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CENTRALES HIDROELECTRICAS
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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION
FACULTAD DE INGENIERÍA
E.F.P. DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO:
DOCENTE:ALUMNOS:
Ing. YARASCA CÓRDOVA, Pedro
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
“PRODUCCIÓN HIDROELÉCTRICA”
SEMESTRE:
XSeptiembre - 2
015- ESTEBAN GUTIERREZ, Carlos- MATOS HERMITAÑO, Mirely- SACHAHUAMAN SOLORZANO, Noeli- VALENTIN TORIBIO, Angel
1. DIFERENTES RECURSOS
HIDRÁULICOS
2. CONOCIMIENTOS
PREVIOS DE HIDRÁULICA
3. PARTES FUNDAMENTALES
4. PRINCIPALES HIDROELÉCTRICA
S EN EL MUNDO
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION
FACULTAD DE INGENIERÍA
E.F.P. DE INGENIERÍA CIVIL
“PRODUCCIÓN HIDROELÉCTRICA”
I. DIFERENTES RECURSOS
HIDRÁULICOS
DIFERENTES RECURSOS HIDRÁULICOS
Los recursos hídricos son definidos por la UNESCO, como: recursos disponibles, en cantidad y calidad suficientes, en un lugar y en un período de tiempo apropiados para satisfacer una demanda identificable.
DIFERENTES RECURSOS HIDRÁULICOS
Se encuentran distribuidos en diversas partes alrededor del mundo, ya sea en mantos acuíferos subterráneos, ríos, lagos, lagunas, etc. Los recursos hídricos se pueden dividir en diferentes tipos, un ejemplo de ellos son:
Aguas salvajes.
Ríos
Aguas subterráneas
Aguas marinas
Glaciares
DIFERENTES RECURSOS HIDRÁULICOS
Aguas salvajes. • Son aquellas que no tienen cauce, ni curso, ni caudal fijo.
Su acción erosiva es muy diversa.
Ríos. • Los ríos son corrientes de agua continuas que tienen
cauce, curso y caudal fijo. Normalmente se divide en tres partes: curso alto, curso medio y curso bajo.
Aguas subterráneas. • Estas ese forman en los terrenos permeables )arena,
cretas, etc), al filtrarse el agua hasta una capa impermeable. También se llaman acuíferos, capas freáticas o mantos de agua. Si se perfora se obtiene un pozo ordinario.
DIFERENTES RECURSOS HIDRÁULICOS
Aguas marinas.• El agua del mar está en continuo movimiento, lo que
provoca las corrientes marinas, las olas y las mareas.
Glaciares. • La acción geológica del agua en estado ólido se
realiza por un alud o un glaciar. Un alud es una gran masa de nieve que resvala por las laderas de las montañas altas. Un glaciar es una gran masa de hielo que se desliza por las laderas de las montañas.
II. CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
PERMITE
La ingeniería hidráulica permite, en el diseño de un aprovechamiento de pequeña hidráulica:
Optimizar las infraestructuras para reducir las pérdidas de energía
Diseñar los aliviaderos para que puedan dar paso a las avenidas previsibles
Diseñar las infraestructuras que disipen la energía del vertido
Controlar la erosión producida por la energía del agua
Controlar fenómenos tales como:
Inestabilidad en las conducciones de agua debido a turbulencias
Entrada de aire en conductos cerrados
El golpe de ariete en conductos cerrados
Cavitación
Estudiar los fenómenos de sedimentación, entre otros para eliminar las partículas de pequeño tamaño que pueden dañar los equipos de producción
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
Regímenes transitorios. Cuando se produce un cambio brusco de régimen en una tubería - debido por ejemplo al cierre rápido de una válvula - la fuerza generada por el cambio de velocidad de la masa de agua implicada en el fenómeno puede producir un incremento de presión en el tubo que aunque transitorio, es de un orden de magnitud muy superior al de la presión hidrostática.
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
Circulación del agua en canales abiertos. Por oposición a los conductos cerrados, en los que el agua llena el conducto, en un canal abierto siempre existe una superficie libre. En general en un canal la superficie libre del agua está a la presión atmosférica, normalmente considerada como referencia de presión cero.
