Geração de energia hidrocinética, uma solução para comunidades rurais
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Geração de energia hidrocinética, uma solução para comunidades rurais - Palestrante: Eng° Marco Polo Nempeque – SENA Tecnoparque / Colômbia.

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Geração de energia hidrocinética, uma solução para comunidades rurais Geração de energia hidrocinética, uma solução para comunidades rurais Presentation Transcript

  • 5° WORK SHOPINTERNACIONALSENAI ELECTROELECTRÔNICAEnergias RenovaveisJunho 2012 – Jaraguá do Sul/SC BrasilEng° Marco Polo Nempeque G.SENA Colômbia - Inés Carlota Carriazo de Paz
  • Plan Nacional de Desarrollo 2010 -2014“Prosperidad para todos”
  • Misión del SENA Es una entidad pública tripartita: Gobierno, empresa y trabajadores que contribuye a la Competitividad de Colombia a través de: El incremento de la La Inclusión Social de Productividad de las personas y comunidadesEmpresas y las Regiones vulnerables Mediante transferencia de Conocimiento y Tecnologías
  • Modelo estratégico del SENA 1. Más Productividad para las 2. Más Inclusión Social Empresas y Regiones a.Formación Profesional a. Conocimiento b.Oportunidades Laborales b. Tecnologías c. Emprendimientos Sociales c. Fuerza Laboral 3. Formación 4. Empleo y Profesional Integral Emprendimiento5. Sistema Nacional de Conocimiento 6. Fortalecimiento Institucionala. Redes de Conocimiento Sectorial a. Servicio al Ciudadanob. Marco de Cualificaciones del SENA b. Aseguramiento de la Calidadc. Certificaciones de Industria c. Financiación del Plan Estratégicod. Observatorios Laborales d. Planta Físicae. Diseños Curricularesf. Tecno parques e. Sistemas de información 4
  • Más productividad para empresas y regiones Productividad Desarrollo Más Innovaciones en el sector productivo Sustentable Más y mejores Contratos de Aprendizaje Relacionamientoestratégico con empresas y gremios
  • Formación Profesional Integral Prosperidad Internacionalización Desarrollo Más Más calidad Sustentable Más pertinenciaMas cobertura
  • Sistema de Gestión de Conocimiento Productividad e Inclusión Experiencias Exitosas MásRedes de Conocimiento Sistema de Cualificaciones del SENA - Marco de Cualificaciones y Sistema de Certificación de Competencias Laborales
  • Generación de EnergíaHidrocinetica, una solución para comunidades ruralesRio Inírida, Puerto Inírida - Colombia Sur América 8
  • Generación de Electricidad en una central Hidroelectrica(Picture adapted from Hydropower News And Information http://www.alternative-energy.news.info/technology/hydro/ ) 9
  • Potencial Mundial Hydropower TWh/añoFuente: WEC 2010 10
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  • Fuente: EIA 13
  • Fuente: IRENA/GIZ 14
  • • Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes: No requieren combustible, 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.
  • • Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas: Los 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 dependiendo del caudal disponible.
  • CLASIFICACION CENTRALES HIDROELECTRICASPico centrales Hidroeléctricas hasta 5 KwMicro centrales hidroeléctricas De 5 a 100 KwMini centrales Hidroeléctricas De 100 a 1000 Kw
  • Fundamento 1 2E = m ⋅ g ⋅ h + m ⋅ v + p ⋅V l 2
  • Creando dos remansos a presión atmosférica. ∆E = mg (h1 − h2 ) Escribiendo la masa en función del volumen y caudal, tenemos la Potencia. P = ρ .g .Q.h Watt Considerando la densidad del agua ρ=1000 Kg.m-3 P[ kW ] = 9.8 * Q * h Potencia teórica.Fundamento
  • P[kW ] = 9.8 * ε * Q * h 0 . 5 < ε < 0. 7 ε =ηcηtηmηgFundamento
  • Cuando no se crean remansos y se mantiene la presión atmosférica, la Energía será únicamente cinética. 1 2 E = mv 2 Escribiendo la masa en función del volumen y caudal, tenemos la Potencia. 1 1 1 P = ρ .Q.v ⇒ P = ρ .S .v.v ⇒ P = ρ .S .v 3 2 2 Watt 2 2 2 Considerando la densidad del agua ρ=1000 Kg.m-3 1 P[ kW ] = S .v 3 Potencia teórica. 2Fundamento
  • Turbinas
  • TurbinasMáquinas que transforman la energía hidráulica en energía mecánica derotación en su eje.En cuanto a su funcionamiento se pueden clasificar en: Turbinas de acción: Turbinas de reacción: utilizan únicamente la emplean tanto la presión velocidad del flujo de como la velocidad del agua para girar agua para girar
  • Rango de aplicación Rango de aplicación de tipos de turbinas industriales en función del salto y ns N Pe ns = 5 H 4
  • Turbinas de acción: Pelton La transformación de energía de presión a velocidad se produce en el inyector, que lanza un chorro que incide sobre el rodete, cuyos álabes tienen una características forma de doble cuchara. Son adecuadas para grandes saltos y bajos caudales.En todos los modelos,menos los PHE, el caudalse controla mediante unaválvula de aguja en elinyector.Puede tener hasta seisinyectores.
  • Turbinas de acción: Turgo Como la turbina Pelton, dispone de inyector y rodete de cucharas. El inyector es oblicuo al plano del rodete (unos 20º), y el álabe no parte el chorro sino que lo desvía, en su mayor parte, hacia el lado opuesto al de entrada.Puede manejar mayores caudalesy saltos más pequeños que laturbina Pelton, siendo su rodetemás pequeño para condicionessimilares.Trabaja sin problemas con ciertogrado de sedimentos en el agua.Imágenes cortesía Alecop. S Coop.
