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ÍNDICE
1. BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN 3
1. 1. FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA 3
1.1.1. Partes de una central hidroeléctrica 3
1.1.2. Funcionamiento de una central hidroeléctrica 4
1.1.3. Clasificación de centrales hidroeléctricas 4
1.2. CIRCUITOS ELÉCTRICOS 5
1.3 SISTEMAS DE CONTROL 6
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1. BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN:
1. 1. FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
La energía hidráulica es una energía renovable que consiste en la conversión de la energía
potencial del agua (debido a la altura) en cinética de rotación, a través de turbinas hidráulicas; la
fuente primaria de energía lo constituyen los ríos, lagos y embalses.
Las centrales hidroeléctricas son aquellas instalaciones que transforman la energía potencial del
agua en energía eléctrica.
1.1.1. Partes de una central hidroeléctrica
· Toma de agua y compuerta: estructura que se construye para devolver el agua al cauce del río y
hasta el embalse o conductos que se dirigen hacia la turbina.
· Presa o represa: es una barrera fabricada con piedra, hormigón o materiales sueltos, que se
construye habitualmente apoyado en una montaña o desfiladero, sobre un río o arroyo. Se encarga
de retener el agua en el cauce fluvial con diferentes finalidades: para su posterior aprovechamiento
en abastecimiento o regadío; para elevar su nivel con el objetivo de derivarla a canalizaciones de
riego; para proteger una zona de sus efectos dañinos; o para la producción de energía eléctrica.
Los tipos de presa más importantes son:
-Presas de gravedad, contrarrestan con su peso el empuje del agua.
-Presas de gravedad aligerada, usan una estructura hueca y muy elástica a las dilataciones.
Este tipo de presa hemos aplicado a nuestra maqueta.
-Presas arco o de bóveda: tienen su parte convexa dirigida aguas arribas. Transmite el
empuje del agua a los laterales.
·Embalse: es el volumen de agua que queda retenido, de forma artificial, por la presa. Se suele
colocar en un lugar adecuado geológicamente.
· Los aliviaderos: son los elementos que permiten regular y controlar los niveles del embalse y por
los que sale el agua sobrante directamente al río.
·Edificio de la central: edificios donde se encuentran las máquinas, turbinas y alternadores.
·Turbinas: máquinas compuestas por un rodete con álabes unidas a un eje giratorio. Su misión es
transformar la energía cinética de rotación del eje. En las centrales existen:
-Turbinas de acción: aprovechan únicamente la velocidad del agua, como por ejemplo la
rueda Pelton que se emplea en saltos elevados y de pequeño caudal. No está sumergida en agua de
impulsión, sino que el agua llega a ella a través de inyectores.
-Turbinas de reacción: aprovechan tanto la velocidad el agua como la presión, como por
ejemplo la turbina Francis para saltos y caudales medianos (esta turbina hemos introducido en
nuestro proyecto) o la turbina Kaplan para saltos pequeños y caudales grandes.
· Alternador: se encarga de generar la energía eléctrica.
·Transformadores: son el equipo que se encarga de convertir la corriente alterna en una corriente de
alta tensión y disminuir la intensidad de la corriente eléctrica. De este modo, se pierde menos
energía en su transporte.
·Líneas de Transporte de Energía Eléctrica: la electricidad producida se transporta por cables de alta
tensión a las estaciones de distribución, donde se reduce la tensión mediante transformadores hasta
niveles adecuados para los usuarios. Las líneas primarias pueden transmitir electricidad con
tensiones de hasta 500.000 voltios o más. Las líneas secundarias que van a las viviendas tienen
tensiones de 220 y 110 voltios.
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1.1.2. Funcionamiento de una central hidroeléctrica
Básicamente el funcionamiento general de una central hidroeléctrica es el siguiente:
La estructura de la presa sirve de contención al agua acumulada en el embalse, que llega a la sala de
máquinas a través de una tubería forzada. En la entrada de dicha tubería, unas compuertas regulan el
caudal y filtran el agua que pasa a la turbina, impidiendo así que se deterioren las álabes. Al llegar a
la turbina, la presión y la velocidad del agua hacen girar a la turbina, que a su vez hace girar al
alternador (conectados al mismo eje) y se produce electricidad.