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
Registros de datos hidrológicos. En todos los países de Europa existen organismos especialmente dedicados a la recogida y gestión de datos hidrológicos y climáticos de distintos tipos, cada uno de ellos utilizables en la evaluación del potencial hidráulico del sitio escogido para el aprovechamiento.
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
Medición directa del caudal. Si no existen series temporales para el tramo de río en estudio, y se dispone de tiempo para ello, se pueden medir los caudales a lo largo de un año como mínimo ya que una serie de medidas instantáneas.
Medición del área y la velocidad. Un método convencional empleado en ríos grandes y medianos consiste en medir la sección transversal del río, en un punto dado, y la velocidad media de la corriente de agua que la atraviesa. Para ello hay que contar, aguas abajo de un tramo recto de razonable longitud, en lo que se conoce como .sección de control, donde se pueda establecer, de una manera fiable, una relación entre alturas de lámina de agua y caudales.
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
Aforo por dilución. Los métodos de dilución resultan particularmente idóneos para los pequeños arroyos de montaña, donde debido a la rapidez de la corriente y a la escasa profundidad del cauce no se puede utilizar con éxito un molinete. Para calcular el caudal se inyecta en el curso de agua una solución de un producto químico, de concentración conocida y aguas abajo, a una distancia suficiente para que el producto se haya mezclado completamente se recogen las muestras de agua.
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
Régimen de caudales. Los resultados de una serie temporal de caudales, aforados durante algunos años, solo serán útiles si se organizan de alguna forma.
Hidrograma. Una manera de ordenarlos es representarlos secuencialmente en lo que se denomina un hidrograma (caudales contra tiempo).
CONOCIMIENTOS PREVIOS DE HIDRÁULICA
Curvas de caudales clasificados en tramos no aforados. Si no existen series fiables de caudales para el tramo escogido, ni para tramos de ríos cercanos con características similares que permitirían obtenerlas por la relación de áreas de cuencas de captación e intensidad de precipitaciones, habrá que recurrir a la hidrología que utiliza las características fisiográficas de la cuenca de captación.
Cuenca de captación. Una cuenca de captación es un territorio geográfico cuyos límites son las crestas de las montañas, que en realidad constituyen las divisorias de aguas.
Muchas Gracias…
Definición de una central hidroeléctrica
- En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica.-En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como «salto geodésico». En su caída entre dos niveles del cauce, se hace pasar el agua por una turbina hidráulica que transmite energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica
Krasnoyarsk, Rusia
1.2.ENERGÍA HIDROELÉCTRICA Las plantas hidroeléctricas aprovechan los
caudales y caídas de agua. Todo comienza cuando el sol calienta las masas de agua, de su evaporación se forman nubes y eventualmente lluvia que fluye a través de caudalosos ríos. El agua en estos ríos tiene una enorme cantidad de energía mecánica potencial, y para aprovechar esta energía se seleccionan cauces de ríos que tienen algunas características importantes que incluyen amplio caudal de agua y diferencias importantes de altura en corta distancia.
El ciclo hidrológico continua con la formación de arroyuelos y ríos que descienden desde las montañas a las llanuras y mar, completándose de esta manera el ciclo termodinámico (caldera: sol; condensador: atmósfera). En este recorrido del agua de los ríos es posible aprovechar parte de la energía que posee y obtener trabajo útil, que de otra manera se perdería en rozamientos.
En efecto en un punto determinado del río el agua posee energía cinética y energía potencial; la primera es pequeña comparada con la segunda, ya que raramente excede los 20 J/kg, mientras que la energía potencial puede superar los 3000 J/kg.
1.3. CICLO DE LA ENERGIA HIDRAULICA
En los cursos naturales de agua, la energía hidráulica se disipa en remolinos, erosión de las riberas y cauces, choques y arranque de material de las rocas sueltas y en los ruidos del torrente etc. Para extraer esta energía y convertirla en energía mecánica utilizable, es preciso eliminar las pérdidas naturales creando un cauce artificial donde el agua fluya con pérdidas mínimas y finalmente, convertir la energía potencial disponible en energía mecánica por medio de máquinas apropiadas como turbinas o ruedas hidráulicas.
