¿QUES ES UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA?

A partir del siglo XX la energía hidráulica se emplea para producir energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas. La transformación energética que tiene lugar es:

Principios de funcionamiento 

Una presa sirve para contener el agua y formar tras de sí un embalse. El agua se libera por los desagües, que fluye por las llamadas tuberías de conexión hasta la sala de máquinas (una vez filtrada); la energía cinética del agua acumulada se convierte en energía cinética de rotación de la turbina, que acoplada a un alternador de forma solidaria, genera energía eléctrica.

Clasificación de las centrales hidroeléctricas 

Aunque existe una gran variedad de tipos de centrales hidroeléctricas convencionales, dado que las características del lugar donde se encuentra la central influyen mucho en su diseño, podrían ser reducidos a dos modelos básicos o a una combinación de los dos. 

El primer tipo, denominado Salto por Derivación de las aguas o Central de Agua Fluyente, consiste en derivar el agua de un río mediante un embalse pequeño o azud y conducirla hasta la sala de máquinas de la central. 

La energía liberada a causa del desnivel existente entre los extremos de dicha conducción es transformada, mediante grupos turbina-alternador, en energía eléctrica. Posteriormente, el agua es restituida al río aguas abajo utilizando un canal de descarga. Este tipo de central no permite almacenar la energía, oscilando el caudal suministrado según las estaciones del año.

Por su parte, el segundo sistema de aprovechamiento, llamado Salto por Acumulación de las aguas o Centrales de agua embalsada, consiste en construir, en un tramo de un río que ofrece un desnivel apreciable, una presa de determinada altura. El nivel del agua alcanzará, entonces, un punto sensiblemente cercano al extremo superior de la presa. A media altura de la misma, para aprovechar el volumen de embalse a cota superior, se encuentra la toma de aguas; y en la base inferior –aguas abajo de la presa–, la sala de máquinas, que aloja al grupo (o grupos) turbina-alternador. La energía liberada por el agua al caer por una conducción forzada del interior de la presa es transformada, mediante dicho grupo (o grupos), en energía eléctrica.

Existe un tercer esquema de Saltos Mixtos consistente en utilizar una presa de embalse en lugar de una de derivación y una conducción en presión desde la presa a la central con dos partes diferenciadas: en primer lugar, un túnel o galería a presión y posteriormente una tubería de presión. Este esquema permite utilizar el desnivel de la presa y ganar más desnivel gracias a la conducción en presión. Las ventajas de este esquema son evidentes: aprovechar la capacidad de regulación del embalse y, al mismo tiempo, aprovechar un mayor desnivel. 

A los aprovechamientos con un embalse importante se les denomina también Saltos con Regulación, y según sea su capacidad pueden ser de regulación Anual o Hiperanual. Las centrales con regulación Anual permiten regular los caudales estacionales dentro de un mismo año. Los de mayor capacidad de regulación, como son los Hiperanuales, permiten aprovechar caudales de años húmedos en otros años de menor hidraulicidad. Ambos tipos permiten instalar una potencia superior a la del caudal medio del río, con la intención de concentrar la producción en las horas punta de la demanda, en las que el precio del kWh es mayor en el mercado de generación. Por ello las horas de utilización de este tipo de centrales son bajas, oscilando entre 1.200 y 2.000 horas anuales.

Dentro de las centrales de agua embalsada se encuentran las centrales de bombeo o reversibles (figura 1). Estas centrales cuentan con dos embalses, uno situado en la cota más baja –embalse inferior- y otro situado en la cota más alta -embalse superior-. Este tipo de centrales produce energía eléctrica durante las horas puntas del consumo –las de mayor demanda de electricidad- funcionando como una central hidroeléctrica convencional. 

Después, durante las horas valle, cuando la demanda diaria de energía eléctrica se sitúa en sus niveles más bajos –generalmente durante las horas nocturnas y los fines de semana–, se aprovecha la energía de bajo precio sobrante que las centrales termoeléctricas –incluso funcionando a su mínimo técnico– producen por encima de las necesidades del mercado; esta energía acciona un motor situado en la sala de máquinas que, poniendo en funcionamiento una bomba, eleva el agua que se encuentra en el embalse inferior (10) hasta el embalse superior (1) a través de las conducciones (3 y 5). El agua puede ser elevada por un grupo motobomba o por las propias turbinas de la central –si son reversibles– accionadas por los alternadores, que funcionan así como motores. Una vez efectuada la operación de bombeo, el agua almacenada en el embalse superior (1) está en condiciones de repetir otra vez el ciclo productivo. 

A pesar de que en un ciclo bombeo-turbinación se producen unas pérdidas energéticas del orden del 30%, en términos económicos, esas pérdidas suelen ser menores que la relación de costes de generación entre las horas punta y valle. Además, al utilizar la potencia de estas instalaciones en horas punta se reducen las necesidades de incorporar equipos adicionales de generación en el sistema. 

Existen dos tipos de centrales de bombeo: el primero de ellos, denominado «centrales de bombeo puro», comprende a aquellas centrales que no pueden ser utilizadas como centrales hidroeléctricas convencionales sin haber bombeado previamente al depósito superior el agua acumulada en el embalse inferior. El segundo tipo agrupa a las centrales que pueden ser utilizadas como centrales hidroeléctricas convencionales sin necesidad de un bombeo previo del agua almacenada en el embalse inferior. Estas centrales reciben el nombre de «centrales mixtas con bombeo».

Las centrales hidráulicas pueden clasificarse según otros criterios: 

1) Según la altura del salto: 

• Centrales de alta presión. Son aquellas centrales cuyo valor del salto hidráulico es superior a 200 m. (altura meramente orientativa), siendo relativamente pequeño el caudal desalojado (alrededor de unos 20 m3 /s por máquina). Están ubicadas en zonas de alta montaña, donde se aprovecha el agua de torrentes que suele desembocar en lagos naturales. 
• Centrales de media presión. Se consideran como tales aquéllas que disponen de saltos hidráulicos comprendidos entre 200 y 20 m. aproximadamente, desaguando caudales de hasta 200 m3 /s por cada turbina. Dependen de embalses relativamente grandes, formados en valles de media montaña. Preferentemente, las turbinas utilizadas son Francis y Kaplan, pudiéndose tratarse de turbinas Pelton para saltos de mayor altura, siempre dentro de los márgenes establecidos. 
• Centrales de baja presión. Se incluyen aquí aquéllas en las que el salto hidráulico es inferior a 20 m., estando alimentada cada máquina por caudales pueden superar los 300 m3 /s. Para estas alturas y caudales, resulta apropiada la instalación de las turbinas Francis y, especialmente, de las turbinas Kaplan. 2) Según el servicio que presten: • Centrales de base.