1.1.3. Clasificación de centrales hidroeléctricas
·Centrales hidroeléctricas de agua fluyente: son las centrales hidroeléctricas que no tienen zona de
almacenaje del agua, por lo que necesitan que el caudal del río sea lo suficientemente elevado y
constante durante todo el año para generar energía. En ellas el agua del río se desvía hacia un canal
inclinado que la conduce hasta un depósito que recibe el nombre de cámara de carga. Desde este se
dirige el agua a través de una tubería hasta la sala de máquinas donde se hace girar una turbina para
obtener energía eléctrica. Tras esto, el agua se devuelve de nuevo al río.
·Centrales hidroeléctricas de agua embalsada: en este caso, una presa es la que forma una acumulación
de agua artificial, donde llega a haber una cantidad amplia de agua que se eleva sobre las turbinas. Con
tal cantidad, se puede controlar la cantidad de agua que pasa por ellas y la cantidad de energía que se
produce. Suelen utilizarse para producir energía regularmente cuando el caudal del río que las abastece
es variable. Pueden ser:
-Centrales de gravedad: constan de una presa y una vez que el agua ha pasado a la turbina se
devuelve al río.
-Centrales de bombeo: disponen de un embalse superior y otro inferior. Cuando la demanda de
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energía es máxima, funcionan como cualquier central hidroeléctrica llegando el agua tras pasar por la
turbina al embalse inferior. Sin embargo, cuando la demanda de energía es baja, se aprovecha la energía
sobrante de la central, para accionar en el edificio de la central unas potentes bombas que elevan el
agua a través de unas tuberías al embalse superior. Hay dos tipos de centrales hidroeléctricas:
*De bombeo puro: estas centrales necesitan que se bombee previamente el agua desde el
embalse inferior, ya que al embalse superior no llega ningún río.
*De bombeo mixto: estas centrales pueden producir energía con o sin un bombeo previo
desde el embalse inferior.
1.2. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Descripción de los componentes de los circuitos eléctricos que vamos a realizar en la maqueta
· Pila: convierte energía química en energía eléctrica y la suministra al circuito.
· Cables: conducen la energía eléctrica. Normalmente se fabrican de cobre ya que es un excelente
conductor, y están recubiertos de un material aislante o de un protector de plástico.
· Motor:
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Vamos a describir la construcción general de una máquina eléctrica:
Las máquinas eléctricas se pueden clasificar en:
Estáticas: no hay partes móviles. Ej. Transformadores
Rotativas: tienen una parte giratoria.
Las máquinas de corriente continua pueden actuar como motor y como generador, sus partes son:
Estator: genera el campo magnético de excitación. Es la parte fija de la máquina. Posee una culata
magnética con unos salientes llamados polos que crean el campo magnético al girar.
Rotor: es una pieza cilíndrica con ranuras, formada por chapas ferromagnéticas. En las ranuras están
las bobinas de cobre de la máquina.
Entrehierro: es una zona hueca entre las piezas anteriores que permite el giro del rotor.
Colector delgas: son láminas de cobre que giran con el rotor, están conectadas a las bobinas, con las
que se puede conectar al exterior.
Escobillas y portaescobillas: las escobillas están fijas, y al deslizarse el colector delgas se crea la
corriente entre el devanado y los bornes. Las escobillas están sujetas por los portaescobillas.
El principio de funcionamiento del motor eléctrico es el siguiente:
El estátor genera el campo magnético, si al rotor se le induce una corriente , este girará, es decir, en
el rotor se genera una fuerza F, que le hace girar .
· Conmutador: la corriente puede entrar por dos sitios y salir por cuatro. Normalmente se usan
para invertir el giro de un motor.
· Bombilla: produce luz mediante el calentamiento de un filamento metálico (wolframio) al pasar la
corriente eléctrica.
· Interruptor: permite controlar el paso de la corriente eléctrica. Podemos distinguir el polo, que es
por donde entra la corriente y en contacto, que es por dónde sale.
· Pulsador: permite controlar el paso de corriente, activando el efecto del pulsador mientras se
ejerza una presión sobre él. Se suelen usar, por ejemplo, en el timbre de una casa.
