Energía hidráulica para niños

La energía hidráulica, también conocida como energía hídrica o hidroenergía, es la energía que se obtiene del movimiento del agua. Se aprovecha la fuerza del agua en ríos, cascadas o mareas para generar energía.

Desde hace muchos siglos, las personas han usado la energía del agua. Por ejemplo, la corriente de un río podía mover una rueda con palas. Esta rueda, a su vez, hacía funcionar molinos para moler granos o batanes para trabajar telas.

Esta energía se considera un tipo de energía renovable porque no produce contaminación directa. Sin embargo, algunas personas creen que la construcción de grandes represas puede afectar el ambiente. Esto se debe a que las represas pueden inundar grandes áreas y cambiar el flujo y la calidad del agua de los ríos.

Historia de la Energía Hidráulica

Un pistón de agua del Nongshu de Wang Zhen (fl. 1290-1333)

Saint Anthony Falls, Estados Unidos; la energía hidráulica se utilizaba aquí para moler harina.

Molino de mineral impulsado por agua, finales del siglo XIX.

La idea de usar la energía del agua es muy antigua. Hay señales de que los griegos antiguos ya la conocían. También en China, por la misma época, se usaban ruedas de agua. Las primeras ruedas y molinos de agua se encontraron en el Cercano Oriente, hace más de 2.400 años.

En el Imperio Romano, los molinos de agua eran comunes. El molino de Barbegal, en lo que hoy es Francia, tenía 16 ruedas de agua. Podía procesar hasta 28 toneladas de grano al día. Los romanos también usaban la fuerza del agua para cortar mármol, como en el aserradero de Hierápolis.

En China, durante la dinastía Han (202 a.C. - 220 d.C.), se usaban martillos y fuelles impulsados por agua. El ingeniero Du Shi, alrededor del año 31 d.C., aplicó la fuerza de las ruedas de agua para forjar hierro.

Otro uso antiguo de la energía hidráulica fue en la minería. Se usaba la fuerza del agua para extraer minerales. Este método se usó en las minas de oro de Dolaucothi en Gales, desde el año 75 d.C. Más tarde, se desarrolló en España y en Gran Bretaña.

Avances en la Edad Media y el Siglo XIX

Durante la Edad de Oro del islam (siglos VIII al XIII), la energía hidráulica se desarrolló mucho. Se usaron molinos industriales de todo tipo, como batanes, molinos de papel y aserraderos. Los ingenieros musulmanes también usaron turbinas de agua y engranajes en los molinos. Además, fueron pioneros en usar presas para dar más energía a los molinos.

El ingeniero musulmán Al-Jazari (1136-1206) describió muchos aparatos impulsados por agua. Entre ellos había relojes y dispositivos para subir agua de ríos o estanques.

En el siglo XIX, el ingeniero francés Benoît Fourneyron creó la primera turbina hidráulica. Este invento se usó en la central de las cataratas del Niágara en 1895. El ingeniero inglés William Armstrong construyó la primera central eléctrica privada en su casa en Inglaterra.

La Revolución Industrial aumentó la demanda de energía. Al principio, el agua fue la principal fuente de energía para inventos como el telar de Richard Arkwright. Aunque el vapor se hizo más popular, la energía hidráulica siguió usándose para operaciones más pequeñas.

En 1848, el ingeniero James B. Francis mejoró los diseños de turbinas. Creó una turbina muy eficiente, la turbina de reacción Francis, que todavía se usa hoy. Más tarde, Lester Allan Pelton desarrolló la rueda Pelton, una turbina de alta eficiencia para corrientes de agua con mucha altura.

¿Cómo se Transforma la Energía Hidráulica en Electricidad?

Rotor de palas en un pequeño curso de agua.

La principal forma de usar la energía hidráulica hoy es para producir electricidad. Esto se hace en las centrales hidroeléctricas. Estas centrales se construyen donde hay muchas lluvias y el terreno tiene desniveles.

El agua de los ríos, que viene de la lluvia o del deshielo, tiene energía. Cuando el agua cae de un nivel a otro, se hace pasar por una turbina hidráulica. La turbina gira y transmite esa energía a un alternador. El alternador es el que convierte la energía en energía eléctrica.

Existen diferentes maneras de aprovechar esta caída de agua:

• Se puede desviar el agua de un arroyo por una tubería cerrada. Al final de la tubería, una turbina aprovecha la fuerza del agua.
• Otra forma es construir una pequeña represa en el río. Parte del agua se desvía por un canal con menos pendiente. Más adelante, el agua ha ganado altura y se deja caer por una tubería a una turbina especial.

Ventajas y Desventajas de la Energía Hidráulica

Esquema de una bomba tipo ariete hidráulico.

Ventajas de la Energía Hidráulica

• Gran eficiencia: Produce mucha energía.
• Casi inagotable: Como el agua sigue un ciclo natural (lluvia, ríos, etc.), esta energía es casi infinita.
• Energía limpia: No produce gases contaminantes mientras funciona.

Además, las represas que se construyen para generar energía hidráulica tienen otros beneficios:

• Permiten guardar agua para actividades recreativas, como deportes acuáticos.
• Sirven para regar cultivos.
• Ayudan a controlar las inundaciones en épocas de mucha lluvia, regulando el caudal del río.