2) Según el servicio que presten: 

• Centrales de base. Son las destinadas a suministrar la mayor parte de la energía eléctrica, en servicio permanente, es decir, sin interrupciones de funcionamiento de la instalación, estando en marcha durante largos períodos de tiempo. Son de gran potencia. 
• Centrales de punta. Están destinadas, exclusivamente, para cubrir las demandas de energía eléctrica en las horas de mayor consumo, horas punta. Su funcionamiento se puede considerar periódico, en breves espacios de tiempo, o sea, casi todos los días durante determinadas horas. Han de ser instalaciones de respuesta muy rápida, tanto en lo referente a la puesta en marcha como a la regulación de sus elementos. 
• Centrales de reserva. Son centrales que se tienen programadas para suplir a las centrales de gran producción afectadas de fallos o averías de los equipos.

Constitución de una central eléctrica 

Los principales elementos constructivos de una central hidroeléctrica son: 

1.- Presa. 

2.- Canal de derivación. 

3.- Chimenea de equilibrio. 

4.- Tubería de presión. 

5.- Compuertas. 

6.- Accionamiento de la compuertas. 

7.- Órganos de obturación ( válvulas ). 

8.- Cámara de turbinas. 

9.- Tubo de aspiración. 

10.- Canal de desagüe. 

11.- Casa de máquinas

1.- Presa. 

Se llama presa en general a una construcción que se levanta en el lecho del río para atajar el agua, produciendo una elevación de su nivel que permite la derivación de ella, o bien para almacenar el agua regulando el caudal del río. Por el objeto para que están construidas, las presas se dividen en dos grandes grupos: 

1.- Presas de derivación. 

2.- Presas de embalse.

Presas de derivación, llamadas también azudes y presas de vertedero están dispuestas, preferentemente, para elevar el nivel del agua contribuyendo a crear el salto y siendo efecto secundario el almacenamiento del agua cuando lo requieran las necesidades de consumo. Normalmente, están dispuestas para que el agua vierta por encima de ellas mediante vertederos denominados también aliviaderos de coronación. 

Por el contrario, el objetivo preferente de las presas de embalse es el almacenamiento de agua para regular el caudal del río, siendo de efecto secundario la elevación del nivel del agua para producir de salto. Por lo general, no están dispuestas para que las aguas viertan por encima, sino que tienen construcciones laterales, denominados aliviaderos de superficie que sirve para devolver el agua excedente al cauce aguas abajo de la presa, cuando se ha llenado el embalse. En realidad, las presas tienen casi siempre una función mixta entre las dos anteriores. Se denominarán de derivación o de embalse dependiendo de cuál de ellas predomine.

2.- Canal de derivación. 

El canal de derivación se utiliza para conducir el agua desde la presa de derivación hasta las turbinas de la central. Cuando el salto es superior a unos 15 m conviene dar entrada a las aguas en la sala de turbinas por medio de tuberías forzadas y, para ello, debe preverse una cámara de presión (chimenea de equilibrio) donde termina el canal y comienza la tubería. En muchos casos, se suprime el canal de derivación y las tuberías forzadas se aplican directamente a las tomas de agua de la presa. 

Por lo general, y para evitar filtraciones en el terreno, los canales de derivación están revestidos interiormente de mampostería, hormigón en masa u hormigón armado. Los canales pueden realizarse en desmonte, es decir, excavando el terreno, a media ladera, o sea excavando la ladera por un lado y disponiendo un terraplén al otro lado y, finalmente, en terraplén, es decir, con obra de fábrica a ambos lados. Ésta última es la menos usual por ser la más costosa. 

En algunas ocasiones se recurre al canal en túnel (túnel) que no debe confundirse con la galería de presión, ya que en esta última la conducción de agua es a presión, mientras que en los túneles, el agua se desplaza por el propio desnivel del terreno, sin carga hidráulica. En ambos casos, túneles y galerías, se trata de conductos cerrados, mientras que el canal es abierto. 

En el origen del canal se dispone un conjunto de obras denominado toma de aguas, que permite el ingreso de las aguas en dicho canal. Las aberturas por donde entra el agua, situadas a una profundidad determinada bajo el nivel normal del embalse, están protegidas por rejillas, al igual que en el caso de los desagües de fondo, para evitar el paso de cuerpos extraños que podrían dañar la turbina si llegaran a ella. Estas rejillas cuentan con medios mecánicos para su limpieza. También pueden existir desarenadores previos a la toma de agua para sedimentar las partículas sólidas antes de entrar el agua en el canal o galería. 

Se denomina regulador a la disposición de cierre, cerca del comienzo del canal con la que puede regularse el paso de las aguas dentro de las posibilidades de su capacidad; por ejemplo, durante las riadas, hay que restringir la sección de paso de aguas del regulador para que no se eleve excesivamente el nivel de ellas en el canal. 

Como equipos significativos, figuran las correspondientes compuertas o ataguías, destinadas a interrumpir el paso de agua a través de las aberturas cuando las circunstancias lo exigen (parada de turbinas, descargos). A veces, el cierre de las compuertas no es total sino que sólo se trata de un cierre parcial para regular el caudal que entra en el canal.

3.- Chimenea de equilibrio. 

Al interrumpir con rapidez la corriente de un líquido que circula con cierta velocidad a través de un conducto, se producen fuertes variaciones de presión sobre las paredes interiores de éste y sobre el elemento que corta el caudal suministrado. Según la teoría de onda elástica, se produce un desplazamiento, a una velocidad determinada, de las variaciones de presión, hasta que el sistema se estabiliza. A este fenómeno transitorio se le denomina golpe de ariete. El golpe de ariete tiene efectos negativos tales como deformaciones, vibraciones, roturas, aplastamientos, etc. Cuanto mayor es la longitud de la tubería mayores son los efectos negativos del golpe de ariete sobre la misma por lo que es necesario dotarla de elementos que lo amortigüen. Uno de estos elementos es la chimenea de equilibrio.

Una chimenea de equilibrio es, en esencia, un pozo vertical o inclinado abierto por la parte superior situado normalmente en la zona de unión entre la galería y la tubería forzada (también pueden estar situadas después de la turbina, en la unión entre el tubo de aspiración y la galería o canal de desagüe). Cuando se produce un golpe de ariete positivo en la tubería junto a la turbina, encuentra menos resistencia a vencer en la chimenea y actúa sobre el agua de ésta, elevando su nivel, produciéndose una deceleración del agua en la tubería. En el caso de un golpe de ariete negativo, baja nivel de agua en la chimenea, originándose una aceleración del agua la tubería. Transforman la energía cinética del agua en energía potencial. De esta forma, evita los cambios de presión bruscos en la tubería.