Aprovechamiento de la energía hidráulica La energía hidroeléctrica debe su mayor desarrollo al ingeniero civil
británico John Smeaton, que construyó por primera vez grandes ruedas hidráulicas de hierro fundido. La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial; impulsó a las industrias textiles y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satisfactoria como combustible
La energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se crearon en Europa y América hasta la construcción de canales a mediados del siglo XIX, que proporcionaron carbón a bajo precio. Las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas hidráulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La construcción de grandes presas de contención todavía no era posible; el bajo caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón.
En muchos aprovechamientos es posible reducir a un mínimo estas pérdidas hidráulicas, y la altura de salto así recuperada aprovecharse en la central hidroeléctrica. Para ello existen fundamentalmente dos métodos:
A) Desviación de la corriente
El primer método consiste en derivar el caudal del río desde el punto A a lo largo de la ladera siguiendo un recorrido con una ligera pendiente respecto de las líneas de nivel hasta el punto B en donde arrancan unas tuberías que llevan el agua hasta la central situada en el punto C El recorrido del agua en este caso va desde el punto A a través de la superficie del lago hasta la toma de agua situada cerca de la presa en el punto B', y de aquí a las turbinas que se encuentran en la casa de máquinas o central (punto C).
B)interceptación de la corriente con un dique o presa
El segundo método de aprovechamiento consiste en interceptar la corriente del río mediante una presa, con lo que se eleva el nivel del rio, disminuyen la velocidad media de la corriente y las perdidas. La construcción de la presa se hace aprovechando las zonas angostas del cauce, para cerrar el valle, logrando de esta forma obtener un reservorio, embalse o lago artificial.
SISTEMAS HIDROELÉCTRICOSMagnitudes hidráulicas
La potencia eléctrica que se obtiene en una central es directamente proporcional a la altura del salto de agua y al caudal instalado. Estas magnitudes son fundamentales a la hora de plantear la instalación de una planta de producción hidroeléctrica por lo que es importante definir algunos términos:
1. Cota
2. Salto de agua: salto bruto, salto útil, y salto neto
3. Caudal
Se denomina caudal instalado o turbinado de una central al caudal total que absorberán todas las turbinas instaladas en su funcionamiento normal (suma de los caudales nominales de todas las turbinas) este caudal no puede ser ni el caudal máximo registrado en el lugar, ni el caudal mínimo. En el primer caso el rendimiento de la central seria bajo al funcionar las turbinas durante mucho tiempo lejos del régimen nominal, que generalmente es el de máximo rendimiento; siendo además mayor el costo de una central con equipo sobre dimensionado; en el segundo caso quedaría sin utilizar durante mucho tiempo gran parte del caudal disponible.
La hidrógrafa es la curva que tiene por abscisas los días del año y como ordenada los caudales. La hidrógrafa que se muestra se ha trazado con los caudales medidos en un lugar de un río, día tras día de un año determinado.
CLASIFICACIÓN DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICASa) Clasificación según el tipo de embalse.
Centrales de agua fluyente o centrales sin embalse:
Centrales de acumulación por bombeo.
Centrales mareomotrices
Centrales con embalse o de regulación
Clasificación según la altura neta del salto Saltos de pequeña altura.
Saltos de gran altura..
Clasificación según la potencia instaladaCentrales de pequeña potencia
Centrales de media potencia:
Centrales de gran potencia:
Clasificación según el sistema de explotación.Centrales coordinadas:
Centrales aisladas o independientes:
Clasificación según la demanda a que satisfacen.Centrales de base:
Centrales de punta:
Clasificación según el tipo de embalse.
Centrales de agua fluyente o centrales
sin embalse:
Estas centrales se construyen en los sitios en donde la energía hidráulica disponible se puede
utilizar directamente para accionar las turbina y en donde,
de no existir la central, esta energía se desperdiciaría
Centrales con embalse o de
regulación
Estos aprovechamientos hidroeléctricos tienen la
posibilidad de almacenar las aportaciones de un río
mediante la construcción de un embalse. En estas centrales se regulan los caudales de salida
para ser turbinados en el momento que se precisen. .
Centrales mareomotrices
Estas centrales utilizan la energía de las mareas, o sea las diferencias de energía potencial que
adquiere el agua del mar en marea alta y baja denominada amplitud de la marea. Esta amplitud varia a través del año en las diferentes costas del planeta. En marea alta el agua se acumula y en
marea baja se turbina.
Centrales de acumulación por
bombeo.
Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo
nivel a lo largo del día, el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador funcionando como una central
convencional generando energía.
Clasificación según la altura neta del salto
Saltos de pequeña altura.- Terreno- Influjo preponderante del caudal en la potencia
- Tipo de embalse- Alimentación de agua a la central
- Construcción del salto- Tipo de turbina:
- Costo
Saltos de gran altura.- Terreno- Tipo de embalse
- Alimentación de agua a la central- Construcción de salto
- Tipo de turbina- Costo:
Clasificación según la potencia instalada
Los límites de esta clasificación son convencionales y relativos según las posibilidades hidroeléctricas de cada país o región. Desde el punto de vista europeo se pueden establecer así:
Microcentrales: Pa < 100 KW
Centrales de pequeña potencia: 100 = Pa < 1000 KW.
Centrales de media potencia: 1000 = Pa < 10,000 KW.
Centrales de gran potencia: Pa = 10,000 KW.
La propuesta de clasificación para Centroamérica es la que sigue:
Clasificación Rango de Tamaño
Nano Vatios hasta 1 kW
Pico 1 kW hasta 10 kW
Micro 10 kW hasta 50 kW
Mini 50 kW hasta 1000 kW
Pequeñas 1 MW hasta 5 MW
Mediana 5 MW hasta 30 MW
Grande Arriba de 30 MW
Clasificación según el sistema de explotación.
Centrales aisladas o independientes
Alimentan una red de consumo particular sin conexión a una red general alimentada por
otras centrales.
Centrales coordinadas:Alimentan una red general de consumo junto a otras centrales, ya sea térmicas de combustibles fósiles o geotérmicas. La tendencia moderna es a la unificación de la red nacional con interconexión a la red de otros países y conexión a esta red de
todas las centrales incluso las más pequeñas
Clasificación según la demanda a que satisfacen.
Centrales de base: Proporcionan la parte de energía que se consume de forma permanente en el
sistema.Funcionan con un régimen muy uniforme a
largo del año, salvo los períodos de reparación o revisión.
Centrales de punta: Suministran la energía necesaria para atender las puntas de consumo, es decir, las grandes demandas de energía
que sólo se presentan unas pocas horas al día.Las centrales con embalse presentan la máxima
flexibilidad, y sirven como centrales de base o como centrales de punta, según la época del año y de acuerdo
a si el año es lluvioso o seco. Las centrales de agua fluyente pueden utilizarse como centrales de base, si el
caudal mínimo del río es igual o mayor que el caudal necesario; pero de ordinario las centrales de agua
fluyente son centrales de carga punta.
CRITERIOS DE DISEÑO DE UNA CENTRAL
Estudio hidrológico
Se recopilarán datos de caudales relativos a una cantidad
suficiente de años hidrológicos que servirán para hacer una
clasificación en años muy húmedos, húmedos, normales o
medios, secos y muy secos
Este estudio es necesario para determinar la potencia que se debe instalar en la
central. Los datos se obtendrán de las estaciones
de aforo presentes en la demarcación escogida.
Caudal y salto
Una vez realizada la curva de caudales clasificados para el año de referencia, se procede a calcular el
caudal nominal de la máquina.
II. PARTES FUNDAMENTALES DEL
CENTRAL HIDRAHULICA
Toda central hidroeléctrica transforma la energía potencial del agua acumulada en el embalse en energía
eléctrica a través del alternador.
Las diferentes transformaciones de energía que se producen son:
CENTRAL HIDROELECTRICA
SEGÚN EL VALOR DE LA POTENCIA
GENERADA SEA SUPERIOR O INFERIOR A 10
MW, HABLAMOS DE MINI HIDRÁULICA O DE
HIDRÁULICA.
1.PRESA. Su misión es conseguir el salto de agua, desviar caudales y/o almacenamiento de agua utilización
hidroeléctrica. La elección del tipo de presa depende de la configuración del valle y de las características
mecánicas del terreno.
PRINCIPALES COMPONENTES DE UNA CENTRAL
HIDROELÉCTRICA
TIPOS DE PRESAS POR SU FORMA DE TRABAJO
.
