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Energía

Centrales versátiles

El reaprovechamiento del agua en una usina hidroeléctrica mejora el suministro y la provisión de electricidad en la ciudad de São Paulo y en la zona de Baixada Santista

Usina Henry Borden: el agua desciende 720 metros para generar energía en la localidad de Cubatão

EmaeUsina Henry Borden: el agua desciende 720 metros para generar energía en la localidad de CubatãoEmae

La central hidroeléctrica Henry Borden, ubicada en la falda de Serra do Mar, en la localidad paulista de Cubatão, constituye una importante fuente generadora de energía eléctrica. Mediante tuberías, capta agua de la cuenca del río Das Pedras, que se interconecta con la represa Billings, en la Zona Metropolitana de São Paulo, a 720 metros de altura, para mover el conjunto de turbinas proyectado para generar energía de hasta 880 megavatios (MW) de potencia. No obstante, este emprendimiento opera desde la década de 1990 sólo parcialmente, pues la captación del agua es limitada, fundamentalmente debido a la prohibición de reversión continua de las aguas de los ríos Tietê y Pinheiros hacia la represa Billings. Para permitir un aprovechamiento mayor de la central, el ingeniero civil Sadalla Domingos, docente del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP), propone la transformación de la usina Henry Borden en una hidroeléctrica reversible. Esta posibilidad ya ha sido debatida en Brasil: al final del año pasado, la estatal Electronorte (Centrales Eléctricas del Norte de Brasil), una de las subsidiarias de Electrobras, reunió en Brasilia a 235 expertos de Brasil, Portugal, Francia, Alemania y Austria y discutió aspectos regulatorios y económicos relacionados con esos emprendimientos.

Además de la presa principal (superior), las centrales hidroeléctricas reversibles tienen un segundo lago (inferior), ubicado después de la casa de máquinas donde se genera la energía eléctrica. De día, durante el período de mayor consumo energético, la central hidroeléctrica utiliza agua del reservorio superior para generar electricidad, tal como cualquier otra central, y la almacena en el inferior, una etapa inexistente en usinas no reversibles. Por la noche, cuando cae el consumo, bombea parte del agua que pasó por las turbinas nuevamente hacia el reservorio superior. Así se establece una especie de circuito cerrado, con reaprovechamiento continuo del agua.

En la actualidad son más de 127 mil MW que se generan en centrales reversibles en el mundo, el equivalente al potencial de nueve usinas del tamaño de Itaipú, que tiene una capacidad de generación de 14 mil MW. “Estados Unidos, Japón, China, Italia y Francia son los países líderes en este tipo de emprendimientos, creados alrededor del año 1890 en Europa”, informa el ingeniero Carmo Gonçalves, responsable del área de tecnología de Electronorte y experto en centrales hidroeléctricas reversibles. Brasil cuenta tan sólo con dos centrales hidroeléctricas de este género, de pequeño porte, ambas sobre el río Pinheiros: la usina Traição, con 22 MW, y la central Pedreira, con 108 MW.

Durante el Seminario Técnico sobre Centrales Hidroeléctricas Reversibles en el Sector Eléctrico Brasileño, realizado en Brasilia en 2014, se presentó el único estudio vasto sobre el potencial de esta fuente de energía en Brasil. “La Compañía Energética de São Paulo [Cesp] realizó un trabajo de inventario previo a comienzos de los años 1980, en el cual demostró que el potencial técnico de este tipo de emprendimientos en el estado de São Paulo era de alrededor de 200 mil MW”, destaca el ingeniero civil Paulo Sérgio Franco Barbosa, docente de la Facultad de Ingeniería Civil, Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Campinas (Unicamp). “Aunque no hayan sido realizados estudios de factibilidad económica para la implantación de las centrales reversibles –lo cual puede reducir esa estimación–, el potencial es grande.”

070-073_Hidrelétrica_236El ingeniero explica que una de las principales ventajas de las centrales reversibles reside en su aporte al sistema eléctrico del país, que funciona de manera interconectada. “Esas usinas podrían suministrar una mayor potencia al sistema en el horarios pico, evitando así oscilaciones de voltaje y frecuencia en la red, que ocasionan a menudo caídas del suministro”, explica Franco Barbosa. Asimismo, ese tipo de hidroeléctricas pueden dar soporte a la expansión de fuentes renovables intermitentes de energía, compensando los períodos de ausencia o disminución de la generación eléctrica por falta de luz solar (en días nublados y durante el período nocturno) o viento en la producción de las centrales solares y eólicas, cada vez más utilizadas en el país. “Por estos motivos, las hidroeléctricas reversibles son ventajosas aun cuando su balance energético sea negativo al consumir más energía –para hacer funcionar la estación de bombeo– que generando”, comenta el profesor de la Unicamp. A su vez, éste informa que el balance energético negativo que exhiben las centrales reversibles se ubica entre el 15% y el 25%. Según el investigador, el gran desafío para su inserción en el Sistema Interconectado Nacional (SIN) es el establecimiento de bases regulatorias y de su factibilidad económica.