4.- Tuberías de presión.

Tienen la misión de conducir el agua directamente desde el punto de alimentación establecido, como puede ser la toma de agua asentada en el propio embalse, una cámara de carga, una chimenea de equilibrio o un canal, hasta las turbinas instaladas en al central. En ellas se transforma la energía potencial del agua debido a su altura en energía de presión. Si el salto es inferior a 15 m. de altura, basta con un canal sin carga de presión.

En lo que se refiere a los materiales empleados para la construcción de la tubería, los más empleados son: 

1. Palastro. 

2. Uralita. 

3. Hormigón armado. 

4. Hormigón precomprimido. 

5. Galerías de presión.

Las tuberías de presión de palastro son muy empleadas pues pueden adaptarse fácilmente a las más altas presiones. Son más utilizadas las tuberías de palastro de acero que las de hierro, ya que las primeras tienen mayor resistencia y resultan más económicas que las de hierro. 

Generalmente, se montan al aire y apoyadas sobre macizos, casi siempre de hormigón en masa. En los puntos de cambio de rasante y de cambio de alineación se establecen apoyos fijos denominados anclajes y constituidos, por un macizo de hormigón reforzado interiormente por una estructura metálica. Algunas veces, se refuerzan las tuberías metálicas, por diversos procedimientos; estos refuerzos aumentan la resistencia de la tubería cuando se llega a un diámetro determinado que no conviene reducir para no aumentar excesivamente la velocidad del agua y los golpes de ariete. 

Las tuberías de uralita ( amianto - cemento ) se emplean saltos de poca potencia y alturas hasta 150 m. Son barata y, dentro de los límites citados anteriormente, son recomendables, ya que han dado buenos resultados 

Las tuberías de hormigón armado, se utilizan en casos de gran caudal y alturas de salto hasta unos 40 metros, cuando por las circunstancias de costo de adquisición y transporte de la tubería, resulta más económica la de hormigón. 

Las tuberías de gran diámetro se fabrican sobre el terreno y las de pequeño diámetro pueden fabricarse fuera de él aunque, en este caso, conviene que la fabricación se realice cerca de la obra para reducir los gastos de transporte.

Estas tuberías van apoyadas en el terreno mediante una solera apropiada, generalmente enterradas o semienterradas, casi nunca al aire. 

Las tuberías de hormigón precomprimido están constituidas por tubos de hormigón armado con una ligera armadura longitudinal de hierro, cuyo objeto es obtener una estructura resistente a los esfuerzos longitudinales que se presentan durante las maniobras de preparación. La presión hidráulica se resiste por medio de un hilo de acero arrollado en el tubo, lo que permite reducir notablemente el espesor del tubo sin que éste pierda resistencia. En tuberías de gran diámetro, que soportan elevadas presiones hidráulicas, generalmente, la hélice de acero se arrolla sobre una plancha de hierro que tiene por objeto la impermeabilización del tubo. Estas tuberías se montan en el terreno como las de hormigón armado corriente, es decir, enterradas ; las juntas de unión de los tubos han de ser especiales. 

Las galerías de presión están directamente excavadas en la roca utilizan para unir el embalse con la chimenea de equilibrio. Se construyen con escasa pendiente de ( 1 a 1000 ) y, como la chimenea de equilibrio absorbe totalmente los golpes de ariete, la galería de presión solamente esta sometida a algo más de la presión debida a la altura del nivel del embalse.

5.- Compuertas. 

Las compuertas se utilizan para cerrar las conducciones de agua ( canales - tuberías), así como para regular el caudal de agua en dichas conducciones. En los aprovechamientos hidroeléctricos, las compuertas se sitúan, como hemos visto, en las tomas de agua, en los desagües de fondo, en los canales de derivación, etc... Las compuertas utilizadas en todos los sitios indicados, son de las mismas características constructivas; únicamente hay que tener en cuenta que las compuertas sometidas a grandes presiones (por ejemplo, en las tomas de agua) habrán de ser de construcción más robusta que las compuertas que han de resistir pequeñas presiones (por ejemplo, en los canales de derivación abiertos).

En los aprovechamientos hidroeléctricos, es frecuente cerrar los vanos de paso de agua por medio de tableros de forma rectangular que se apoyan, en la parte inferior, sobre un umbral de piedra, madera y hierro, y en las partes laterales, sobre ranuras, generalmente verticales. Estos tableros están construidos de madera o de estructura acero laminado y al conjunto se le denomina compuerta deslizante; estas compuertas tienen apoyo continuo en todo su contorno sobre guarnición fija y son las que más garantías ofrecen de impermeabilidad. Resultan más económicas para bajas presiones y tamaños moderados pero requieren mayor esfuerzo para su movimiento que otros tipos de compuertas por lo que no se utilizan para grandes tamaños y presiones ya que e volumen y el coste de los mecanismos de accionamientos resultarían muy grandes. En las grandes compuertas se disponen, en el tablero móvil, dispositivos de rodadura que permiten disminuir el esfuerzo necesario para el accionamiento de la compuerta.

6.- Accionamiento de las compuertas. 

Para elevar una compuerta es necesario un esfuerzo que ha de ser superior al peso propio de la compuerta y a los rozamientos originados por la presión hidráulica; en las compuertas de rodadura y de segmento, el peso propio es mayor que el rozamiento producido por la presión hidráulica, por lo que la acción de dicho peso propio basta para provocar el descenso de la compuerta. En otro caso, ha de preverse también un accionamiento. 

Solamente las compuertas de pequeñas dimensiones pueden accionarse manualmente. Para ello, se utiliza un torno con eje de madera o hierro, accionado por dos manivelas y, muchas veces, provisto de engranajes. Otras veces se emplea un elevador de tornillo o husillo vertical.

Para las compuertas de mayor peso se utilizan varios dispositivos 

a) cremallera con rueda sencilla o varias ruedas. 

b) cremallera con accionamiento de engranaje y tornillo sin fin. 

c) torno de husillo horizontal. 

Para las grandes compuertas como son, por ejemplo, las instaladas en los aliviaderos de coronación de las presas de embalse, se utilizan exclusivamente dispositivos oleohidráulicos con servomotor, mandados por válvulas de gobierno manuales o eléctricas a distancia o, también, con mando totalmente automático. En caso de defectos tales como rotura de tuberías, embalamiento de las turbinas, etc... estos accionamientos están equipados con paro automático.

