Bienvenido a la presentación sobre Micro-hidroeléctricas.

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Micro-Hidroeléctrica

Micro-hidroeléctrica, o generación hidroeléctrica a pequeña escala, es una tecnología de energía renovable que está limitada por reglas un poco diferentes. Usa la energía del ciclo del agua en la naturaleza: la energía solar indirecta en forma de gotas de lluvia.

La energía de este sistema viene del calor del sol que evapora el agua para formar nubes de vapor de agua, nubes que eventualmente lloverán de vuelta. El agua se acumula y fluye siguiendo el trayecto de menor resistencia, mientras fluye contiene energía cinética.

Por muchas razones, las micro-hidroeléctricas se prefieren sobre otras formas de energía renovable: si se posee una propiedad que recibe suficiente energía solar, suficiente viento y tiene un arroyo útil que corre a través de ella, la mejor opción es construir primero el sistema de micro-hidroeléctrica.

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Micro-Hidroeléctrica

El diseño básico del sistema más común de micro-hidroeléctrica consiste de:

La toma de agua, en la que el agua se desvía de la corriente, el arroyo o río. Aquí se separa cualquier desecho que lleve el agua;

La caída, usualmente un tubo (el tamaño del mismo depende de la cantidad de agua que fluye por el sistema);

La turbina, que gira como resultado del agua presurizada que fluye hacia afuera desde unas toberas, generando electricidad;

Y el canal de desfogue, en el que el agua que ya ha cedido su energía cinética, fluye de regreso al cuerpo de agua de donde fue extraída.

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Es importante notar que la caída vertical desde la toma de agua a la turbina se conoce como “cabeza”. Se explicará más al respecto, así como sobre el flujo, más adelante.

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Una gran cantidad de electricidad puede generarse usando micro-hidroeléctricas: un tubo de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro que cae 40 m (125 pies), puede proveer electricidad a toda una casa que no esté conectada a la red.

Comparados con otros tipos de energía renovable, las micro-hidroeléctricas generalmente generan la mayor cantidad de electricidad por costo de inversión del sistema. Es decir, el costo por kilowatt-hora (kWh) generado es con frecuencia más bajo utilizando micro-hidroeléctricas.

Aquí hay algunas razones:

• El flujo de agua genera electricidad las 24 horas del día, mientras que los recursos solar y eólico son intermitentes. Esto también implica que las baterías están siendo recargadas continuamente, por lo que el tamaño del banco de baterías puede

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ser más pequeño que el que se requeriría para un sistema solar o eólico.

•El agua es aproximadamente 750 veces más densa que el aire, por lo que contiene más energía cinética que el viento.

• Casi toda el agua fluyendo es energía útil para la turbina,por lo que entre el 50% y 70% de la energía en el agua se transforma en electricidad.

Además, los componentes de una micro-hidroeléctrica, como la toma de agua, la turbina y el generador son confiables y fáciles de manipular (ya que están a nivel del suelo).

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Si sólo hubieran ventajas, todos tuvieran micro-hidroeléctricas.

Desafortunadamente, no todos tenemos la bendición de tener acceso a la corriente de un río o riachuelo. Una ironía de las micro-hidroeléctricas es que la fuente de energía renovable más productiva está disponible para la menor cantidad de personas. La energía fotovoltaica puede no es tan barata, eficiente o productiva, pero la mayoría de personas tienen acceso al sol y eso la hace la tecnología de energía renovable de más rápido crecimiento.

Algunos arroyos se secan al finalizar el verano o se congelan durante el invierno.

Si los flujos se vuelven muy altos o muy bajos, pueden surgir problemas: las inundaciones pueden depositar sedimentos o escombros, o generar nuevos cursos de agua alrededor de la

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toma de agua. La toma de agua es comúnmente donde ocurren los problemas en una micro-hidroeléctrica. Diseñar y construir una toma de agua sin problemas conlleva bastante tiempo, esfuerzo y dinero. ¡Piensa en todas las caminatas hacia la cumbre que puedes ahorrarte si la toma de agua de tu micro-hidroeléctrica evita por sí sola los escombros que puede acarrear la corriente!

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Las micro-hidroeléctricas usan la energía cinética del agua cayendo para hacer girar una turbina, la que activa un generador que produce electricidad.

La distancia que cae el agua se llama cabeza del sistema. Entre más alta es la cabeza, mayor es la presión que la gravedad generará. El agua presurizada corre por una o más toberas, empuja la turbina para que dé vuelta y luego, sin energía, cae al canal de desfogue para salir lentamente de regreso al arroyo.

La cantidad de agua cayendo se llama flujo del sistema.

La cabeza multiplicada por el flujo indica cuánta energía está disponible para hacer girar la turbina, y por lo tanto, cuánta electricidad se puede producir. Una cabeza (caída) de 1,5 m (5 pies) con un flujo de 380 litros (100 galones) por minuto (lpm o gpm) pueden generar aproximadamente la misma cantidad de energía que una cabeza de 31 metros (100 pies) con un flujo de 19 lpm (5 gpm).

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Las turbinas Pelton son altamente eficientes en micro-hidroeléctricas de cabezas altas. Su diseño no ha cambiado mucho en 100 años y pueden capturar más del 80% de la energía cinética del agua presurizada.

Una turbina Pelton de cabeza alta es usualmente empujada por agua que sale de sólo una tobera. Las turbinas Pelton de cabeza baja pueden ser empujadas por hasta cuatro toberas. Las turbinas Turgo son más eficientes que las Pelton en sistemas de cabezas bajas y mayores flujos; por ejemplo: una cuneta de irrigación larga que mueve cientos de galones por minuto, pero cae sólo unos pocos pies.

Sin importar el tipo de turbina, la electricidad producida es conducida por controladores e inversores, y puede ser utilizada para alimentar directamente a la red eléctrica, operar cargas, o cargar baterías, dependiendo de la necesidad del usuario.

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Si estás interesado en entrenamiento práctico en sistemas de micro-hidroeléctricas, por favor visita:http://www.solarenergy.org/micro-hydro-training

¡Gracias!

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