-DE GRAVEDAD: SU PROPIO
PESO SIRVE PARA
CONTRARRESTAR EL EMPUJE
DEL AGUA. SUELE SER RECTA O
CÓNCAVA. ES EL TIPO MÁS
CARO.DE BÓVEDA: LA PRESIÓN DEL AGUA SE TRANSMITE A
LAS LADERAS DE LA MONTAÑA. SUELE SER
CONVEXA, DE MODO QUE, CUANTO MÁS EMPUJA EL
AGUA DEL EMBALSE, MÁS SE CLAVAN LOS LADOS DE
LA PRESA EN LAS LADERAS DE LA MONTAÑA. SON
PRESAS MÁS PEQUEÑAS, Y BARATAS.
1.2. TIPO DE PRESAS DEACUERDO AL MATERIAL .
PRESA DE HORMIGÓN
CON ÉSTE MATERIAL SE PUEDEN ELABORAR CONSTRUCCIONES MÁS ESTABLES Y
DURADERAS; DEBIDAS A QUE SU CÁLCULO ES DEL TODO FIABLE FRENTE A LAS
PRODUCIDAS EN OTROS MATERIALES.
NORMALMENTE, TODAS LAS PRESAS DE TIPO GRAVEDAD, ARCO Y CONTRAFUERTE ESTÁN
HECHAS DE ESTE MATERIAL.
PRESAS DE TIERRA: SON LAS MÁS UTILIZADAS EN LOS PAÍSES SUBDESARROLLADOS YA
QUE SON MENOS. SON AQUELLAS QUE CONSISTEN EN UN RELLENO DE TIERRAS, QUE
APORTAN LA RESISTENCIA NECESARIA PARA CONTRARRESTAR EL EMPUJE DE LAS AGUAS.
LOS MATERIALES MÁS UTILIZADOS EN SU CONSTRUCCIÓN SON PIEDRAS, GRAVAS,
ARENAS, LIMOS Y ARCILLAS. ESTE TIPO DE PRESAS TIENEN COMPONENTES MUY
PERMEABLES, POR LO QUE ES NECESARIO AÑADIRLES UN ELEMENTO IMPERMEABILIZANTE
ESTE ELEMENTO PUEDE SER ARCILLA (EN CUYO CASO SIEMPRE SE UBICA EN EL CORAZÓN
DEL RELLENO) O BIEN UNA PANTALLA DE HORMIGÓN, LA CUAL SE PUEDE CONSTRUIR
TAMBIÉN EN EL CENTRO DEL RELLENO O BIEN AGUAS ARRIBA.
LOS ALIVIADEROS: son elementos vitales de la presa que 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.
TOMA DE AGUA: las tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el
líquido para llevarlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberías. La toma de agua de
las que parten de la presa que entra en contacto con el agua embalsada.
o Usan compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas
o poseen unas rejillas metálicas
o El canal de derivación se utiliza para conducir agua desde la presa hasta las
turbinas de la central
o exista una cámara de presión donde termina el canal y comienza la turbina.
o utilizan las chimeneas de equilibrio que evitan los "golpe de ariete“ en las
tuberías forzadas y álabes de las turbinas
CÁMARA DE PRESIÓN: es el punto de unión del canal de derivación con la tubería de presión.
En esta cámara se instala la chimenea de equilibrio.
GALERÍA DE CONDUCCIÓN. el agua circula debido a los ligerísimos desniveles entre sus
extremos (velocidades pequeñas). hechas de hormigón con juntas de dilatación para
contrarrestar el efecto de los cambios de temperatura.
TUBERÍA DE PRESIÓN O FORZADA. también llamada tubería forzada, se encarga de
conducir el agua hasta la cámara de turbinas. las tuberías de este tipo se construyen de
diferentes materiales acero, cemento-amianto y hormigón armado.
CHIMENEA DE EQUILIBRIO. amortigua el golpe de ariete. el agua fluctúa en ella según la
presión en las conducciones. se sitúan en la zona de unión de las galerías de conducción y las
tuberías forzadas.
PARQUE DE TRANSFORMADORES. los alternadores actuales generan energía eléctrica a
tensión inferior a 20 000 v. en estas condiciones se producirían pérdidas de tensión en el
transporte a largas distancias. Por la cual se tiene que aumentar la tensión y que esto se lleva
a cabo en el parque de transformadores.
CÁMARA DE TURBINAS: es la zona donde se instalan las turbinas y los alternadores.