7.- Órganos de obturación ( Válvulas ). 

Los órganos de obturación denominados, en general, válvulas, se utilizan para abrir y cerrar el paso del agua por los conductos forzados. Según el empleo a que están destinados, los órganos de obturación pueden ser: 

1.- Órganos de seccionamiento, cuya misión es cerrar el paso del agua hacia las turbinas, cuando sea necesario. 

2.- Órganos de seguridad, que deben obturar el conducto, no solamente en el caso en que el caudal sobrepase el absorbido normalmente por la turbina, sino también, en caso de embalamiento de esta última. Estas válvulas están provistas, casi siempre, de dispositivos automáticos de cierre, que entran en acción cuando la velocidad del agua sobrepasa un valor máximo, fijado de antemano. 

Los órganos de obturación están frecuentemente provistos de un dispositivo para el mando a distancia del cierre. El accionamiento de la válvula puede provocarse desde un lugar cualquiera, aunque el caso más frecuente es que se realice desde el cuadro de distribución de la central, actuando la corriente eléctrica sobre un electroimán o sobre pequeños motores que, a su vez, actúan sobre el mando principal de la válvula, por medio de contadores. Además, debe preverse el mando manual en la inmediata vecindad de la válvula.

En las instalaciones hidroeléctricas se encuentran muchos tipos de órganos de obturación, que cumplen además funciones muy diferentes. Los más frecuentes son: 

1.-Válvulas de compuerta. 

2.- Válvulas de mariposa. 

3.- Válvulas esféricas. 

La elección del tipo más apropiado depende de las dimensiones, de la forma de la sección que se ha de obturar, de la presión, de la necesidad de una regulación de apertura parcial, etc. 

1.- Las válvulas de compuerta, como su nombre indica se accionan de la misma forma que una compuerta, es decir; por desplazamiento vertical de un tablero deslizante por unas guías. Las válvulas de compuerta se utilizan en canales abiertos, para el vaciado de fondo en los embalses, etc... 

2.- Las válvulas de mariposa se emplean especialmente como órganos de emergencia y de seguridad en el arranque de tuberías forzadas de centrales hidroeléctricas. En saltos de altura a media se adoptan también como órganos de cierre delante de las turbinas. En las válvulas de mariposa de pequeñas dimensiones, el accionamiento es manual: sea por volante o sea por contrapeso.

3.- Las válvulas esféricas. El principal inconveniente de las válvulas esféricas es que su cierre no es rápido, lo que puede ser fundamental en casos de emergencia. Se utilizan como órganos de seccionamiento y de seguridad y su accionamiento, como en los casos anteriores, puede ser manual o por servomotor.

8.- Cámara de turbinas. 

Se denomina cámara de turbinas al espacio destinado en una central hidroeléctrica para el alojamiento de las turbinas hidráulicas. 

Respecto a los tipos de turbinas empleadas, las más utilizadas son las Pelton, Francis y Kaplan, para desniveles grandes, medios y bajos, respectivamente. Los grupos (turbinaalternador) de mayor potencia son los de eje vertical, siendo los pequeños de eje horizontal. Los grupos utilizados en los bombeos modernos son los binarios, es decir, la turbina hace de bomba cambiando el giro del grupo y el alternador actúa como motor. 

Actualmente, en casi todos los saltos de agua, se utilizan turbinas en cámara cerrada, a la que afluye el agua procedente de las tuberías forzadas. Esta disposición, tiene la gran ventaja de que las tuberías pueden situarse en el lugar más conveniente, lo cual aminora los efectos de cimentación, canal de desagüe, etc... ya que a la tubería de presión, que une la cámara de presión con las turbinas puede dársele el trazado y longitud más adecuados. 

En cuanto a la disposición de las turbinas, puede ser vertical u horizontal. 

1) Turbinas de eje vertical. 

Ventajas: 

a) Posibilidad de montar los generadores por encima del nivel de agua, hasta la altura más conveniente, por pequeño que sea el salto. 

b) Economía de instalación.

Inconvenientes: 

a) Si la turbina ha de accionar un generador de eje horizontal, son necesarios engranajes de transmisión. b) Las cargas verticales correspondientes a las maquinas han de ser sostenidas por un soporte: cojinete de empuje. 

2) Turbinas de eje horizontal. 

Ventajas: 

a) Soportes cojinetes normales. 

b) Transmisión directa a ejes horizontales. 

c) Más fácil vigilancia porque todos los elementos están a la misma altura.

 

Inconvenientes: 

a) Instalación de mayor extensión superficial, por lo tanto más caras. 

b) El agua ha de reingresar al canal de desagüe a través de uno o más codos a 90°; por lo tanto, mayores pérdidas de carga. 

9.- Tubo de aspiración. 

El tubo de aspiración sirve de enlace entre la turbina y el desagüe y para aprovechar, además, el salto entre ambos elementos. Se construye de hormigón o de chapa de acero y ha de tener una sección variable para conseguir la máxima recuperación de la energía cinética del agua a la salida del rodete de la turbina.

En las turbinas Pelton no tiene importancia la recuperación de la energía existente a la descarga de la rueda y, además, entre el centro de la rueda y el nivel de agua del desagüe hay una distancia que representa una proporción muy pequeña de la altura total del salto. Pero en los restantes tipos de turbina (Francis, hélice y Kaplan), la velocidad de salida del rodete es elevada y el rendimiento con descarga libre sería muy bajo, por lo que se precisa realizar la recuperación correspondiente a la velocidad de descarga. 

El tubo debe ser lo más recto posible; pero cuando la instalación no lo permite sin gran coste de excavación, el tubo se encorva suavemente, desaguando horizontalmente, dando a la salida mayor dimensión a la luz horizontal que a la vertical y abocinándolo gradualmente para disminuir la velocidad residual. 

En las turbinas rápidas al salir el agua, animada de un movimiento giratorio, en la dirección del eje del rodete, se produce remolinos en los cambios de dirección que reducen la sección de desagüe del tubo. Con objeto de evitar este inconveniente, que reduce el rendimiento global de la instalación, se disponen hidroconos ideados para las turbinas de eje vertical. El más empleado es el hidrocono Moody.

10.- Canal de desagüe.

El canal de desagüe llamado también socaz, recoge el agua a la salida de la turbina para devolverla nuevamente al río en el punto conveniente. A la salida de las turbinas, el agua tiene todavía una velocidad importante y, por lo tanto, bastante poder erosivo y para evitar socavaciones del piso o paredes hay que revestir cuidadosamente el desemboque del agua de las turbinas. 