1.3. SISTEMA DE CONTROL
Un sistema de control es un conjunto de elementos interrelacionados capaces de realizar una
operación dada o de satisfacer una función deseada.
Los sistemas de control se pueden clasificar en:
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● Sistemas de control de lazo abierto:
Un sistema de control en lazo abierto es aquél en el que la señal de salida no influye sobre la señal
de entrada. La exactitud de estos sistemas depende de su calibración, de manera que al calibrar se
establece una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud
deseada.
El diagrama de bloque de un sistema en lazo abierto es:
● Sistemas de control en lazo cerrado:
Un sistema de control de lazo cerrado es aquél en el que la acción de control es, en cierto modo,
dependiente de la salida. La señal de salida influye en la entrada. Para esto es necesario que la
entrada sea modificada en cada instante en función de la salida.
-Componentes:
·Placa Arduino UNO:
Placa de desarrollo de hardware para construir dispositivos digitales y dispositivos interactivos que
puedan detectar y controlar objetos del mundo real. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso
de la electrónica y programación de sistemas utilizados en proyectos multidisciplinarios. En nuestro
caso usaremos dos placas, una para controlar un sistema de iluminación con LEDs controlados con
un sensor de luminosidad LDR y otra placa para controlar un sensor de profundidad y una pantalla
LCD.
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·Pantalla LCD: LCD viene del inglés Liquid Crystal Display. Esta pantalla permite reflejar los
datos obtenidos a través de otro tipo de sensor. En nuestro proyecto, la pantalla LCD muestra el
nivel de profundidad del embalse.
· Sensor de profundidad o de agua: es un sencillo sensor de agua / gotas de lluvia, que produce
una señal analógica proporcional a la humedad detectada, o al nivel de agua que recoja. Es un
sensor de pequeñas dimensiones pensado para detectar el agua de lluvia o bien pequeñas
modificaciones de nivel de agua (Un par de cm) para detectar filtraciones o fugas de líquido. En
nuestro proyecto está situado en el embalse y mide el nivel de agua que hay en él, este refleja los
datos obtenidos en la pantalla LCD.
· LDR: un fotorresistor o fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye
con el aumento de intensidad de luz incidente. Su cuerpo está formado por una célula fotorreceptora
y dos patillas. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él
(puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios). En nuestra
maqueta estará controlado por una placa de Arduino que a su vez enciende o apaga los LEDs del
sistema de iluminación del puente según el nivel de luminosidad que detecte el fotorresistor.
· LED: es un dispositivo electrónico que consiste en un diodo que emite luz. Necesita estar en
polarización directa para lucir.
· Placa BOARD: es un tablero con orificios conectados entre sí. Se utiliza para crear circuitos
electrónicos con mayor facilidad. Está hecho de un material aislante (plástico) y un conductor que
conecta los orificios entre sí.
2. FUENTES DE CONSULTA
IDEA URL DE CONSULTA
Sensor de profundidad https://www.prometec.net/sensor-agua/
Pantalla LCD (cuatro pines) https://www.prometec.net/bus-i2c/
Arduino+LDR+LED https://www.youtube.com/watch?
v=2FeCKmrgUUk
COMPONENTES DEL CIRCUITO y
SISTEMAS DE CONTROL
Libro de Tecnología Industrial II. 2º de
Bachillerato, Ed Everest
Wikipedia
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9. IES GREGORIO MARAÑÓN
Funcionamiento y partes de una central
hidráulica
Libro de Tecnología Industrial I, 1º de
bachillerato Editorial Everest
http://www.seprem.es/presases.php
https://ecovive.com/elementos-principales-
de-una-central-hidroelectrica/
https://comofuncionaque.com/como-
funciona-una-central-hidroelectrica/
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10. IES GREGORIO MARAÑÓN
Funcionamiento y partes de una central
hidráulica
Libro de Tecnología Industrial I, 1º de
bachillerato Editorial Everest
http://www.seprem.es/presases.php
https://ecovive.com/elementos-principales-
de-una-central-hidroelectrica/
https://comofuncionaque.com/como-
funciona-una-central-hidroelectrica/
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