centrales hidroelecticas 2012

7/31/2019 CENTRALES HIDROELECTICAS 2012

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Experiencia: Maquinas hidrulicas

Facilitador : Ing. Gastn Genaro G.R

Ponente: HEIDI JANETH LECHUGA REYES

Universidad veracruzana

Facultad de Ingeniera civil

Centrales

Hidroelctricas
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Guri_Dam_in_Venezuela.JPG


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Una central hidroelctrica es unainstalacin donde se transforma la energapotencial (asociada a la altura) y cintica(asociada al movimiento) en energaelctrica.

En general, estas centrales aprovechan laenerga potencial que posee la masa deagua de un cauce natural en virtud de undesnivel, tambin conocido como saltogeodsico.

El agua en su cada entre dos niveles delcauce se hace pasar por una turbinahidrulica la cual transmite la energa a ungenerador donde se transforma en energa

elctrica.

DEFINICION:


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CARACTERISTICAS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

Las dos caractersticas principalesde una central hidroelctrica,

desde el punto de vista de su

capacidad de generacin son:

La potencia, que est en funcindel desnivel existente entre el

nivel medio del embalse y el

nivel medio de las aguas debajo

de la central, y del caudal

mximo turbinable

La energa garantizada

generalmente un ao, que est

en funcin del volumen til del

embalse, y de la potenciainstalada.
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydroelectric_dam-es.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydroelectric_dam-es.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Krasnoyarsk_hydroelectric_station.jpg


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POTENCIA DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

La potencia de una central hidroelctrica se mide generalmente en Megavatios (MW) y se

calcula mediante la frmula siguiente:

donde:

Pe = potencia en vatios (W)

= densidad del fluido en kg/m

t = rendimiento de la turbina hidrulica (entre 0,75 y 0,90)

g = rendimiento del generador elctrico (entre 0,92 y 0,97)

m = rendimiento mecnico del acoplamiento turbina alternador (0,95/0.99)

Q = caudal turbinable en m3/s

H = desnivel disponible en la presa entre aguas arriba y aguas abajo, en metros (m)

En una central hidroelctrica se define:

Potencia media: potencia calculada mediante la frmula de arriba considerando el

caudal medio disponible y el desnivel medio disponible.

Potencia instalada: potencia nominal de los grupos generadores instalados en la

central.


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VENTAJAS DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable deenerga, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.

2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.

3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego,proteccin contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegaciny an ornamentacin del terreno y turismo.

4. Los costos de mantenimiento y explotacin son bajos.

5. Las obras de ingeniera necesarias para aprovechar la energa hidrulicatienen una duracin considerable.

6. La turbina hidrulica es una mquina sencilla, eficiente y segura, quepuede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilanciasiendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.


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ALGUNAS DESVENTAJAS DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

1. Los costos de instalacin inciales son muy altos.

2. Su ubicacin, condicionada por la geografanatural, suele estar lejos de los centros de consumoy obliga a construir un sistema de transmisin deelectricidad, aumentando los costos de inversin yde mantenimiento y aumentando la prdida de

energa.

3. La construccin implica mucho tiempo encomparacin con la de las centrales termoelctricas.

4. El espacio necesario para el embalse inundamuchas hectreas de terreno.

5. La disponibilidad de energa puede fluctuar, deacuerdo con el rgimen de lluvias, de estacin enestacin y de ao en ao.
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Alto_de_Grandas_de_Salime.jpg


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COMPONENNTES DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

Los elementos ms caractersticos de una central son : la presa, los conductosde agua, la sala de mquinas, los transformadores y el parque de distribucin.

1. agua embalsada

2. Presa

3. Rejillas filtradoras

4. Tubera forzada

5. Conjunto turbina-alternador

6. Turbina

7. Eje

8. Generador

9. Lneas de transporte de

energa elctrica

10. Transformadores
http://www.profesorenlinea.cl/imagenfisica/CentralHidro003.jpg


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COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

La presa.

Es una construccin, normalmente de hormign, que se alzasobre el suelo del ro y perpendicular a su

direccin, con la finalidad de retener el agua, para elevarla a unnivel suficiente y formar un embalse.