En saltos bajos, en los que conviene perder poco desnivel, el canal de desagüe ha de ser corto. En saltos de gran altura y, especialmente en aquéllos en los que el agua arrastra poco o ningún material sólido, el canal de desagüe puede ser de mayor longitud. 

11.- Casa de máquinas. 

En la casa de maquinas de una central hidroeléctrica, se montan los grupos eléctricos para la producción de la energía eléctrica, así como la maquinaria auxiliar necesaria para su funcionamiento. Las disposiciones adoptadas para las casas de máquinas son variadísimas y dependen de las circunstancias y condiciones del aprovechamiento hidroeléctrico.

Un criterio de clasificación es el siguiente: 

1.- Centrales al exterior. 

2.- Centrales subterráneas. 

Las centrales al exterior constan, esencialmente de una nave donde se instalan los grupos generadores y de uno o varios edificios adosados o anejos para la instalación de los transformadores, maquinaria auxiliar y aparatos de corte, protección y seguridad. Los edificios correspondientes se construyen, casi siempre, de hormigón en masa o armado, y a veces, de mampostería, piedra y ladrillo. Conviene que estas centrales estén lo más cerca posible del punto en que las aguas derivadas tengan que reingresar en el río aunque, debido a las condiciones del terreno y a otras circunstancias, esto no sea siempre posible. 

En los saltos obtenidos exclusivamente con las presas del embalse, lo más corriente es situar la casa de máquinas cerca de la presa y hacer la toma de agua desde ésta por tubería y a nivel suficientemente inferior al máximo del embalse, con objeto aprovechar el caudal almacenado en él para regular el consumo de energía de la central. Muchas veces, el edificio de la central forma conjunto con la presa. 

Si la casa de máquinas no puede situarse en la inmediata cercanía de la presa, lo mejor es situarla de forma que el canal de desagüe sea de corta longitud. Esta es la disposición adoptada por ejemplo en la central de Saucelle, sobre el río Duero. Esta constituida por 4 turbinas Francis, de eje vertical y potencia unitaria de 86500 Cv que accionan otros tantos generadores de 75000 KVA. La casa de maquinas esta situada en la ladera del río Duero, habiéndose excavado parte de ella en la roca viva. Las tuberías forzadas que conducen el agua hasta las turbinas, tienen 5,7 m. de diámetro.

Tecnología 

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. A diferencia de las otras energías renovables, la energía hidroeléctrica constituye una tecnología muy bien establecida. 

Para transformar la energía cinética y potencial del agua en energía mecánica de rotación se utilizan dispositivos denominados turbinas hidráulicas, las cuales, acopladas al eje de un generador eléctrico, le imprimen el movimiento de giro necesario para que éste produzca energía eléctrica. La tipología de las centrales hidroeléctricas es muy variada. Estas dependen de: 

• La altura útil del salto. 
• La capacidad de generación. 
• El tipo de tecnología. 
• La localización y tipo de presa, embalse, etc. 

Según el tipo de central las instalaciones hidráulicas pueden clasificarse fundamentalmente en: 

• Centrales de agua fluyente. 
• Centrales con embalse. 

Las centrales de agua fluyente aprovechan desniveles naturales del cauce de un río. Mediante una presa o un azud desvían parte del caudal del río por un canal de derivación hasta la llamada cámara de carga, donde está conectada la tubería forzada que conduce el agua con la mayor pendiente posible hacia el edificio de la central (figura 17.5), donde se encuentran las turbinas, los generadores eléctricos y demás aparatos de regulación y control. 

El agua, una vez cede su energía a la turbina, se evacua por un canal de descarga devolviéndola de nuevo al cauce del río. 

Estas centrales se caracterizan por disponer de un salto útil prácticamente constante, y un caudal utilizado por la turbina muy variable, dependiendo de la hidrología. Por tanto, en este tipo de aprovechamiento, la potencia instalada es función directa del caudal que pasa por el río. Las centrales con embalse son aprovechamientos hidroeléctricos que tienen la posibilidad de almacenar las aportaciones de agua de un río. 

El almacenamiento del agua se lleva a cabo mediante la construcción de un embalse o utilizando embalses construidos para otros usos, como riego o abastecmiento de poblaciones. Estas centrales pueden regular el caudal de agua que se envía a las turbinas con el propósito de adaptar la energía eléctrica producida a la demanda. En función del volumen de agua almacenado en el embalse, la regulación de la energía generada puede ser horaria, diaria o semanal (figura 17.6) 

Gracias a la capacidad de almacenamiento y regulación de este tipo de centrales algunas de ellas utilizan el exceso de energía producido por las centrales térmicas y nucleares (que funcionan a ritmo continuo, ya que no pueden fácilmente regular su generación), o la energía variable generada por parques eólicos, para bombear agua desde un depósito inferior al embalse situado aguas arriba y así almacenarla en forma de energía potencial (figura 17.7)

De forma general pueden señalarse los siguientes subsistemas componentes en una central hidroeléctrica: 

• Obra civil. 
• Turbinas hidráulicas y transmisiones mecánicas.
•  Generadores eléctricos. 
• Subsistema de regulación y control. 

La obra civil se compone de forma general de (figura 17.5): 

• Los elementos de retención (azudes y presas), destinados a retener el cauce de un río, y los elementos de seguridad para la evacuación de caudales, integrados por aliviaderos y compuertas. 
• Los canales de derivación, cuya función es conducir el caudal de agua derivado hasta una cámara de descarga, pueden ser a cielo abierto, enterrados o una conducción a presión. 
• La cámara de carga consiste en un depósito (mucho más pequeño que un embalse) ubicado en el otro extremo del canal. Estas cámaras alimentan a las tuberías forzadas. 
• Las tuberías forzadas son las encargadas de conducir el agua desde la cámara de carga o desde el embalse hasta la turbina. 
• El edificio central en cuyo interior se encuentran las turbinas, los generadores eléctricos y demás aparatos de regulación y control. Su ubicación requiere adecuados estudios topográficos, geológicosgeotécnicos y de accesibilidad. 

Un elemento esencial de una instalación hidroeléctrica es la turbina hidráulica. En cuanto al modo de funcionamiento, las turbinas se pueden clasificar en dos grupos: 

• Turbinas de acción. 
• Turbinas de reacción. 