  • Turbinas de acción: de flujo cruzado (Banki-Mitchell-Ossberger) Diseño de los ingenieros Banki, Mitchell y del fabricante Ossberger, por lo que pueden aplicársele todos esos nombres y sus combinaciones. Es una máquina de flujo cruzado (crossflow), es decir, el agua pasa dos veces por el rodete. Como el caudal es grande en comparación con el tamaño de la turbina, suele ser necesaria una válvula de aireación para garantizar la presión atmosférica. Algunos fabricantes incluyen un desagüe en forma de tubo de aspiración, de corto recorrido, para mejorar el rendimiento aprovechando laImágenes cortesía Alecop. S Coop succión creada
  • Turbinas de reacción: Francis (I)Como todas las turbinas de reacción,funciona a presión hidráulica.Debido a su gran aplicabilidad (saltos ycaudales medios) y a la posibilidad dediseñar su rodete para velocidades muydiferentes, es el modelo más difundido ensistemas de mediana y gran potencia El agua, contenida en la cámara de presión alimentada por la tubería forzada, es dirigida por el antedistribuidor y el distribuidor con el ángulo apropiado para que se deslice entre los álabes del rodete, fijos y de forma helicoidal, saliendo en dirección axial por el tubo de aspiraciónImágenes cortesía Alecop. S Coop
  • Turbinas de reacción: Francis (II)El posicionamiento del distribuidor seconsigue mediante un sistema de bielas,bieletas y aro accionado por unservomotor hidráulico, que a su vez escontrolado por el regulador de velocidad.Su acción permite llevar a velocidad derégimen o parar completamente sineliminar la presión sobre la cámaraespiral, por lo que siempre es necesariauna válvula de corte La transformación de la energía de presión en el paso del agua por el rodete es tan importante que se crea vacío a la salida. Para aprovechar esta energía se utiliza el tubo de aspiración que desemboca por debajo del nivel de aguas abajo
  • Turbinas de reacción: Kaplan Utilizada en grandes caudales y pequeños saltos. La turbina Kaplan está compuesta por pocos álabes de gran superficie, lo que le da forma de hélice, pero con doble regulación, tanto en el distribuidor como en las palas del rodete. La admisión siempre es axial. Existen tanto turbinas hélice con distribuidor regulable como rodetes Kaplan sin distribuidor y con antedistribuidor fijo. Suelen denominarse en general semi-KaplanImágenes cortesía Alecop. S Coop
  • Turbinas para PCH pico-centrales hidroeléctricasEstán diseñadas para salto y caudal constantes. No disponen de regulador decaudal. Algunas permiten el ajuste manual de caudal según temporadas, o detensión de salida del alternador.La regulación se realiza electrónicamente por carga, manteniendo éstaconstante. La energía sobrante se disipa.Se presentan en el mercadoen conjuntos ya construidosde turbina y generador.Algunos modelos se vendendespiezados con alternadorincluido, y en otros lo quese adquiere es el rodete ylos inyectores.
  • Bombas usadas como turbinas (BUTU)Con el fin de abaratar costos en una pico central hidroeléctrica, se tiene laposibilidad de optar por utilizar bombas roto-dinámicas como turbinas,invirtiendo el sentido del flujo y el de rotación. Se puede usar cualquier tipo debomba centrífuga, semi-axial, y axial, sin difusor de álabes o con difusor deálabes, de simple o múltiples etapas, o de eje vertical u horizontal. Ventajas • Existen varios tamaños de bombas estandarizadas en el mercado. • El costo es mucho menor que en una turbina convencional. • Facilidad de repuestos. • Facilidad de operación debido a su geometría fija
  • Rango de aplicación para las pico-turbinas Entre los dos extremos de mucho caudal y poco salto (Hélice) y poco caudal y mucho salto (Pelton), existen múltiples modelos, incluido algún tipo hidrocinético, cuyo salto es prácticamente nulo, entre los cuales se presentan algunos solapamientos. Grafico elaborado por el profesor Jesús Gómez Colorado Docente de la Universidad de Salamanca
  • Turbina de reacciónImágenes cortesía Alecop. S Coop
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  • GeneradoresLos pequeños generadores síncronos utilizados en aplicacionespicohidroeléctricas y microeólicas han experimentando una evolución dediseño muy importante, basada en su excitación mediante sistemas deimanes permanentes y sus sistemas de regulación a carga constante. Existeuna variabilidad bastante grande en los tipos de generadores utilizados. Sebusca, en todo caso, el mejor rendimiento con la mayor simplicidad defabricación y mantenimiento.
  • Smart Hydro Power 37
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  • Protección 41
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  • www.developpp.de 51
  • Dotadas con fondos del Ministerio Federal de Cooperación Económicay Desarrollo (BMZ), las organizaciones ejecutoras DEG, GTZ y sequatrabajan en los siguientes ámbitos de operaciones:■ Asignan recursos financieros y de personal a proyectos que traeránconsigo un beneficio de política de desarrollo en el país contraparterespectivo. ■ Supervisan y apoyan a las empresas privadas en la planificación yejecución de proyectos que fomentan el desarrollo sostenible en lospaíses contraparte. ■ Ponen a disposición sus contactos con gobiernos, asociaciones delsector económico y empresas. ■ Ofrecen un know-how específico sobre países, sectores ycondiciones marco a nivel local. 52
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  • Gracias! 54