Beneficios Económicos de la Hidroenergía

Una gran ventaja de la energía hidráulica es que no necesita combustibles como petróleo o carbón. Esto significa que el costo de operar una central hidráulica no cambia con los precios de estos combustibles. Tampoco hay que importar combustibles de otros países.

Las centrales hidráulicas suelen durar mucho tiempo, incluso más de 50 años. Sus costos de operación son bajos porque están muy automatizadas y necesitan pocas personas para funcionar.

Como no queman combustibles, las centrales hidráulicas no producen dióxido de carbono directamente. Se produce muy poco dióxido de carbono durante su construcción, pero es mucho menos que lo que emitiría una central que quema combustibles.

Presa de las Tres Gargantas (en el río Yangtsé en China), la central hidroeléctrica más grande del mundo. Genera 22.5 GW, pero afectó a más de 1.900.000 personas e inundó 630 km².

Desventajas de la Energía Hidráulica

• Grandes inundaciones: La construcción de represas grandes puede inundar vastas áreas de terreno. Esto puede significar la pérdida de tierras fértiles y afectar los ecosistemas, dependiendo del lugar.
• Impacto en la naturaleza: Las represas pueden dañar los ecosistemas acuáticos. Por ejemplo, pueden afectar a peces que necesitan migrar para reproducirse. Se buscan soluciones, como las "escaleras para peces".
• Cambios en el río: Cuando las compuertas de una represa se abren y cierran, el flujo del río puede cambiar mucho. Esto altera los ecosistemas del río.
• Dependencia del clima: Pueden verse afectadas por sequías o fenómenos climáticos extremos.

Soluciones para Reducir el Impacto

Desde la segunda mitad del siglo XX, ha crecido la preocupación por el ambiente. Los gobiernos y las organizaciones internacionales ahora exigen que los grandes proyectos hidroeléctricos incluyan medidas para proteger el ambiente.

Hoy en día, estas medidas de protección ambiental son una parte esencial de todos los proyectos. Los costos de estas medidas se incluyen en el costo total del proyecto.

Capacidad Hidroeléctrica Mundial

Cuota mundial de energías renovables (2008)

Tendencias en los cinco principales países productores de hidroelectricidad

La energía hidroeléctrica es muy importante a nivel mundial. En 2015, generó el 16.6% de toda la electricidad del mundo. También produjo el 70% de toda la electricidad que viene de fuentes renovables.

Más de 150 países producen energía hidroeléctrica. La región de Asia y el Pacífico generó el 32% de la hidroelectricidad global en 2010. China es el mayor productor, con 721 teravatios-hora en 2010. Esto representa cerca del 17% de la electricidad que usa China.

Países como Brasil, Canadá, Nueva Zelanda, Noruega, Paraguay, Austria, Suiza y Venezuela obtienen la mayor parte de su electricidad de la energía hidroeléctrica. Paraguay produce el 100% de su electricidad de represas y exporta el 90% a Brasil y Argentina. Noruega produce entre el 98% y el 99% de su electricidad de fuentes hidroeléctricas.

Una central hidroeléctrica no siempre funciona a su máxima potencia todo el año. La relación entre la energía promedio anual y la capacidad máxima instalada se llama "factor de capacidad".

Los diez países mayores productores hidroeléctricos en 2020.

País	Producción hidroeléctrica anual (TWh)	Capacidad instalada (GW)	Factor de capacidad	% de la producción mundial	%en generación de electricidad doméstica
China China	1232	352	0.37	28.5 %	17.2 %
Brasil Brasil	389	105	0.56	9.0 %	64.7 %
Canadá Canadá	386	81	0.59	8.9 %	59.0 %
Estados Unidos	317	103	0.42	7.3 %	7.1 %
Rusia Rusia	193	91	0.42	4.5 %	17.3 %
India	151	49	0.43	3.5 %	9.6 %
Noruega Noruega	140	33	0.49	3.2 %	95.0 %
Japón Japón	88	50	0.37	2.0 %	8.4 %
Vietnam Vietnam	84	18	0.67	1.9 %	34.9 %
Francia	71	26	0.46	1.6 %	12.1 %

Capacidad instalada de energía hidroeléctrica (MW)

#	País	2020
1	China	370 160
2	Brasil	109 318
3	Estados Unidos	103 058
4	Canadá	81 058
5	Rusia	51 811
6	India	50 680
7	Japón	50 016
8	Noruega	33 003
9	Turquía	30 984
10	Francia	25 897
11	Italia	22 448
12	España	20 114
13	Vietnam	18 165
14	Venezuela	16 521
15	Suecia	16 479
16	Suiza	15 571
17	Austria	15 147
18	Irán	13 233
19	México	12 671
20	Colombia	12 611
21	Argentina	11 348
22	Alemania	10 720
23	Pakistán	10 002
24	Paraguay	8 810
25	Australia	8 528
26	Laos	7 376
27	Portugal	7 262
28	Chile	6 934
29	Rumania	6 684
30	Corea del Sur	6 506
31	Ucrania	6 329
32	Malasia	6 275
33	Indonesia	6 210
34	Perú	5 735
35	Nueva Zelanda	5 389
36	Tayikistán	5 273
37	Ecuador	5 098

Galería de imágenes

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  Rotor de palas en un pequeño curso de agua.

Ver También

Véase también

En inglés: Hydropower Facts for Kids