Calculadora de potencia hidroeléctrica (caudal y salto)
Potencia de una central o microcentral hidroeléctrica a partir del caudal y el salto (P = η·ρ·g·Q·H): potencia eléctrica en kW y hp, salto neto, energía anual, su valor y el tipo de turbina adecuado.
Cómo funciona
P = η × ρ × g × Q × H_neto (ρ = 1,000 kg/m³, g = 9.81 m/s²) · H_neto = H_bruto × (1 − pérdida en la tubería forzada) · energía anual = P × 8,760 h × factor de planta · estimación rápida: P(kW) ≈ 8.3 × Q(m³/s) × H(m) con 85%
El agua que cae lleva una energía potencial de ρ·g·H por metro cúbico, así que la potencia disponible es esa energía por el caudal. La turbina y el generador convierten la mayor parte —alrededor de 85–92% en centrales grandes y menos en las pequeñas— después de que la fricción en la tubería forzada se lleva unos pocos puntos del salto. La energía anual depende de cuánto tiempo del año hay caudal, expresado como factor de planta. Los saltos altos con poco caudal se adaptan a turbinas de acción (Pelton, Turgo); los medios a turbinas Francis; y los bajos con mucho caudal a turbinas Kaplan o de hélice.
Ejemplo resuelto
Un río que entrega 2 m³/s con un salto bruto de 50 m y 5% de pérdidas en la tubería tiene un salto neto de 47.5 m. La potencia hidráulica es 1,000 × 9.81 × 2 × 47.5 = 931.6 kW, y con 85% de eficiencia la central produce 791.9 kW (1,062 hp). Con un factor de planta del 50% son 3,468,465 kWh al año, que valen $277,477.20 a 0.08 por kWh. Para este salto conviene una turbina Francis o Michell-Banki.
Fuentes: US DOE — Types of hydropower turbines and how hydropower works · Wikipedia — Hydroelectricity (power calculation)
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la potencia hidroeléctrica?
P = η × ρ × g × Q × H. Con agua (1,000 kg/m³) y g = 9.81, la potencia en kW ≈ 9.81 × caudal (m³/s) × salto (m) × eficiencia. 1 m³/s que cae 10 m con 85% da unos 83 kW.
¿Importa más el salto o el caudal?
Ambos pesan igual: la potencia es proporcional a su producto. Un salto alto permite usar una turbina y una tubería pequeñas y baratas para la misma potencia, por eso los sitios de montaña son los preferidos para microcentrales.
¿Cuánta energía puede dar un arroyo pequeño?
Una microcentral con 20 L/s y 30 m de salto da unos 9.81 × 0.02 × 30 × 0.6 ≈ 3.5 kW, suficiente para una vivienda si funciona de forma continua.
¿Cuál es el factor de planta de la energía hidroeléctrica?
En el mundo ronda el 40–50%: las centrales se dimensionan para más que el caudal medio y la producción varía con la estación y las lluvias. Las de pasada en ríos estables pueden superar el 60%.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.