UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA

ASIGNATURA: ELT – 511 Centrales Eléctricas TEMA: Centrales Hidroeléctricas DOCENTE: Ing. Tatiana Vicker

CENTRALES HIDRAULICAS

El agua que corre sobre la tierra puede aprovecharse de acuerdo a dos alternativas a través de un canal de derivación y una presa.

Ambas alternativas pueden ser usadas como una solución mixta conjuntamente a la turbina.

En conjunto se pretende el aprovechamiento integral de un rio o de una cuenca completa (un rio y todas sus afluentes), mediante sucesivos saltos de agua, construidos en los lugares mas apropiados (en los sitios de mayor desnivel o cuando el cause es angosto y elevado entonces la presa resulta mas económica para construir).

La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica

VENTAJAS E INCONVENIENTESVENTAJASNo requieren combustibles fósiles, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos. Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable. La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos

INCONVENIENTES

Las instalaciones producen un gran impacto visualPara la construcción de una presa inundan grandes extensiones de terrenos La construcción de presas es muy costosaLos costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.

Clasificación de las centrales hidráulicas

1.- Centrales de alta presión2.- Centrales de media presión3.- Centrales de baja presión

1.- Centrales de alta presión.- altura de salto hidráulico superior a 200 m como maquinas motrices se utilizan turbinas Pelton o para saltos de menor altura turbinas Francis lentas.

Centrales de media presiónSon las centrales con caída del agua de 20 a 200 m, siendo dominante el uso de

turbinas Francis, aunque también se puedan usar Kaplan.

Kaplan RODETE DE UNA TURBINA FRANCIS

Centrales de baja presión Que corresponden con el low head, son centrales con desniveles de agua de menos

de 20 m, siendo usadas las turbinas Kaplan.

Kaplan

• En los casos en que el agua sólo circule en dirección axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hélice o Kaplan.

• Las turbinas Kaplan tienen álaves móviles para adecuarse al estado de la carga.Estas turbinas aseguran un buen rendimiento aún con bajas velocidades de rotación.(turbina a hélice o Kaplan).

Otros tipos de centrales hidroeléctricas

• Centrales mareomotrices

Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costeras donde la amplitud de la marea es amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.

Centrales que aprovechan el movimiento de las olas

Este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80. A inicios de agosto se construyó la primera central que utiliza la de 1995, energía de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central es 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes más tarde por un témpora. Los tipos de turbinas que hay son Francis, Turgo, Kaplan y Pelton. Para la transformación

RODETE DE UNA TURBINA FRANCIS Rodete pelton

TAMBIEN SE CLASIFICAN

Central Hidroeléctrica de Pasada CENTRALES DE AGUA CORRIENTE

Una central de pasada es aquella en que no existe una acumulación apreciable de agua "corriente arriba" de las turbinas. En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del río "como viene", con sus variaciones de estación en estación, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento.En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebosamiento.

En la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa.El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande.Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada.

Disposición eléctrica de una central hidroeléctrica

Para la formación de un salto de agua se precisa elevar el nivel superficial que esta sobre el nivel normal de la corriente atajando el agua con una presa para producir el salto total utilizable, con la misma presión de contribuir a este salto, derivando a la vez las aguas por un canal de derivación de menor pendiente que el cause del rio. Las aguas del canal de derivación se conducen a las turbinas y para ello, en los saltos menores de 12m, el que desemboca directamente en la cámara de la turbinas y en los saltos superiores a 12m, tenemos en un ensanchamiento llamado cámara de presión, desde donde parte la tubería a presión que en condición forzada, lleva el agua a las turbinas, a la salida de las turbinas, el agua pasa a un canal de desague, por el que desemboca nuevamente en el rio aunque existen varias disposiciones.

1ra disposición Es la mas completa y consta :1.-presa 2.-canal de derivación 3.-camara de presión 4.-tuberia de presión 5.-central 6.-tuberia de desagüe 7.-parque de distribución de alta presión Puede ser de agua corriente o embalsada en este ultimo puede estar proyectada para resistir mayores presiones ya que el empuje de agua es mucha.

2da disposición Para mejor aprovechamiento del agua en toda época del año y lleve corriente, esta constituido 1.-Presa para embalsar las aguas en épocas de abundancia y regularizar la corriente.2.-Galeria de presión derivada de la presa a nivel inferior al máximo admisible permitiendo aprovechar todo el volumen del agua almacenada entre un nivel próximo y el nivel máximo de embase.3.- Chimenea de equilibrio 4.- Tubería de presión 5.- Central 6.- Canal de desagüe 7.- Parque de distribución de alta tensión Se sustituye la cámara de presión por la chimenea de equilibrio que sirve para amortiguar los golpes de ariete que se originan por la aceleración o desaceleración del agua en la turbina como consecuencia de las variaciones de carga en las turbinas.

COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

1. Embalse superior, 2. Presa, 3. Galeria de conducción, 4-5. Tuberia forzada, 6. Central, 7. Turbinas y generadores, 8. Desagües, 9. Líneas de transporte de energía eléctrica, 10. Embalse inferior o río.

La Presa o Represa Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la

contención, y otro nivel diferente después de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energía.

Represa de tierra Represa de hormigón

Los AliviaderosLos aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misión liberar

parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas y pueden ser de fondo o de superficie

Tomas de aguaLas tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el

líquido para lleverlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberias.

Canal de derivación El canal de derivación se utiliza para conducir agua desde la presa

hasta las turbinas de la central.

CAMARA DE PRESION O CHIMENEA DE EQUILIBRIODebido a las variaciones de carga del alternador o a condiciones imprevistas se utilizan las chimeneas de equilibrio que evitan las sobrepresiones en las tuberías

forzadas y álabes de las turbinas.

Casa de máquinasEs la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de

regulación y comando.

1. Agua embalsada, 2. Presa, 3. Rejillas filtradoras, 4. Tubería forzada, 5. Conjunto turbina-alternador, 6. Turbina, 7. Eje, 8. Generador, 9. Líneas de

transporte de energía eléctrica, 10. Transformadores

Cámara de turbinas.

Se denomina cámara de turbinas al espacio destinado en una central hidroeléctrica para el alojamiento de las turbinas hidráulicas. Hay tres tipos principales de turbinas hidráulicas La rueda Pelton La turbina Francis La de hélice o turbina Kaplan

Rueda Pelton Adecuada para saltos grandes

TURBINA FRANCISadecuada para saltos medianos

En el dibujo podemos apreciar la forma general de un rodete y el importante hecho de que el agua entre en una dirección y salga en otra a 90º, situación que no se presenta en las ruedas Pelton.Las palas o álabes de la rueda Francis son alaveadas.

Turbina Kaplan muy útil en saltos pequeños

Canal de desagüe.El canal de desagüe llamado también socaz, recoge el agua a la salida

de la turbina para devolverla nuevamente al río en el punto conveniente