Dependiendo de las caractersticas orogrficas y de su

emplazamiento, se escoger entre una configuracin u otra.

Hay 4 tipos diferentes de presas, y son los siguientes:

De gravedad: que retienen el agua gracias al tipo demateriales empleados, como mampostera u hormigones.

De contrafuerte: formadas por una pared impermeable situadaaguas arriba, y contrafuertes resistentes para su estabilidad,

situados aguas abajo.

De arcobveda:que aprovechan el efecto transmisor del arcopara transferir los empujes del agua al terreno.

De tierra o escollera: con un ncleo de material arcilloso, quea veces es tratado qumicamente o con Inyecciones decemento.


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Los conductos de agua.Las presas tienen unas compuertas que permiten regular el caudal y estn protegidas por un enrejado metlico

para evitar la entrada de elementos slidos. Pero las presas, tambin cumplen la funcin de regular el caudal

de los ros, por tanto, deben ser capaces de permitir la evacuacin del agua sin necesidad de que pase por las

turbinas. Para esto utiliza unos rebosadores equipados con compuertas, y a pie de presa se construyen unos

elementos amortiguadores de la energa adquirida por el agua cuando cae. En la parte ms honda de la presa,

estn los desages, que permiten el vaciado de todo el embalse a fin de realizar diferentes tareas.

La sala de mquinas.

Es donde estn situadas las mquinas motrices de la central. En funcin de la altura del salto y del caudal de

agua se utilizan diferentes tipos de turbinas. Las ms importantes son las: Pelton, Francis y Kaplan.

El estudio de stas lo veremos en el captulo 3.2 de este mismo trabajo.

Parque de distribucin.

La tensin obtenida es igual o inferior a 20kV. Con los transformadores se eleva a la tensin adecuada para su

transporte. En el parque de distribucin, la central se conecta a la red de transporte. Este transporte se realiza

mediante las lneas de alta tensin.

La mayora de las centrales estn interconectadas a travs de la red de transporte, por tanto, han de estar

sincronizadas para tal que sus aportaciones de energa sean compatibles.

COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA


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TIPOS DE CENTRALES HIDROELECTRICAS

Segn su concepcin arquitectnica

Centrales al aire libre, al pie de la presa, o relativamente alejadas de esta, yconectadas por medio de una tubera en presin.

Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio detneles, tuberas en presin, o por la combinacin de ambas.


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Segn su rgimen de flujo

Centrales de agua fluyente :

Tambin denominadas centrales de filo de agua o de pasada, utilizan parte del flujo de un ro para generar energaelctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua, no disponen de embalse.Turbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. En estos casos las turbinaspueden ser de eje vertical, cuando el ro tiene una pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del ro es baja.

Centrales de embalse:

Es el tipo ms frecuente de central hidroelctrica. Utilizan un embalse para reservar agua e ir graduando el agua quepasa por la turbina. Es posible generar energa durante todo el ao si se dispone de reservas suficientes. Requierenuna inversin mayor.

Centrales de regulacin: Almacenamiento del agua que fluye del rio capaz de cubrir horas de consumo.

Centrales de bombeo o reversibles :

Una central hidroelctrica reversible es una central hidroelctrica que adems de poder transformar la energapotencial del agua en electricidad, tiene la capacidad de hacerlo a la inversa, es decir, aumentar la energa potencial

del agua (por ejemplo subindola a un embalse) consumiendo para ello energa elctrica. De esta manera puedeutilizarse como un mtodo de almacenamiento de energa (una especie de batera gigante). Estn concebidas parasatisfacer la demanda energtica en horas pico y almacenar energa en horas valle.

Aunque lo habitual es que esta centrales turbinen/bombeen el agua entre dos embalse a distinta altura, existe uncaso particular llamado centrales de bombeo puro donde el embalse superior se sustituye por un gran depsito cuyanica aportacin de agua es la que se bombea del embalse inferior.


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Segn su altura de cada del agua

Centrales de alta presin :

Que corresponden con el high head, y que son las centrales de ms de 200 m decada del agua, por lo que sola corresponder con centrales con turbinas Pelton.