Las turbinas de acción aprovechan la presión dinámica debida a la velocidad del agua en el momento de su acción en la turbina. Las turbinas de reacción aprovechan además la presión estática al trabajar en el interior de compartimentos cerrados a presión superior a la atmosférica. 

Dentro del primer grupo pueden señalarse las denominadas turbina Ossberger o Banki-Michell (también conocida como turbina de flujo cruzado o de doble impulsión), la turbina Turgo con inyección lateral y la turbina Pelton. 

La turbina Pelton constituye la turbina de acción más ampliamente utilizada. Consta de una rueda o rodete, que dispone en su periferia una especie de cucharas o álabes. El chorro de agua, dirigido y regulado por uno o varios inyectores, choca contra las cucharas en dirección tangencial al rodete y perpendicular a su eje de giro, que puede ser horizontal o vertical) provocando el movimiento de giro de la turbina (figura 17.8)

Este tipo de turbinas se suelen emplear en centrales hidroeléctricas que disponen de un gran salto (la altura mínima de agua debe ser de 25m.), independientemente de la variación de caudal. Estas turbinas suelen proporcionar rendimientos superiores al 90% en condiciones de diseño. 

Dentro del segundo grupo pueden mencionarse la turbina Francis y la turbina Kaplan. La turbina Francis es la turbina más comúnmente utilizada en las actuales centrales hidroeléctricas. En la turbina Francis, que actualmente puede presentar variedad de formas, el agua es impulsada a los álabes del rodete de manera perpendicular al eje de giro (que puede ser horizontal o vertical) y expulsada axialmente en dirección paralela a dicho eje gracias a la torsión que presentan los álabes (figura 17.9) Para orientar el agua hacia el rodete existe un distribuidor de álabes fijos o móviles, y para lograr la componente radial del flujo de agua a la entrada del rodete existe una cámara (que puede ser abierta o cerrada) con forma espiral. 

Para mantener la diferencia de presiones necesaria para la correcta operación de la turbina existe un tubo de salida o de aspiración. 

La turbina Francis se adapta muy bien para distintos saltos y caudales y presenta un rango de operación considerable. Estas turbinas se pueden encontrar en instalaciones con saltos de 2 metros o en instalaciones con saltos de 200 metros. 

El rendimiento de una turbina Francis depende del porcentaje de caudal de equipamiento, es decir del caudal máximo que puede enviarse a la turbina. En condiciones óptimas de operación este rendimiento puede ser superior al 90%. Asimismo, es necesario señalar el rendimiento de las turbinas de reacción aumenta con el tamaño de las mismas. 

Para transformar la energía mecánica de rotación de la turbina en energía eléctrica se utilizan generadores eléctricos. El generador puede ser de corriente continua (dinamo) o de corriente alterna (alternador). Estos últimos son los únicos que se utilizan. 

El alternador está compuesto de dos partes fundamentales: el rotor o inductor móvil, encargado de generar un campo magnético variable al girar arrastrado por la turbina y el estator o inducido fijo, en el que se genera la corriente eléctrica. Las máquinas eléctricas de corriente alterna típicamente utilizadas se clasifican en máquinas síncronas y máquinas asíncronas o de inducción. La mayor desventaja de los generadores síncronos es que necesitan de una batería de condensadores conectada a la salida, la cual compense la energía reactiva generada. Para la creación del campo magnético el generador asíncrono debe estar conectado a la red y tomar de ella la corriente. Los generadores síncronos necesitan que se les excite con una corriente continua, que se puede generar internamente (autoexitación) o con una dinamo auxiliar. 

En la mayoría de los diseños de centrales hidroeléctricas la velocidad de giro de la turbina es menor que la velocidad a la que debe girar el generador eléctrico. Por este motivo es necesario instalar una caja multiplicadora de la velocidad entre la turbina y el generador. 

Las centrales hidroeléctricas disponen de diversos dispositivos de regulación, control y protección adecuados al tipo de tecnología empleada y del funcionamiento previsto. Fundamentalmente controlan la turbina (caudal utilizado por las turbinas, regulación de potencia de centrales aisladas, etc.) y el generador (regulación de la tensión de generadores síncronos, batería de condensadores de grupos asíncronos, etc.). Las protecciones, que pueden ser mecánicas y eléctricas) de los diferentes subsistemas actúan cuando existe una anomalía en su funcionamiento. 

Actualmente existen en el mundo instalaciones hidroeléctricas cuya capacidad instalada se encuentra en el rango de unos pocos cientos de vatios (figura 17.10) a más de 10.000 MW (figura 17.11). En función de la potencia instalada las centrales hidroeléctricas se clasifican en centrales y minicentrales, asignándose a este segundo grupo aquellas centrales cuya potencia es igual o inferior a 10.000 KVA.

Costes

La energía hidroeléctrica constituye una tecnología muy conocida. Los sistemas de control del agua y los turbogeneradores para extraer la potencia constituyen tecnologías estándar. Las instalaciones existentes cubren un rango de potencia que abarca desde cientos de vatios a miles de megavatios. Sin embargo, a pesar de los datos disponibles, es muy difícil si no imposible generalizar todos los costes de las centrales hidroeléctricas. 

El coste de cada kilovatio-hora obtenido mediante un sistema hidroeléctrico depende del coste de la instalación, la cual debe amortizarse a lo largo de la vida; del coste de explotación; y de la energía producida, que depende en gran medida del caudal de agua en el emplazamiento (para una altura dada) 

El coste de la instalación depende fundamentalmente del coste de los siguientes elementos: Maquinaria (turbinas, generadores, multiplicadores, etc.), obra civil (accesos, embalses, canales, tuberías, edificaciones, etc.), sistema eléctrico (líneas eléctricas, transformadores, sistema de control, regulación y protección), e ingeniería y dirección. 

El coste dominante lo constituye la instalación, y una gran parte de este coste lo genera los costes de la obra civil los cuales varían notablemente de un lugar a otro. De media, la obra civil puede significar quizás dos tercios del coste de la instalación. Pero podría alcanzar el 80%, o solo el 25%, si la central puede hacer uso de presas existentes y embalses. 

Si se consideran los costes de la maquinaria como una cantidad fija para una capacidad de central dada, el costo de la instalación puede variar entre menos de la mitad y más del doble de la media. Este margen puede establecer la diferencia entre viabilidad o no viabilidad del proyecto. 

Los costos específicos de la instalación dependen de la capacidad instalada de la central. En la figura 17.12 se muestra una estimación de los costes específicos de la instalación para el caso de minicentrales hasta 8MW de potencia instalada.