Factibilidad y adecuaciones
“La transformación de la central Henry Borden en una hidroeléctrica reversible permitiría el uso pleno de su capacidad y generaría un ahorro de hasta 7.500 litros de agua por segundo de la represa Billings, mejorando así el abastecimiento de la región metropolitana de São Paulo”, afirma Sadalla, autor de la propuesta. “Es una solución importante para el momento actual, de crisis de abastecimiento, y resolvería un antiguo conflicto en ese sistema, entre generación de energía y suministro de agua”. La propuesta se presentó en junio y agosto en la Poli-USP y en el Instituto de Investigaciones Tecnológicas (IPT) y fue recibida por la Empresa Metropolitana de Aguas y Energía (Emae), un organismo del gobierno del estado de São Paulo responsable por la operación y el mantenimiento de la usina Henry Borden. “El proyecto parece ser interesante, pero se requieren estudios que comprueben su factibilidad económica, técnica, institucional y ambiental”, afirma el ingeniero mecánico Fernando José Moliterno, gerente del Departamento de Planificación e Ingeniería de la Emae. Para Sadalla, el costo y los beneficios de tornar reversible a la central Henry Borden dependerán de un detallado plan ambiental, económico y de ingeniería.

De acuerdo con la propuesta del investigador de la USP, sería necesario hacer dos adecuaciones principales para transformar en una hidroeléctrica reversible al complejo Henry Borden, que está conformado por dos usinas, una externa y otra subterránea, excavada en la roca. Lo primero que habría que hacer sería construir el embalse inferior para almacenar el agua utilizada para mover las turbinas. Actualmente, esa agua se orienta hacia los ríos de la región. La otra cuestión sería instalar una estación de bombeo y una aductora para mandar el agua de vuelta al sistema Billings, en lo alto de la sierra (véase la infografía). “Ya contamos con la tecnología para eso”, asegura Sadalla, quien añade que el embalse inferior se construiría entre los canales de fuga ya existentes, utilizados para escurrir el agua de la represa Billings.

Rio das Pedras en lo alto de Serra do Mar, con vista del inicio de las tuberías que transportan agua hacia Cubatão

Emae Rio das Pedras en lo alto de Serra do Mar, con vista del inicio de las tuberías que transportan agua hacia CubatãoEmae

El complejo de la central Henry Borden se comenzó a construir en 1926, y entre las décadas de 1930 y 1960 su potencia se amplió hasta llegar a los 880 MW. Para obtener una caudal de agua compatible con su capacidad, el ingeniero Asa White Billings, quien proyectó esta hidroeléctrica, concibió el sistema de reversión del flujo del río Pinheiros, que nace en la represa Billings, cruza la ciudad de São Paulo y desemboca en el río Tietê. El sistema de reversión permitió realizar el camino contrario: las aguas del Tietê pueden ser desviadas hacia la represa. Esta obra, que llevó más agua a la represa Billings, realizada en los años 1940, aportó una importante oferta de energía a la zona de Baixada Santista, impulsando así el crecimiento de las industrias de Cubatão y de la ciudad de São Paulo.

No obstante, en los años 1990, la creciente contaminación de los cursos de agua del Gran São Paulo llevó al gobierno del estado a restringir el sistema de reversión, con el fin de evitar la contaminación de la represa Billings con las aguas de los ríos Tietê y Pinheiros. Concebida originalmente para aportar para el funcionamiento de la usina Henry Borden, a la represa Billings, con el tiempo, pasó a empleársela también para la provisión de agua destinada a la capital y a las ciudades vecinas. En 1992, un dispositivo legal insertado en la Constitución paulista, determinó que el bombeo de las aguas del Pinheiros hacia la represa Billings sólo podría realizarse en situaciones excepcionales, entre ellas, para controlar las crecidas del río. De este modo, el caudal de agua destinada al complejo Henry Borden se redujo drásticamente, con impactos sobre la generación de energía. Cuando el sistema de reversión operaba plenamente, las usinas producían alrededor de 470 MW; pero, con la disminución de caudal, pasó a generar tan sólo 108 MW en promedio. Con la propuesta de tornar a la Henry Borden reversible, el agua captada sería enviada de vuelta; esto permitiría aumentar el caudal de retiro y, por consiguiente, ampliar la generación de energía. “Parece ser una idea interesante, con ventajas tanto para las industrias y los habitantes de Baixada Santista como para la población de la zona metropolitana de São Paulo”, afirma Barbosa, de la Unicamp.

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