TURBINA
es una máquina compuesta esencialmente por un rodete con álabes o palas unidos a un eje central giratorio (velocidad de giro superior a 1000 r.p.m)
Su misión es transformar la energía cinética del agua en energía cinética de rotación del eje.
ALTERNADOR
es la prolongación del eje de la turbina, se encarga de transformar la energía cinética de rotación de éste en energía eléctrica.
ELEMENTOS BÁSICOS DE UNA TURBINA
Canal de admisión: Conducto por donde penetra el agua
Distribuidor: Paredes perfiladas que permiten encauzar el agua hacia el elemento móvil
Rodete: Dispositivo portador de los álabes, perfilados para que absorban con la mayor eficacia posible la energía cinética del agua
Según las características del salto de agua, se emplean tres tipos
La rueda Pelton
La turbina Francis
La de hélice o turbina Kaplan
SEGÚN EL SALTO DE AGUA SE ELIGIRAN EL TIPO DE TURBINA
Centrales de alta presión. Saltos grandes (> 300 m.), pequeños caudales
desalojados (20m3/s). Turbinas Pelton y Francis que reciben agua
mediante tuberías de gran longitud. Zonas de alta montaña
• Centrales de media presión. Saltos y caudales medios (15-300 m. y
200m3/s). Turbinas Pelton, Francis y Kaplan. Embalses grandes.
Centrales de baja presión. Saltos pequeños (< 15 m.), gran caudal
(>300m3/s). Turbinas Kaplan o Francis. Valles amplios de baja montaña.
TURBINAS PELTON
Se trata de una turbina de impulsión diseñada para aprovechar el agua
que llega con una gran presión. El agua conducida por una tubería sale
con gran fuerza por bocas de diámetros más pequeño, golpeando las
paletas del rotor de la turbina y haciéndolo girar a gran velocidad. Es la
turbina más usada en las centrales hidroeléctricas.
Inyector.
Cámara de distribución.
Distribuidor.
Rodete.
TURBINA FRANCIS
• Turbina de media presión. Dispone de un eje vertical y su rodete está
constituido por paletas alabeteadas. El agua es conducida hasta la
periferia del rodete por un distribuidor y se evacua por un canal que sale
a lo largo del eje. Rendimiento 90%
• Este tipo de turbinas puede funcionar sumergido en el agua y se emplea
en saltos de alturas comprendidas entre los 20 y 200 m.
•
TURBINA KAPLAN:
Turbina de presión. Es una variante de la turbina Francis y, como ésta,
también dispone de un eje vertical. Su rodete está formado por una hélice
de palas orientables, (generalmente 4 o 5) lo que permite mejorar su
rendimiento y disminuir el tamaño del alternador.
Tiene una eficiencia entre el 93 y el 95%. Se emplea en saltos de altura
inferior a 20 m y puede llegar a trabajar eficazmente con saltos de sólo 5
m.
CASA DE MÁQUINASes la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los
elementos de regulación y comando.en la figura siguiente tenemos el corte esquemático de una central de caudal elevado y
baja caída. la presa comprende en su misma estructura a la casa de máquinas.
1. Embalse2. Presa de contención3. Entrada de agua a las máquinas (toma), con reja4. Conducto de entrada del agua5. Compuertas planas de entrada, en posición "izadas".6. Turbina hidráulica7. Alternador8. Directrices para regulación de la entrada de agua a turbina9. Puente de grúa de la sala de máquinas.10. Salida de agua (tubo de aspiración11. Compuertas planas de salida, en posición "izadas"12. Puente grúa para maniobrar compuertas de salida.13. Puente grúa para maniobrar 14. compuertas de entrada.
CASA DE MÁQUINASen la figura siguiente mostramos el croquis de una central de baja caída y alto caudal,
como la anterior, pero con grupos generadores denominados "a bulbo", que están totalmente sumergidos en funcionamiento.
1. Embalse2. Conducto de entrada de agua3. Compuertas de entrada "izadas" 4. Conjunto de bulbo con la turbina y el alternador5. Puente grúa de las sala de máquina6. Mecanismo de las compuertas de salida7. Compuerta de salida "izada"8. Conducto de salida
CASA DE MÁQUINAScentral de caudal mediano y salto también mediano, con la sala de
máquinas al pie de la presa.el agua ingresa por la toma practicada en el mismo dique, y es llevada hasta las turbinas por medio de conductos metálicos embutidos en el
dique.
