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Energía Hidroeléctrica: Una Fuente Renovable y Limpia - Prof. Pérez Cadena, Apuntes de Fundamentos de Física

Este documento explora la energía hidroeléctrica como una fuente renovable y limpia de energía. Se describe el proceso de generación de energía hidroeléctrica, se analizan sus ventajas y desventajas, y se presenta un análisis del potencial hidroeléctrico a nivel mundial y en méxico. El documento también incluye ejemplos de grandes centrales hidroeléctricas y datos sobre la capacidad instalada en méxico.

Tipo: Apuntes

2024/2025

Subido el 10/02/2025

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Resumen:
Introducción:
La energía hidroeléctrica es aquella que se obtiene al convertir la fuerza
del agua en electricidad. Para aprovechar esta energía, se construyen
grandes infraestructuras hidráulicas que maximizan el potencial de este
recurso renovable, limpio y natural.
Las centrales hidroeléctricas funcionan aprovechando la diferencia de
altura entre dos puntos de agua, lo que se conoce como "salto". El agua
se hace circular por un circuito hidráulico que atraviesa este desnivel, lo
que provoca que el agua gane velocidad a medida que su energía
potencial se convierte en energía cinética. La turbina se encarga de
transformar esta energía cinética en energía mecánica, que luego es
convertida en electricidad por un generador.
Este proceso permite generar electricidad de manera eficiente,
aprovechando un recurso natural y sin emitir contaminantes.
(Iberdrola)
Objetivo:
1.-Aprovechar el movimiento del agua y su energía potencial para poder
generar electricidad
2.-Valorar la eficiencia que brinda este tipo de energía renovable y su
eficacia a largo tiempo
3.-Analizar en donde es mas rentable tener plantas Hidroeléctricas, para
aprovechar las corrientes de agua,
4.- Apoyar al uso de energías renovables y sustentables
Marco teórico:
La energía hidráulica se produce por el almacenamiento de agua en
embalses y lagos a gran altitud. Si en un momento dado el agua se
desplaza a un nivel inferior de altura, esta energía potencial almacenada
se transforma en energía cinética y luego en energía eléctrica al pasar
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Resumen: Introducción: La energía hidroeléctrica es aquella que se obtiene al convertir la fuerza del agua en electricidad. Para aprovechar esta energía, se construyen grandes infraestructuras hidráulicas que maximizan el potencial de este recurso renovable, limpio y natural. Las centrales hidroeléctricas funcionan aprovechando la diferencia de altura entre dos puntos de agua, lo que se conoce como "salto". El agua se hace circular por un circuito hidráulico que atraviesa este desnivel, lo que provoca que el agua gane velocidad a medida que su energía potencial se convierte en energía cinética. La turbina se encarga de transformar esta energía cinética en energía mecánica, que luego es convertida en electricidad por un generador. Este proceso permite generar electricidad de manera eficiente, aprovechando un recurso natural y sin emitir contaminantes. (Iberdrola) Objetivo: 1.-Aprovechar el movimiento del agua y su energía potencial para poder generar electricidad 2.-Valorar la eficiencia que brinda este tipo de energía renovable y su eficacia a largo tiempo 3.-Analizar en donde es mas rentable tener plantas Hidroeléctricas, para aprovechar las corrientes de agua, 4.- Apoyar al uso de energías renovables y sustentables Marco teórico: La energía hidráulica se produce por el almacenamiento de agua en embalses y lagos a gran altitud. Si en un momento dado el agua se desplaza a un nivel inferior de altura, esta energía potencial almacenada se transforma en energía cinética y luego en energía eléctrica al pasar

por una central hidroeléctrica. La energía hidráulica se clasifica como una energía limpia (tema en discusión) y por tanto está considerada como una fuente de energía renovable con una participación mundial de un 71.1% con 970 GW como se puede apreciar en la figura 1. El potencial hidroeléctrico mundial factible, según la Agencia Internacional de Energía (AIE), es de 14 000 TWh/año (1.6 TW) *. Figura 1. Capacidad instalada de fuentes renovables en el mundo. Prueba fehaciente de lo anterior expuesto es que en el mundo existen regiones con un gran potencial hidroeléctrico, ejemplo de la magnitud de este potencial y de su explotación se ilustra con la tabla No. 1.