La inversión necesaria para llevar a cabo la instalación de una minicentral hidráulica puede estimarse descompuesta en cuatro grandes partidas, cuyos porcentajes medios estimativos se reflejan en la figura 17.13

Los costes de explotación se desglosan en costes por alquiler de terrenos, costes de operación y mantenimiento (personal, repuestos y consumibles), costes de gestión y administración y costes de seguros e impuestos. Estos representan una muy pequeña cantidad comparados con los costes de inversión de la instalación. 

Un factor determinante cuando se pretende calcular el coste del kWh producido es el denominado factor de capacidad anual de la central, es decir, el porcentaje respecto de la potencia instalada en que opera la central. Ya que puede existir una gran diferencia, en cuanto a producción se refiere, entre la generación de la central funcionando constantemente a plena capacidad, y funcionando intermitentemente, usando una fracción de la capacidad instalada. Las centrales hidroeléctricas suelen operar con un factor de capacidad medio algo bajo (40%), si se compara con el de las centrales convenciones que utilizan combustibles fósiles o energía nuclear (60%-80%) 

En general, las centrales adecuadamente instaladas están sin duda produciendo la energía más barata de muchos países. En Escocia, por ejemplo, con una gran proporción de centrales hidroeléctricas, el coste medio del kWh producido es más o menos dos tercios del coste de todas las energías generadas en el Reino Unido. También ocurre algo similar en la mayoría de las centrales hidroeléctricas instalados en Estados Unidos.

Funcionamiento de una central hidroeléctrica convencional 

En la figura 2 se ha representado el esquema de una central hidroeléctrica convencional a pie de presa y las partes que la componen. Su funcionamiento se pasa a describir seguidamente.

• Embalse. 
• Presa de contención. 
• Entrada de agua a las máquinas (toma), con reja. 
• Conducto de entrada del agua. 
• Compuertas planas de entrada, en posición "izadas". 
• Turbina hidráulica. 
• Alternador. 
• Directrices para regulación de la entrada de agua a turbina.
• Puente de grúa de la sala de máquinas. 
• Salida de agua (tubo de aspiración). 
• Compuertas planas de salida, en posición "izadas". 
• Puente grúa para maniobrar compuertas salida.

El funcionamiento de la central representada en al figura 2 es, básicamente, el siguiente: gracias a una presa (2), ubicada en el lecho de un río, se acumula una cantidad de agua que forma un embalse (1). La energía potencial del salto generado se transforma posteriormente en energía eléctrica. Para ello, se sitúan en el paramento aguas arriba de la presa unas tomas de agua formadas por una bocina de admisión, protegida por una rejilla metálica (3), y por una cámara de compuertas que controla la entrada del agua a una tubería forzada (4). Normalmente, ésta atraviesa el cuerpo de la presa y tiene por objetivo llevar el agua desde las tomas hasta los equipos de la central eléctrica. El agua, a presión de la tubería forzada, va transformando su energía potencial en cinética, es decir, va adquiriendo velocidad. Al llegar a las máquinas, actúa sobre los álabes del rodete de la turbina (6), haciéndolo girar. El rodete de la turbina está unido por un eje al rotor del generador (7) que, al girar con los polos excitados por una corriente continua, induce una corriente alterna de media tensión y alta intensidad. Mediante transformadores, es convertida en corriente de baja intensidad y alta tensión. El transformador eleva la tensión de la energía eléctrica generada en el alternador (normalmente ente 6 y 20 Kv) hasta la tensión de la red de transporte (132, 220 o 440 Kv). La red eléctrica recibe la electricidad de las centrales generadoras y la transporta hasta los puntos de consumo. El agua, una vez que ha cedido su energía, es restituida al río, aguas abajo de la central a través del canal de desagüe (10). Normalmente, una central hidroeléctrica dispone de varios grupos turbina-alternador. El conjunto de éstos suele estar alojado en una sala de máquinas o edificio de la central propiamente dicho.

Por último, señalar que, actualmente, los aprovechamientos hidroeléctricos funcionan con muy poco personal, gestionándose desde los centros de control que poseen las propias centrales eléctricas. Existen para ello tres conceptos fundamentales: 

• Automatismo: se utiliza principalmente para saltos fluyentes. La potencia de los grupos se adapta al caudal que aporta el río, inyectando a la red toda la energía que se produce. Cuando la central se para por algún fallo recuperable, el arranque se produce automáticamente. Solamente es necesario personal para el mantenimiento normal de los equipos e instalaciones. 
• Telemando: se utiliza para aprovechamientos con regulación. La central funciona con las consignas que se envían desde el centro de control, el cual puede aumentar o disminuir la potencia de acuerdo con la demanda. La central sólo requiere personal para el mantenimiento de las instalaciones. 
• Telecontrol: desde el centro de control se conocen y adaptan en todo momento los parámetros de funcionamiento de la central

Ventajas e inconvenientes asociados a las centrales hidroeléctricas 

Las centrales hidroeléctricas permiten el aprovechamiento de una fuente de energía autóctona y con carácter renovable. 

Con respecto al sistema eléctrico, las ventajas de las centrales hidroeléctricas son varias: 

• Tienen unos costes de combustible nulos y unos costes de operación y mantenimiento bajos comparados con los de otros sistemas de producción de energía eléctrica. 
• Las centrales hidráulicas de pie de presa y los bombeos facilitan la regulación del sistema eléctrico, de modo que automáticamente se adapta la producción al consumo. Este método es muy simple y se basa en mantener constantes las revoluciones del conjunto turbina-alternador: Cuando la demanda instantánea aumenta, los generadores de estas centrales de regulación frecuencia-potencia tienden a frenarse porque les falta agua para producir la energía demandada; en ese momento el regulador de turbina se abre automáticamente aumentando el caudal de turbinado, manteniendo las revoluciones de la máquina y ajustando la potencia al consumo. Igualmente, cuando la demanda baja, la máquina que regula tiende a acelerarse, por lo que también instantáneamente el regulador se cierra, disminuyendo los caudales y las potencias. La velocidad de incremento y disminución de potencia en una máquina hidráulica es muy elevada, pasando en muy pocos segundos de la potencia mínima a la máxima, y viceversa. 
• Cuando se trata de levantar «un cero» de la red son las que van por delante, regulando y dando tiempo a la entrada de las centrales térmicas o nucleares, mucho más rígidas en la rapidez de aumento de potencia inyectada en la red. 
• Compensan la energía reactiva que introducen en la red algunos sistemas rígidos, como el eólico, y que gracias a ello permiten la utilización de estos nuevos sistemas de energía renovable. 
• Poseen una larga vida útil debido a que las máquinas hidráulicas son equipos que giran a muy pocas revoluciones. 
• Además, en el caso de la Península, donde gran parte de las precipitaciones son invernales, coincide la época de mayor generación hidroeléctrica con la de mayor demanda. Aunque en los últimos años en las zonas mediterránea y andaluza la época de mayor demanda es el verano debido al uso del aire acondicionado. 