1. Embalse2. Toma de agua3. Conducto metálico embutido en la presa4. Compuertas de entrada en posición de izada5. Válvulas de entrada de agua a turbinas6. Turbina7. Alternador8. Puente grúa de la central9. Compuerta de salidas "izada"10. Puente grúa para izada de la compuerta de salida11. Conducto de salida
1. Conducto forzado desde la chimenea de equilibrio
2. Válvula de regulación y cierre
3. Puente grúa de sala de válvulas
4. Turbina
5. Alternador
6. Puente grúa de la sala de máquinas
7. Compuertas de salida, en posición "izadas"
8. Puente grúa para las compuertas de salida
9. Conducto de salida
En la figura siguiente tenemos el esquema de una central de alta presión y bajo caudal. Este tipo de sala de máquinas se construye alejada de la presa.El agua llega por medio de una tubería a presión desde la toma, por lo regular alejada de la central, y en el trayecto suele haber una chimenea de equilibrio.La alta presión del agua que se presenta en estos casos obliga a colocar válvulas para la regulación y cierre , capaces de soportar el golpe de ariete.
CENTRALES HIDROELECTRICAS EN EL MUNDO
1. Presa de las Tres
GargantasPaís: China
2. Represa de Itaipú
3. Presa de Guri (Central Hidroeléctrica Simón Bolívar)
4. Presa de Tucuruí
5. Presa Grand Coulee
6. Central Hidroeléctrica de Longtan
7. Central Hidroeléctrica de Krasnoyarsk
8. Central Hidroeléctrica de Robert-bourassa
9. Central Hidroeléctrica de Churchill Falls
10. Central hidroeléctrica de Bratsk
CENTRALES HIDROELECTRICAS EN EL PERU
MANTARO, CENTRO 886.0 MW
HUINCO, CENTRO 247.3 MW
CHARCANI V, SUR 144.6 MW
CAÑON DEL PATO, NORTE 263.5 MW
MACHUPICCHU SUR 88.8 MW
La Central Hidroeléctrica del Mantaro es la más
grande e importante del Perú. Esta majestuosa obra
está ubicada en el distrito de Colcabamba, provincia
de Tayacaja. Produce 798 Mw, con una caída neta de
748 m también con turbinas Pelton y representa
aproximadamente el 40% de la energía del país y
alimenta al 70% de la industria nacional que está
concentrada en Lima.
1. CENTRAL HIDROELECTRICA DEL MANTARO(Santiago Antúnez de Mayolo)
COMPONENTES PRINCIPALES DEL CENTRAL HIDROELECTRICA DEL MANTARO:
1. LA REPRESA DE TABLACHACA: posibilita el
almacenamiento y regulación de las aguas tomadas del río
Mantaro.
2. EL TÚNEL DE ADUCCIÓN: tiene una longitud aproximada
de 18,830 metros entre la toma y la cámara de válvulas.
3. LA CASA DE MÁQUINAS: ubicada sobre la margen
izquierda del río Colcabamba. Contiene siete turbinas tipo
Pelton, de eje vertical, de cuatro chorros, 114 MW, 450 rpm.,
accionadas por un salto hidráulico de 820 m. Los
transformadores (22 en total) son monofásicos de 13.8/220 kV,
y están ubicados en la parte exterior del edificio de la casa de
máquinas.
CENTRAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO
EMPRESA ELECTROPERUTIPO DE CENTRAL HIDRAULICAUBICACIÓN DEPARTAMENTO HUANCAVELICA PROVINCIA TAYACAJADISTRITO COLCABAMBALOCALIDAD CAMPO ARMIÑOALTITUD 1840 msnm
TIPO HIDRAULICA DE EMBALSEFUENTE DE AGUA RIO MANTAROPOTENCIA
EFECTIVA886.0 MW
NÚMERO DE UNIDADES
7
PUESTA EN SERVICIO
1973
2. HUINCO, CENTRO 247.3 MW
En Lima. Inaugurada en 1964, utiliza las aguas del río
Santa Eulalia. Tiene una capacidad instalada de 247.3
MW. Es una obra maestra de la ingeniería, pues para
instalarla se tuvo que construir una gigantesca caverna en
el interior de la montaña, de 108 metros de largo, 31 de
ancho y 24 de alto.