Figura 3. Hidroeléctrica Itaipú, Brasil/ Paraguay Figura 4. Central Hidroeléctrica Simón Bolívar, también llamada Represa de Guri En México se cuenta con una capacidad hidroeléctrica instalada de 11,603.40 MW que representa aproximadamente el 18.06 % de toda la energía eléctrica generada en el país y se estima que existe un potencial de 53,000 MW (datos de CFE y CRE, febrero 2012) y que en adición con el resto de las energías renovables aportan 14,324 MW representando un 22.3% del total de la generación de electricidad nacional (ver figura 4).

Figura 4. Capacidad instalada en fuentes Renovables, México. La meta del gobierno federal es alcanzar una capacidad instalada con tecnologías limpias del 35% para el año 2024, estimando que para el 2025 se incrementen 18,716 MW a la ya existente, liderada por una mayor participación de los sectores eólico (60.3%) e hidráulico (24.3%). En contraste con el mundo el porcentaje de participación de la capacidad instalada y el potencial de energía hidráulica en México es de aproximadamente 1.20 y 3.31 % respectivamente. A continuación se muestran las diez hidroeléctricas más grandes instaladas en México y su capacidad instalada Tabla No. 2. Hidroeléctricas mexicanas principales. De la tabla anterior destacamos la central hidroeléctrica La Yesca ubicada en el estado de Jalisco que es la más reciente de estos proyectos, cuenta con la segunda cortina más grande del mundo (208. m de altura) y tiene una capacidad instalada de 750 MW. Como complemento al párrafo anterior mencionamos que el potencial

Resultados: La energía hidráulica se obtiene del aprovechamiento de la energía cinética y potencial del agua. El potencial energético depende de varios factores, como la cantidad de agua y la altura desde la que cae. Un ejemplo de cálculo podría ser el siguiente: Potencial energético: = mgh Donde:

  • ( m ) es la masa del agua (kg)
  • ( g ) es la aceleración debida a la gravedad (9.81 , m/s^2)
  • ( h ) es la altura de caída (m) Duración La duración se refiere al tiempo durante el cual la planta hidroeléctrica puede generar energía. Esto depende de factores como el flujo constante de agua y la capacidad de almacenamiento de la presa. Resultado (Número) y Conclusión del Resultado Supongamos que tenemos una masa de agua de (10,000 , kg) y una altura de (50 m.) Potencial Energético = 10,0009.8150 = 4,905,000 Joules 4.905 , MJ Conclusión: En conclusión, la energía hidroeléctrica es una fuente renovable y limpia de gran potencial, que se genera aprovechando la fuerza del agua en movimiento. Su funcionamiento se basa en la conversión de la energía potencial del agua en energía cinética, y posteriormente en energía eléctrica a través de turbinas y generadores. A nivel mundial, la hidroeléctrica representa una parte significativa de la producción energética, con países como China y Brasil destacándose por su capacidad instalada. En México, aunque el país tiene un considerable potencial hidroeléctrico, aún está lejos de explotar su totalidad, pero se están llevando a cabo

esfuerzos para incrementar su participación en la matriz energética. Sin embargo, a pesar de los beneficios evidentes, como su carácter renovable y la contribución a la reducción de emisiones contaminantes, también existen desafíos asociados con la construcción de grandes presas y embalses, los cuales pueden generar impactos ambientales y sociales negativos. Por lo tanto, la energía hidroeléctrica se presenta como una opción clave para avanzar hacia la transición energética y la independencia de los combustibles fósiles, siempre que se gestione de manera responsable, minimizando sus efectos adversos sobre los ecosistemas y las comunidades. El futuro de esta fuente de energía dependerá de una planificación cuidadosa y la implementación de tecnologías que optimicen su eficiencia y reduzcan sus impactos. APA: https://www.iberdrola.com/sostenibilidad/que-es-energia-hidroelectrica Fundamentals of Physics de David Halliday, Robert Resnick y Jearl Walker. Este libro cubre conceptos básicos de física, incluyendo energía potencial y cinética. Hydraulic Energy - Wikipedia: Artículo detallado sobre la energía hidráulica. Principles of Hydraulic Engineering Systems de Robert J. Houghtalen, A. Osman Akan y Ned H. C. Hwang. Referencias http://www.energiahidraulica.com/ Http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_Acer cadeCFE/Estadisticas/Paginas/Generacion. aspx h t t p : / / www. ene r g i a s renovables.com/articulo/el-70-del-potencial hidroelectrico-mundial- continua-20120912 http://www.promexico.gob.mx/es_us/prome xico/Renewable_Energy http://www.evwind.com/2011/05/31/la potencia- hidroelectrica-mundial-podria triplicarse/