Este documento describe los principios básicos de los embalses para generación de energía hidroeléctrica. Explica que los embalses almacenan agua a diferentes niveles y que la energía se produce cuando el agua es liberada a través de turbinas. También cubre conceptos clave como caudal, potencia, energía y el balance de un embalse, que equilibra las entradas y salidas de agua para mantener un nivel adecuado. Finalmente, presenta tres ejemplos numéricos para ilustrar cómo calcular cambios en el nivel

1. Embalses

2. Embalse la Miel. Fuente: Propia

3. Nivel del Embalse (H)
Nivel de agua de superficie libre
Potencia
Eléctrica (N):
Proveniente de la
potencia de turbinar
el agua
Esquema general de un embalse de generación de energía. Fuente: Ealo A. ISAGEN.

4. Fuente:ISAGEN. Central San Carlos ISAGEN 1240
MW
61,67 millones de metros cúbicos, de los cuales
53,21 millones de metros cúbicos son de embalse
útil
Esta central generaría 2.400 MW a partir de
diciembre de 2018
20 millones de m3 de volumen
Hidroituango. Fuente: https://www.bluradio.com/medellin/en-julio-iniciara-llenado-de-hidroituango-167309
Proyecto Porce II. Fuente: https://grc=eQTivSAwEhmokM:
142.7 millones de metros cúbicos
(Mm3), 405 MW
405000000 W
4,050,000.00 bombillas de 100 W durante una hora
Una bombilla de
100 W consume
100 W h

5. Caudal y Energía
𝑃 = 𝛾𝑄ℎ 𝜂
P=Potencia [W]
𝛾=Peso específico del agua [
𝑁
𝑚3]
Q=caudal
𝑚3
𝑠
h=altura
𝜂= eficiencia (adimensional)
𝑊 =
𝑁
𝑚3
𝑚3
𝑠
𝑚
Energía = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 x tiempo
𝑊ℎ =
𝑁
𝑚3
𝑚3
𝑠
𝑚 ℎ
𝐸 = 𝛾𝑄ℎ 𝜂 t
𝑄 =
𝐸
𝛾ℎ 𝜂 t
Factor de conversión (F.C)
ejemplo:
F.C= 0.012*h-1.01
[MWh/m3/s]
Depende de las
características
propias de cada
central

6. Cadena del oriente
Antioqueño

7. Balance en un embalse
Ecuación fundamental del balance:
I-O=dS/dt
Para operar un embalse se aplicará
la ecuación del balance. Las
entradas y las salidas estarán
dadas por la escala temporal a la
que se realice la operación

8. EJEMPLO 1:
Para un embalse dado, se desea calcular cual fue el
volumen que tuvo el embalse al final del 2014. Para esto
se tienen las series de caudal promedio mensual del río
que aporta al embalse. Adicionalmente se saben los
caudales promedio mensuales turbinados desde el
embalse. Y los datos de precipitación y
evapotranspiración para este año registrados en la zona.
La curva presentada corresponde con el área del espejo
del agua, en función del volumen del embalse. El
volumen máximo es de 571 millones de m3. El volumen
inicial en el mes de enero fue de 500 Millones de m3.
Precipitación
registrada
2014[mm]
Evapotranspiración
regsitrada 2014
[mm]
E 200 60
F 220 68
M 216 64
A 240 58
M 242 54
J 204 68
J 216 64
A 206 62
S 210 58
O 228 56
N 246 57
D 220 62
Caudal promedio
diario mensual
(m3/s) año 2014
Caudal Turbinado proemdio
mensual (m3/s)
E 20 25
F 21 25
M 19 25
A 23 30
M 28 30
J 21 25
J 18 25
A 19 25
S 22 25
O 24 30
N 27 30
D 21 25
𝑦 = −1 ∗ 10
− 16 𝑥2 + 10
− 7 𝑥 − 13.575

9. Si en un embalse dado, la cota a las 24 horas del día anterior
fue de 310 m.s.n.m, cual será la cota del embalse a las 3 am?.
En la tabla se presentan el caudal promedio esperado cada
hora y la energía programada para generación. Para esta
central el factor de conversión es: F.C= 0.012*h-1.01 [MWh/m3/s].
Ejemplo 2:
Afluencia al
embalse m3
/s
Energía MWh
861.716 819
849.129 630
1033.581 630
1049.293 630
932.708 520
878.594 520
825.327 520
798.955 630
794.857 630
𝑦 = 0.3991𝑥2 − 156.19𝑥 + 13076
𝑦 = −7 ∗ 10−7𝑥2 + 0.0152𝑥 + 272.49

10. Ejemplo 3:
2) Para los mismos datos del ejemplo anterior, suponga que el nivel al
inicio del día es de 310,24. Si el nivel máximo es en la cota 312 m.s.n.m,
¿Cuál es la evolución del embalse durante las primeras 6 horas del
día?.
Suponga ecuación del vertedero: 𝑄 = 280ℎ0.622
,donde h= Cota-310.25