En cuanto a los inconvenientes, desde un punto de vista de tecnología de generación de electricidad, pueden citarse: 

• Es difícil hacer predicciones a largo plazo de la energía producible, debido a varias causas: el caudal variable de los ríos, el efecto de los regadíos sobre los recursos hidráulicos y la rigidez del uso de muchos embalses. 
• La generación de energía hidroeléctrica suele estar alejada de los centros de consumo, lo que obliga a la construcción de líneas de transporte, provocando pérdidas de energía, con el correspondiente encarecimiento de la inversión y un impacto ambiental negativo. 

Desde un punto de vista medioambiental y del entorno, la generación de energía hidroeléctrica presenta ventajas tales como: 

• Se trata de una energía renovable que se genera sin consumo de combustibles fósiles y, por lo tanto, sin emisión de CO2. Se estima que cada Kwh producido en una central hidroeléctrica evita frente a una central de carbón la emisión media a la atmósfera de 1 Kg. de CO2 , 7 gramos de SO2 y 3 gramos de NOx . En este sentido, tanto en los países de la UE (entre los que se encuentra España) como en gran parte del resto de los países desarrollados se ha impulsado la utilización de las llamadas nuevas fuentes de energía renovable, entre las cuales – y junto con la solar, la eólica y la biomasa, fundamentalmente – se ha acordado incluir, a nivel internacional, la energía hidráulica, aprovechable a base de minicentrales. Las minicentrales son centrales hidráulicas de pequeña potencia, menos de 5 Mw en España y menos de 10 Mw en Europa, que tienen un ordenamiento administrativo y económico llamado de Régimen Especial. 
• La construcción de embalses permite la regulación de caudales y, por tanto, el mejor aprovechamiento de los recursos hídricos. Por ejemplo, en España, que es un país en el que menos de la mitad de su extensión se puede considerar como zona árida o semiárida, sólo el 8-9 % de las aportaciones naturales podrían aprovecharse si no existieran embalses de regulación, frente al 37 –47 % que puede utilizarse actualmente gracias a los 56.000 Hm 3 de capacidad de los embalses reguladores, de la que, aproximadamente el 40% corresponde a embalses construidos por empresas hidroeléctricas. Otros efectos positivos de los embalses son: 
• Regulación de los ríos. Permite la conservación de un caudal mínimo, incluso en épocas de estiaje. 
• Evitación de los efectos de las sequías. 
• Protección frente a avenidas. 
• Suministro de agua de abastecimiento a poblaciones. 
• Riego y producción agrícola. 
• Desarrollo económico a nivel local, regional y nacional. 
• Desarrollo de actividades turísticas y de ocio. 
• Puede llegar a mejorar la calidad del agua como consecuencia de la eliminación de las materias sedimentables de decantación, lo que facilita la utilización del agua para el abastecimiento de poblaciones. 
• La laminación de las avenidas evita inundaciones en los terrenos aguas abajo del embalse. 
• Los embalses de gran superficie pueden mejorar las condiciones de habitabilidad del entorno en zonas secas o semiáridas. 
• Embellecen la zona.

En cuanto a los inconvenientes, desde un punto de vista medioambiental: 

• La construcción de grandes presas genera efectos negativos en el entorno durante el periodo de construcción y después: inundación de tierras cultivables e incluso, de pequeños núcleos urbanos, desplazamientos de población, alteración del clima local (aumento de la humedad relativa debido a la evaporación).Esto provoca alteraciones de la flora y la fauna, pudiendo aumentar las bacterias y las algas, con la correspondiente modificación de la concentración de oxígeno. En centrales construidas en zonas tropicales, incluso se pueden llegar a generar focos infecciosos debido al aumento de la concentración de bacterias. 
• Las presas son obstáculos para especies de peces que han de remontar el río para desovar (salmones). 
• Los sedimentos se acumulan en el embalse , empobreciéndose de nutrientes el resto del río hasta la desembocadura. 

En general, el balance medioambiental es positivo.

Impacto ambiental 

La incidencia que las instalaciones de aprovechamiento hidroeléctrico pueden tener sobre el medio ambiente hay que analizarlos desde dos vertientes: a) Desde el punto de vista de los beneficios que supone producir energía eléctrica disminuyendo el consumo de combustibles fósiles y, por tanto, reduciendo los efectos negativos de éstos sobre el medio ambiente (emisión de CO2 y NOx, lluvia ácida, residuos tóxicos, etc.); b) desde el punto de vista de la afectación al medio ambiente. 

Entre las posibles alteraciones del medio físico que las instalaciones hidroeléctricas pueden generar durante la etapa de construcción y la etapa de explotación se encuentran: 

• La inundación de extensas zonas, con el consiguiente impacto ambiental. 
• Pérdidas de suelo agrícola, ganadero o/y forestal por erosión e inundación. 
• Cortes de vías de comunicación. 
• Reajustes de las corrientes de agua y los efectos asociados sobre la calidad y cantidad de agua y fauna acuática. 
• Reducción de la diversidad biológica. 
• Desaparición de especies animales por degradación o destrucción de su hábitat. 
• Alteraciones bioclimáticas locales. 
• El proceso de construcción en si mismo puede causar alteraciones generales, y aunque el periodo de edificación puede durar solo unos pocos años, el efecto sobre un ambiente frágil puede ser más prolongado. Incluso la presa en si misma puede ser objeto de preocupación, tanto por su impacto visual como por la posibilidad de su fallo catastrófico.

Situación actual 

La capacidad hidroeléctrica total instalada en el mundo es de aproximadamente 630GW. En Europa el aprovechamiento de los recursos hidráulicos representó en el año 1994 aproximadamente 299.000GWh. Francia es el país que lidera en Europa la producción de energía hidráulica, mientras que España ocupa el quinto lugar. 

A finales de 2002, la potencia total de las centrales mini-hidráulicas en la Unión Europea era de 10.500MW, de los que el 87% provenía de cinco Estados Miembros (Italia, Francia, España, Alemania y Suecia). Estas instalaciones tienen más de 40 años, por tanto, si se llevase a cabo un programa de renovación de las mismas podría alcanzarse la cifra de 12.000MW en el año 2010.