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Centrales hidraulicas

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    Central Hidráulica Central Hidráulica Presentation Transcript

    • Paredes Henry FEBRERO 2013
    • Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son: Una masa de agua situada determinada altura posee una potencial igual al producto de mgh a una energía Que transforma en energía cinética al dejarla caer libremente ½ mv2 La central hidroeléctrica, en definitiva, es una instalación donde se aprovecha la energía que se genera por medio del movimiento del agua y se la transforma en energía eléctrica.
    • Centrales fluyentes •Situadas en ríos con caudal constante •No requieren formación de un embalse o es de pequeña dimensión. •La recogida de agua se hace directamente del río y va hacia las turbinas. Centrales con regulación son las que están situadas en lugares donde es necesario embalsar el agua y provocar un salto elevado de la misma. Otra clasificación según su estructura •Centrales por desviación de las aguas •Centrales de pie de presas
    • Pico hidroeléctrica = 0 Kw - 5Kw Micro hidroeléctrica = 5Kw - 100Kw Mini – hidroeléctrica = 100Kw – 10Mw Hidroeléctrica = mayor a 10Mw
    • GENERACION DE ENERGIA HIDROELECTRICA La energía hidroeléctrica es la energía obtenida mediante la conversión de energía potencial y cinética del agua. La energía potencial de un volumen de agua es el producto de su peso y la distancia vertical a la que puede caer: PE= WZ Donde: PE= energía potencia W= peso total del agua Z= distancia vertical a la que puede caer el agua. La potencia es la tasa o rapidez con la cual se produce o utiliza la energía 1 caballo de potencia (hp) = 550lb.ft por segundo 1 kilowatt (kW) = 738lb.ft por segundo 1 hp = 0,746Kw 1Kw = 1,341 hp La potencia obtenida en un flujo de agua puede calcularse con: Hp= ŋQwh / 550 = ŋQh/8,8 Kw = ŋQwh / 738 = ŋQh/11,8 Donde kW= kilowatts hp = caballos de potencia Q = caudal, en ft3 / s W= peso unitario del agua = 62,4 lb / ft3 h= carga hidráulica efectiva = diferencia total de elevación, menos perdidas de fricción y turbulencia, en ft ŋ = eficiencia de la turbina y del generador
    • En atención a que los saltos disponibles y caudales varían según las condiciones geográficas existen diferentes tipos de turbinas que se acomodan mejor a unas determinadas combinaciones de altura y caudal, para obtener las mejores eficiencias Turbina Pelton grandes alturas pequeños caudales Turbina Francis Condiciones medias de altura y caudal Turbina Kaplan Pequeñas alturas y grandes caudales
    • La Presa Se encarga de atajar el río y remansar las aguas. 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. Los Aliviaderos Los aliviaderos tienen como misión liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas. Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o de superficie. Tomas de agua Las tomas permiten recoger el líquido para llevarlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberías.
    • Casa de máquinas: Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando. Turbinas Hidráulicas: Hay tres tipos principales de turbinas hidráulicas: La rueda Pelton. La turbina Francis. La de hélice o turbina Kaplan. El tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de agua y de la potencia de la turbina. Generador: Donde se transforma en energía eléctrica.
    • Transformador: Convierte en corriente de alta tensión e intensidad baja que es conducida por los cables de alta tensión. Casa de Turbinas: Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando. Las compuertas: Se utilizan para cerrar las conducciones de agua ( canales - tuberías), así como para regular el caudal de agua en dichas conducciones. Accionamiento de las compuertas Para elevar una compuerta es necesario un esfuerzo que ha de ser superior al peso propio de la compuerta y a los rozamientos originados por la presión hidráulica; solamente las compuertas de pequeñas dimensiones pueden accionarse manualmente.
    • • • • • • Represa o Presa Turbina Generador Transformador Líneas eléctricas • • • • Válvulas y compuertas Rejas y limpia rejas Embalse Casa de turbinas
    • Tubería Forzada o canal: Una tubería forzada es la tubería que lleva el agua a presión desde el canal o el embalse hasta la entrada de la turbina. Esquema de una central hidroeléctrica. La letra F corresponde a la tubería forzada.
    • ESTUDIOS DE SUELO El reconocimiento geológico y los estudios de mecánica de suelos deben abarcar muchas zonas distintas con diverso grado de intensidad. Los puntos de mayor interés, son: •Sitio de presa, eje de aliviadero y obra de toma. Los estudios en esta zona tendrán por objetivos fundamentales la determinación del grado de permeabilidad y de la resistencia de los materiales de fundación. •Vaso de almacenamiento. Menos detallado que los anteriores, permitirán establecer permeabilidades y estabilidad, riesgo de derrumbe, etc. •Zona de préstamo o de cantera. Se buscará establecer las características de los materiales de construcción, los valúmenes disponibles y su grado de homogeneidad y la ubicación del nivel freático.
    • TOPOGRAFIA La topografía ideal en un sitio de embalse es una garganta estrecha y un valle amplio, de poca pendiente, que proporcione un vaso de almacenamiento de gran capacidad. De esta forma se tendría un volumen máximo de almacenamiento con una presa de altura y longitud mínimas, y por lo tanto costos mínimos, ya que estos son función de las dimensiones de la presa.
    • CONDICIONES HIDROLÓGICAS 1. Determinación de los volúmenes de agua que entrarán al embalse. 2. Calculo del volumen máximo de agua a descargar a través de los aliviaderos, es decir, capacidad de los mismos. 3. Estimación de los requerimientos de agua en la zona y por lo tanto del rendimiento mínimo que deberá proporcionar el embalse. 4. Determinación de los volúmenes de sedimento que llegarían al embalse. 5. Estimación de la magnitud, frecuencia y dirección del viento y por lo tanto de la intensidad y altura del oleaje en la superficie del embalse. 6. Determinación del régimen de lluvias, duración de las épocas de invierno y estiaje y caudales máximos para las obras de desviación del río.
    • Las ventajas : • 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. Las 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 disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.
    • Mini hidráulica o Mini centrales Hidroeléctricas es generación de energía eléctrica a partir de pequeños saltos de agua, aprovechando la fuerza del agua para mover una turbina y posteriormente un generador. La energía se suministra a través de una red convencional y tiene la misma potencia que la energía de las distribuidoras. La cantidad de usuarios a abastecer dependerá de la cantidad de agua utilizable y la altura del salto.