por el río Nilo y tenía unos 15 metros de altura.

En otras partes de Oriente Medio, la India, Sri Lanka, la América precolombina y el Lejano Oriente, también se han encontrado restos de antiguas presas. Los griegos y los romanos también construyeron presas. Una presa romana en el oeste de España sigue en uso hoy en día (con varias adiciones de hormigón a lo largo de los años). Aunque algunas han perdurado hasta hoy, las presas romanas no eran tan extraordinarias como el sistema romano de almacenamiento y transporte de agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Los acueductos romanos son especialmente notables.

La palabra acueducto viene del latín aqua (agua) y ductus (conducir). Aunque hay pruebas de que los antiguos persas construyeron túneles alimentados por gravedad en las laderas de las colinas y que los griegos utilizaron por primera vez un sifón para poner el agua bajo presión, los romanos deben recibir el crédito por su increíblemente complejo sistema para llevar agua a la ciudad de Roma.

En algunas partes de Europa, los acueductos romanos son todavía visibles. Son transportados a gran altura por espectaculares arcos.Si, Pero: Pero la mayor parte de la red de acueductos de piedra era subterránea.

Detalles

Los acueductos que conducían a Roma eran alimentados por gravedad a través de una serie de conductos de flujo libre que finalmente condujeron a tanques de distribución elevados. Los conductos tenían pozos a intervalos regulares para que pudieran ser inspeccionados y limpiados. Los conductos eran normalmente de piedra o mampostería.

Detalles

Los accesorios entre ellos estaban hechos de bronce.Entre las Líneas En total, se construyeron 11 grandes acueductos para suministrar agua a Roma. Ahora, unos 2.000 años más tarde, los acueductos romanos siguen en pie en Italia, Francia, España, Norte de África y Asia Menor.Entre las Líneas En algunos lugares todavía se utilizan para transportar agua.

En los Estados Unidos, Boston fue la primera ciudad en tener un sistema de agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] El agua de manantial de las laderas circundantes se alimentaba por gravedad a través de tuberías de madera que bajaban por la pendiente hasta la ciudad. Durante la Revolución Industrial, se utilizaron bombas, así como tuberías de hierro fundido, lo que permitió el transporte del agua por una ruta más directa.

A finales del siglo XIX, los ingenieros británicos construyeron presas en todo el Imperio Británico, en Egipto, India e Iraq. Allí desarrollaron muchas técnicas para las modernas presas de relleno de tierra. Al mismo tiempo, en los Estados Unidos, se desarrollaron diseños de presas de arco. A principios del siglo XX, los ingenieros utilizaban modelos a escala para mostrar fuerzas como la tensión y el cizallamiento en los diseños de construcción propuestos. Por primera vez, la física se aplicó a los grandes proyectos de construcción.

En 1902, se aprobó la Ley de Recuperación, y la Oficina de Recuperación se convirtió en la autoridad federal de EE.UU. en el control de las presas. Esto condujo a un aumento de la construcción de presas en todo el oeste de los Estados Unidos. Estas presas debían suministrar agua para consumo humano, riego y energía eléctrica. La presa de Grand Coulee en el río Columbia en Washington se convirtió en la primera estructura que superó en volumen a la Gran Pirámide de Keops en el antiguo Egipto.

Durante la década de 1930 se inició la construcción de muchas grandes presas. Esto trajo la promesa de empleos para los trabajadores de la era de la Depresión y la esperanza de generar electricidad y prevenir los estragos de las inundaciones. Durante esta época se construyó la presa Hoover en el río Colorado (en la frontera entre Arizona y Nevada), así como la presa Bonneville en el río Columbia (en la frontera entre Oregón y Washington).Entre las Líneas En 1933, la Autoridad del Valle del Tennessee (TVA) inició su sistema de 32 presas para llevar la electricidad a las zonas rurales del Sur. También esperaba mejorar la navegación, controlar las inundaciones y la pérdida de suelo, mejorar la salud humana y proporcionar mejores aguas para la pesca. La TVA, junto con la Oficina de Recuperación y el Cuerpo de Ingenieros del Ejército, se convirtió en patrocinadora de un número sin precedentes de proyectos de presas que pronto iban a construirse en casi todos los grandes ríos de los Estados Unidos.

Algunas presas notables

Las presas más grandes del mundo son vistas impresionantes. El tamaño de una presa puede medirse de varias maneras: altura, volumen, tamaño del embalse o capacidad de generar electricidad.

En 2003, en Tayikistán, se terminó de construir la presa de Rogun, cuya altura de 335 metros (1.100 pies) la convierte en la presa más alta del mundo. La presa está diseñada para generar 13.300 millones de kilovatios-hora de hidroelectricidad anualmente.

Otra presa de altura notable es la presa de Vaiont en Italia. Esta presa en arco fue construida en 1961 con una altura de 262 metros. Dos años después de su finalización, un catastrófico deslizamiento de tierra hundió los escombros rocosos en el agua detrás de la presa, causando que casi 50 metros cúbicos de agua se dispararan por encima de la presa y llenaran el estrecho desfiladero que hay debajo. Segundos después, toneladas de barro y roca se precipitaron hacia el otro lado del valle, borrando varios pueblos debajo de la presa y matando a más de 2.000 personas. La presa quedó prácticamente ilesa.

