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Energía de agua cayendo

Globalmente, la energía hidroeléctrica representa más de 16% de la generación de electricidad en el mundo.1Agencia Internacional de Energía, World Energy Outlook 2013 (París: Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico, 2014). Sus implicaciones en el uso de agua son bastante distintas a las de la generación térmica porque la energía hidroeléctrica no utiliza o consume agua para enfriamiento. En su lugar, las instalaciones hidroeléctricas aprovechan la energía del sol, que levanta el agua a grandes alturas a través de la evaporación, y la fuerza de gravedad a medida que el agua se traslada a nivel del mar. Una represa crea un estanque grande de agua con un diferencial de elevación significativo. La diferencia de elevación entre el agua detrás de la represa y el río aguas abajo crea energía potencial que puede ser convertida en energía mecánica con turbina que giran. Las turbinas hidroeléctricas giran alrededor de un eje vertical como un carrusel para hacer girar los imanes dentro del generador eléctrico.

El simple diseño de una represa hidroeléctrica da pie a 90% o más de eficiencia de conversión de la energía potencial del agua elevada a energía eléctrica en la estación generadora.2Instituto de Energía del Ejército de EE.UU. para los Recursos de Agua, Hydropower: Value To The Nation (Arlington, Virginia: Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE.UU., 2009), accedido el 27 de agosto de 2016, enlace. Este rendimiento supera por mucho el 30% a 40% de eficiencia típica de las plantas termoeléctricas convencionales, y duplica la eficiencia de los ciclos combinados del gas natural.

La Energía Hidroeléctrica es una Función de Altura y Volumen

\[P = {\eta _{\rm{t}}}\rho Qgh\]
  • P es potencia [W]
  • ηt es la eficiencia adimensional de la turbina [approx. 90% or 0.9]
  • ρ es la densidad del agua [1,000 kg/m3]
  • Q es el flujo volumétrico [m3/s]
  • g es la aceleración debido a la gravedad de la Tierra [9.8 m/s2]
  • h es la diferencia en altura entre la entrada y la salida [m]

Image Credits: Evgeny Vorobyev/Shutterstock.com.

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