Cálculo fácil de la energía que podemos obtener de un salto de agua

En este blog trabajamos aportando diversa información que permita obtener datos realistas de las formas que tenemos para mejorar la productividad. La energía es cada vez más costosa y ello conlleva a una pérdida de competitividad constante de las empresas que la utilizan de forma intensiva. Uno de los aprovechamientos que podemos encontrar en algunas ocasiones es el hidroeléctrico a pequeña escala.

Pero antes de embarcarnos en un proyecto de generación es esencial inspeccionar el lugar propuesto y calcular la cantidad de energía eléctrica disponible. Los dos factores vitales a considerar son el caudal y la altura de la corriente del río. El caudal es el volumen de agua que puede capturarse y redirigirse para hacer girar el generador de la turbina, y la altura es la distancia que el agua caerá en su camino al generador. Cuanto mayor es el caudal y la altura desde la que cae el agua más energía estará disponible para su conversión a electricidad. Doblando el caudal y doblamos la potencia, y doblando la altura doblaremos la potencia nuevamente.

Los sitios de baja altura tienen una altura inferior a 10 metros. En este caso necesitamos tener un buen volumen de agua si deseamos generar bastante electricidad. Un sitio alto tiene una altura superior a 20 metros. En este caso conseguiremos bastante energía sin tener un gran caudal, debido a que la gravedad nos dará un impulso a la energía.

La ecuación clave es la siguiente:

Potencia = Altura x Caudal x Gravedad

Donde la potencia se mide en vatios, la altura en metros, el caudal en litros por segundo, y la aceleración debida a la gravedad en metros por segundo por segundo.

La aceleración debida a la gravedad es aproximadamente 9,81 metros por segundo por segundo – es decir, cada segundo que un objeto cae, su velocidad se incrementa en 9,81 metros por segundo (hasta que golpea a su velocidad terminal.

Por lo tanto es muy simple calcular cuanta energía hidroeléctrica podemos generar.

Imaginemos que tenemos un caudal de 20 litros por segundo con una altura de 12 metros. Si ponemos estas cifras en la ecuación obtenemos:

12 x 20 x 9,81 = 2 354 vatios

Eficiencia eléctrica

Los generadores de turbinas hidroeléctricas son una tecnología muy eficiente comparada con los generadores de turbinas eólicas y paneles solares.

Pueden esperarse eficiencias de alrededor del 70 %. Eso quiere decir que el 70 % de la energía hidráulica del agua fluyendo puede convertirse en energía mecánica haciendo girar al generador de la turbina. El 30 % restante se pierde. La energía es nuevamente perdida al convertir la energía mecánica en energía eléctrica, así que al final del proceso podemos esperar que la eficiencia del sistema completo sea de alrededor de un 50 – 60 %.

En nuestro ejemplo previo donde se obtuvo una potencia de 2,3 kW – podemos esperar generar alrededor de 1,1 – 1,4 kW de electricidad.

Estos mismos cálculos son válidos para planificar tanto el proyecto hidroeléctrico más pequeño como el sistema hidroeléctrico de la presa de las Tres Gargantas.