Para llegar a ella se debe recorrer una galería de
acceso de 858 metros de largo. En la parte central de la
caverna está la sala de máquinas, al lado derecho los
transformadores y cables de 220 KV, y al lado izquierdo
la sección hidráulica con las válvulas. Debajo de esta
última se halla el túnel de descarga. Fue la central más
grande del país hasta que se construyó la del Mantaro.
CENTRAL HUINCOEMPRESA EDEGELTIPO DE CENTRAL HIDRAULICAUBICACIÓN DEPARTAMENTO LIMA PROVINCIA HUAROCHIRIDISTRITO SAN PEDRO DE CASTALOCALIDAD SAN PEDRO DE CASTAALTITUD 1878 msnm
TIPO HIDRAULICA DE EMBALSEFUENTE DE AGUA RIO SANTA EULALIAPOTENCIA
EFECTIVA247.3 MW
NÚMERO DE UNIDADES
4
PUESTA EN SERVICIO
1964
3. CHARCANI V, SUR 144.6 MW
El caudal de diseño de esta central hidroeléctrica es de 14
m3/s, en la visita técnica se encontraba con aproximado 8.33 m
Cuenta con tres generadores marca Alsthom Atlantic, tipo
RYV 366.153 y con una potencia de 57 000 kVA cada uno, para una
tensión nominal de 13 800 V esto se llega en el patio de llaves
empleando el efecto joule. Se conoce como efecto Joule al fenómeno
irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica,
parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor
debido a los choques que sufren con los átomos del material
conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El
movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto
provoca continuos choques entre ellos y como consecuencia un
aumento de la temperatura en el propio cable.
CENTRAL CHARCANI VEMPRESA EGASATIPO DE CENTRAL HIDRAULICAUBICACIÓN DEPARTAMENTO AREQUIPAPROVINCIA AREQUIPADISTRITO ALTO SELVA ALEGRELOCALIDAD ALTO SELVA ALEGREALTITUD 2963 msnm
TIPO HIDRAULICA DE EMBALSEFUENTE DE AGUA RESERVORIO AGUADA BLANCAPOTENCIA
EFECTIVA144.62 MW
NÚMERO DE UNIDADES
3
PUESTA EN SERVICIO
1988
4. CAÑON DEL PATO, NORTE 263.5 MW
La central aprovecha las aguas del Río Santa, y el aporte del
reservorio San Diego en épocas de estiaje, mediante tres
tuberías a presión que dirigen el agua a seis unidades de
generación con turbina tipo Pelton, ubicadas en una casa de
máquinas en caverna, empleando un salto neto de 382 metros, y
un caudal de diseño de 72 m3/s. Las unidades de generación
producen energía eléctrica a un nivel de tensión de 13.8 kV, la
cual es elevada a 138 kV mediante la SE. Huallanca para ser
transmitida al SEIN.
CENTRAL CAÑON DEL PATOEMPRESA EGENORTIPO DE CENTRAL HIDRAULICAUBICACIÓN DEPARTAMENTO ANCASHPROVINCIA HUAYLASDISTRITO HUALLANCALOCALIDAD HUALLANCAALTITUD 1423 msnm
TIPO HIDRAULICA DE PASADAFUENTE DE AGUA RIO SANTA - RESERVORIO SAN
DIEGOPOTENCIA EFECTIVA 263.4 MWNÚMERO DE
UNIDADES6
PUESTA EN SERVICIO 1958
5. MACHUPICCHU SUR 88.8 MW
CENTRAL MACHUPICCHU
EMPRESA EGEMSATIPO DE CENTRAL HIDRAULICAUBICACIÓN
DEPARTAMENTO CUSCOPROVINCIA URUBAMBADISTRITO MACHUPICCHULOCALIDAD INTIHUATANAALTITUD 1707 msnm
TIPO HIDRAULICA DE PASADAFUENTE DE AGUA RIO VILCANOTAPOTENCIA
EFECTIVA88.8 MW
NÚMERO DE UNIDADES
3
PUESTA EN SERVICIO
2001 (repotenciación)
Muchas Gracias…