Centrales de media presin :

Son las centrales con cada del agua de 20 a 200 m, siendo dominante el uso deturbinas Francis, aunque tambin se puedan usar Kaplan.

Centrales de baja presin :

Que corresponden con el low head, son centrales con desniveles de agua de menosde 20 m, siendo usadas las turbinas Kaplan.

Centrales de muy baja presin :

Son centrales correspondientes con nuevas tecnologas, pues llega un momento enel cul las turbinas Kaplan no son aptas para tan poco desnivel. Seran en ingls lasvery low head, y suelen situarse por debajo de los 4m..


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Otros tipos de centrales hidroelctricas

Centrales mareomotrices :

Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costerasdonde la amplitud de la marea es amplia, y las condiciones morfolgicas de la costapermiten la construccin de una presa que corta la entrada y salida de la marea enuna baha. Se genera energa tanto en el momento del llenado como en el momento

del vaciado de la baha.

Centrales mareomotrices sumergidas:

Utilizan la energa de las corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaa seimplement la primera de estas centrales a nivel experimental.

Centrales que aprovechan el movimiento de las olas :

Este tipo de central es objeto de investigacin desde la dcada de los 80. A inicios deagosto de 1995, el "Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY)" construyla primera central que utiliza la energa de las olas en el norte de Escocia. La potenciade esta central es de 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes ms tarde por untemporal.


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Esquema general de una central hidroelctrica

Una masa de agua en desnivel (en

altura) posee una cierta energa

potencial acumulada. Al caer el

agua, la energa se convierte encintica (de movimiento) y hace

girar una turbina, la cual, a su vez,

acciona un generador que produce

la corriente elctrica.


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Esquema de una central de pasada

Corte vertical


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Esquema de una central con embalse

Corte vertical


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Central de bombeo o reversiles

1. Embalse superior

2. Presa

3. Galera de conduccin

4-5. Tubera forzada6. Central

7. Turbinas y generadores

8. Desages

9. Lneas de transporte de

energa elctrica

10. Embalse inferior o ro.
http://www.profesorenlinea.cl/imagenfisica/CentralHidro014.jpg


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Esquema central de caudal elevado

1. Embalse2. Presa de contencin

3. Entrada de agua a las mquinas(toma), con reja

4. Conducto de entrada del agua

5. Compuertas planas de entrada, enposicin "izadas

6. Turbina hidrulica

7. Alternador

8. Directrices para regulacin de laentrada de agua a turbina

9. Puente de gra de la sala demquinas

10. Salida de agua (tubo de aspiracin)11. Compuertas planas de salida, en

posicin "izadas

12. Puente gra para maniobrarcompuertas de salida

13. Puente gra para maniobrarcompuertas de entrada.


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Central de baja cada y alto caudal

1. Embalse

2. Conducto de entrada de agua

3. Compuertas de entrada"izadas

4. Conjunto de bulbo con laturbina y el alternador

5. Puente gra de las sala demquina

6. Mecanismo de izaje de las

compuertas de salida

7. Compuerta de salida "izada

8. Conducto de salida.


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Central de caudal y saltos medianos

1. Embalse

2. Toma de agua

3. Conducto metlico embutidoen la represa

4. Compuertas de entrada en

posicin de izada

5. Vlvulas de entrada de aguaa turbinas

6. Turbina

7. Alternador

8. Puente gra de la central

9. Compuerta de salida "izada

10. Puente gra para izada dela compuerta de salida

11. Conducto de salida.


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Central de alta presin y bajo caudal

1. Conducto forzado desdela chimenea de equilibrio

2. Vlvula de regulacin ycierre,

3. Puente gra de sala de

vlvulas4. Turbina

5. Alternador,

6. Puente gra de la sala demquinas

7. Compuertas de salida, enposicin "izadas

8. Puente gra para lascompuertas de salida

9. Conducto de salida (tubo

de aspiracin).


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CUIDEMOS NUESTRO FUTURO, CUIDEMOS EL AGUA

GRACIAS POR SUATENSION !!

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