Energías alternativas

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Energías alternativas

  1. 1. ENERGÍAS ALTERNATIVAS ENERGÍA HIDRÁULICA HIDROELÉCTRICAS
  2. 2. CONCEPTO: E que contiene el agua por su posición dentro del campo gravitatorio de la tierra. Ep= m . g . h = ɗw . V . g . h m = masa del agua ɗw = densidad del agua V = volumen total del agua almacenada g = aceleración de la gravedad h = altura o salto a la que se encuentra la masa de agua. Resolver: un embalse tiene una capacidad de almacenamiento de 10 E8 m3 y un salto efectivo medio de 60 metros. Cual es la energía almacenada cuando esta lleno? Determinar la potencia Deber. Para Hidroagoyan Aspectos importantes en el diseño. Ciclo hidrológico, caudal, aspectos meteorológicos, Dependen de la altura de salto MINIHIDRAULICAS 5MW CENTRALES HIDROELECTRICAS + 5MW Costos elevado de mantenimiento Impactos ambientales desaparición de terrenos bajo las aguas Menos estabilidad energética Vida larga frente a la inversión inicial Difícil de integrar una red Duración de turbinas frente temperatura invariables No generan GEI Grandes inversiones por obras civiles: Desviación del rio, construcción del dique, edificación de la central, gasto en equipamiento (turbinas, alternadores, canales, aliviaderos, tomas de agua, compuertas, conducciones, chimeneas de equilibrio, cámara de carga , sedimentos)
  3. 3. Estimación de los recursos hidrológicos totales. Ep(Kw)=m(kg).g(m/s2).h(m) Precipitación anual en el mundo= 10 E17 Kg de agua (año) h media= 800 m No es real Capacidad mundial de producción y producción real. Potencia de caída estimada teóricamente. P(kW)=9,8 (ms-2) Q (m3s-1) h (m) Perdidas (fricción, canales de aducción, tuberías, etc) Hef= ht – hf Eficiencia de la turbina (n) Ecuación adecuada: P(kW)= n 9,8 (ms-2) Q (m3s-1) he(m) Ejemplo: he= 450 m Calcular: a.- Q que pasa a través de 1 de los generadores, si produce 200 Mw con una eficiencia de n= 92%. b.-la cantidad de agua que tiene el embalse cuando esta lleno es de 10E7 m3. si la central dispone de 5 generadores de 200Mw cada uno. Cuanto tiempo podría funcionar la central a su máxima potencia. Deber: Consultar la capacidad de producción eléctrica actual y potencial en distintos continentes y a nivel regional (América). Tipos de centrales hidroeléctricas Topografía, orografía. Criterios de clasificación: 1.- Centrales mini hidráulicas producción menor a 5MW y centrales hidroeléctricas convencionales las superiores a esta 2.- salto efectivo elevado mayor a 100 m, salto bajo menor a 10 m, salto efectivo intermedio entre 10 y 100 m (determinante para seleccionar el tipo de turbina Presión hidrostática (presión en at que ejerce un volumen de agua sobre una superficie) P hidrosta (atmosferas) = dw (kg/m3) g (m/s2) h (m) Ejemplo: para una h= 10m calcule la P hidrosta.
  4. 4. 3.- Según las condiciones de emplazamiento y tipo de represa o embalse: a.- Centrales de agua fluyente o canal de derivación: salto efectivo bajo, turbinas de reacción, en ríos de alto caudal pero no capacidad de almacenamiento, varia a las épocas del años estiaje e invierno b.- Centrales de embalse o de regulación: corte de cauce de rio por un embalse (almacena agua), aprovecha grandes saltos de agua, obras costosas por muro de cierre , zonas altas: Centrales de gravedad: la masa de la presa gravita en el suelo que lo sustenta se puede recubrir con hormigón Centrales de bóveda: lugares abruptos, el suelo que lo contiene, debe ser roca dura, del agua descansa en las paredes c.- Centrales de bombeo: bombeo de agua a un embalse desde un embalse a menor altura, utiliza turbinas de reacción ya que estas funcionan como motores eléctricos ) máxima eficiencia (la bomba se convierte en turbina y el motor en generador) Deber: Determinar el funcionamiento de las centrales (clasificación, actividades y componentes de los mismos, gráficos), Rapidez de respuesta de diversas formas de almacenamiento de energía para generar 600 MW de electricidad.
  5. 5. Tipos de turbinas La turbina es la parte central de la hidroeléctrica convierte la energía del agua en energía cinética de rotación Turbinas de acción o de impulso: convierten la energía cinética de del agua. Pelton: velocidad de giro hasta 1000 rpm, saltos mayores a 300 m, produce potencias entre 400 kW y 110 MW Deber características de diseño, conservación del momento, potencia máxima, eficiencia, potencia útil, velocidad de chorro y tamaño inyector, criterios de diseño, ejemplo. Turbinas Turgo y flujo cruzado: saltos de agua de altura media, también se llaman Mitchell-Banki u Ossberger, utilizadas para minihidroeléctricas, potencias menores a 100 KW Turbinas de reacción o presión: convierten la presión hidrostática del agua, la presión del agua aumenta en 1 atmosfera por cada 10 m de profundidad Francis: Pueden instalarse en centrales mareomotrices, saltos medios o elevados, a la misma velocidad del agua, pueden generar vibraciones Deber: características , ejemplo de diseño Turbinas de tipo hélice: Salto disponible y caudal Kaplan: caudales diferentes, mini y gran escala, Deber criterios de selección de turbina mas adecuada velocidad específica e intervalos de aplicación, hidroelectricidad a pequeña escala . Efectos ambientales Costo de construcción y servicio a la poblacion estimada y futura En todos los casos el par motor de la turbina se trasmite al rotor de un generador eléctrico para producir electricidad Los diámetros varían desde 30 cm a 7 metros TIPOS DE ROTORES DE LAS TURBINAS Francis - Hélice de ángulo fijo- Turgo Pelton - Kaplan – Banki de flujo cruzado

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