La presa más alta de tierra en los Estados Unidos es la presa de Oroville al otro lado del río Feather en California. Tiene 230 metros de altura. Más de 80 millones de yardas cúbicas (61 millones de metros cúbicos) de tierra fueron movidas para llenar su profundo desfiladero. Mantuvo el récord mundial (o global) de volumen en el momento de su finalización en 1970. Esta presa se construyó principalmente para evitar que las aguas de las inundaciones que periódicamente habían hinchado el Río de la Pluma, se llevaran muchas vidas y hogares. La presa se considera ahora una de las siete presas históricas de referencia de los Estados Unidos. Otras características singulares de la presa de Oroville son su gran planta de energía subterránea y el hecho de que su emplazamiento subterráneo se utiliza como escudo de rayos cósmicos para la investigación de neutrinos por la Universidad de California en Berkeley.

La presa Tarbela de tierra en el río Indo en Pakistán es ahora la presa de mayor volumen. Muchas presas construidas en los Estados Unidos a partir de desechos de minas (conocidas como colas) superan en realidad el volumen de la presa de Tarbela, pero como estas presas son diferentes de las presas de agua convencionales y como sus dimensiones cambian constantemente, no suelen contarse entre las presas más grandes del mundo.

La presa de Kariba, en Zimbabwe, construida entre 1955 y 1959 por Impresit de Italia, ostenta el récord del mayor embalse: una capacidad de casi 202.000 millones de yardas cúbicas (185.000 millones de metros cúbicos). Alberga dos centrales de generación de energía que producen un total de 1.470 MW de energía (aproximadamente el 60 por ciento de la producción hidroeléctrica de Zambia y Zimbabwe).

La presa de Itaipú, en la frontera entre Brasil y Paraguay, tiene capacidad para generar suficiente energía para todo Paraguay y una gran parte de Brasil, 12.600 megavatios. El sistema de presas más grande del Canadá es el de Hydro-Quebec, cuyas 13 instalaciones hidroeléctricas se combinan para suministrar energía a la mayor parte de Quebec. Su capacidad hidroeléctrica total instalada -la séptima más grande del mundo- es de 40.000 megavatios. La presa de Grand Coulee, la más grande de los Estados Unidos, es el tercer productor individual de hidroelectricidad del mundo y genera 6.480 megavatios.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

El impacto de las presas en el medio ambiente

En los Estados Unidos, el gran auge de la construcción de presas se produjo varios decenios antes de la Ley de Política Ambiental Nacional de 1970, que exigía que todos los proyectos de esa magnitud fueran acompañados de un estudio de impacto ambiental. Muchos años después, a pesar de los beneficios de la generación de energía, el control de las inundaciones y otros usos de la construcción de presas, se ha hecho evidente que algunos de los efectos que las presas tienen en sus entornos inmediatos son apenas beneficiosos.

La presa Glen Canyon, que genera suficiente energía para una ciudad tan grande como Phoenix, es un ejemplo de ello. Los ecologistas afirman que el propio cañón se ha ahogado y que el río, aguas abajo, está afectado. Cuando el lago descarga agua, proviene del fondo, donde el agua es más fría. Esta agua fría ha causado la muerte de cuatro especies nativas de peces.

En el sur, muchas partes del río Tennessee están sufriendo un proceso de eutrofización, en el que el agua del fondo tiene cada vez menos oxígeno. Menos peces pueden sobrevivir en estas condiciones.

En la presa Shasta del río Sacramento en California, el agua superficial caliente entra en el río, elevando la temperatura a niveles que matan los huevos de salmón río abajo. Cerca de allí, en otros ríos del norte de California, la falta de inundaciones periódicas permite que los sauces crezcan a lo largo de las orillas del río, invadiendo los lechos de desove del salmón.

La tecnología ahora ayuda a evitar que los peces mueran. Las cribas de peces se utilizan en muchos lugares del noroeste donde el salmón y la trucha arco iris quedaban atrapados en las aspas de las turbinas. Los peces a menudo son rastreados con un sonar para que su llegada pueda ser anticipada.Entre las Líneas En el río Tennessee, la adición de deflectores a las palas de la turbina ha ayudado a que entre más oxígeno en el agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Estas piezas de tubería en forma de abanico encajan en ángulo recto contra los agujeros de las palas. A medida que las aspas giran, se fuerza más oxígeno al agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Aguas abajo, las presas de acero y roca aumentan el flujo del río y así airean el agua.

Los problemas medioambientales han afectado a la construcción de presas en los Estados Unidos, donde se estima que actualmente funcionan 79.000 presas. La Oficina de Recuperación trabaja ahora para mantener las presas existentes, reemplazar los suministros de agua subterránea agotados y encontrar soluciones a los problemas de salinidad.Entre las Líneas En China, se ha culpado a numerosas presas a lo largo del río Yangtsé -incluida la enorme presa de las Tres Gargantas- del aumento de la contaminación por plaguicidas, fertilizantes y aguas residuales procedentes del tráfico de embarcaciones de pasajeros.

La mayoría de los ríos de la Tierra son afectados por las presas construidas por el hombre.Entre las Líneas En los Estados Unidos, 49 presas en el Río Colorado han impedido el flujo de agua, impidiendo que los ricos sedimentos lleguen a los humedales y granjas costeras.Entre las Líneas En 2007, tras años de expansión urbana y una inusualmente larga sequía en el suroeste, el agua del Colorado tiene una demanda mayor que nunca.

Datos verificados por: Chris

Ver también

Energía renovable, Energía, Agua
Ingeniería hidráulica
Ríos Internacionales
Energía de las corrientes marinas – electricidad de las corrientes marinas
Energías Sostenibles
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Lista de fallas de las centrales hidroeléctricas
Listas de centrales hidroeléctricas
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