GENERACIÓN HIDRÁULICA

Alumnos: Fabio Ernesto BallénDiego Alejandro López

Docente: Ing. Alexandra Sashenka Pérez

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDASFACULTAD TECNOLÓGICATECNOLOGÍA ELÉCTRICA

REDES ELÉCTRICAS20 de Febrero de 2004

Constitución general de un central hidráulica

El agua en los ríos tiene una energía cinética que depende de la velocidad del agua la que a su vez, es función de la pendiente y la rugosidad del cauce; en un punto apropiado el agua pasa por maquinas motrices que transforman la energía potencial en energía mecánica y esta en energía eléctrica.

ESQUEMA DE GENERACIÓN

ENERGÍA DE LA FUENTE

ENERGÍA MECÁNICA

Ep = mghEc = ½mv²

Un generador consta, en su forma más simple de una espira que gira impulsada por algún medio externo. Un campo magnético uniforme, creado por un imán, en el cual gira la espira. .

Eind=2rwBlsen(wt)Esquema de un motor

Clasificación de las Centrales Hidráulicas

1. Centrales de Alta presión: Alturas superiores a los 200 m.

2. Centrales de media presión: Alturas comprendido entre 20 y 200 m.

3. Centrales de baja presión: Alturas inferiores a 20m.

Las centrales también se clasifican:

• Centrales de agua corriente.

• Centrales de agua embalsada: de regulación.

de bombeo.

Según su potencia:

•Microcentrales (0.99MW de potencia máxima)

•Centrales de pequeña potencia (99MW de potencia máxima)

•Centrales de potencia media ( 1000MWde potencia máxima)

•De gran potencia (superiores a 1000MW)

Según la economía de la explotación:

•Independientes

•Interconectadas

PRESA DE AGUA FLUENTE

CENTRAL DE MEDIA PRESIÓN

CENTRAL DE AGUA EMBALSADA

CENTRAL DE REGULACIÓN

ELEMENTOS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA

6 Turbina

7 Eje

8 Generador

9 Líneas de transporte de energía eléctrica

10 Transformadores

1 Agua embalsada

2 Presa

3 Rejas filtradoras

4 Tubería forzada

5 Conjunto de grupos turbina-alternador

LA PRESAse 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.

Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en:

•Presa de tierra

•Presa de hormigón

TURBINAS

PRESA DE TIERRA

PRESA DE HORMIGÓN

Las presas de hormigón son las más utilizadas y se puede a su vez clasificar en: De gravedad:retienen el agua gracias al tipo de materiales empleados, como mampostería u hormigones.

De bóveda:Necesita menos materiales que las de gravedad y se suelen utilizar en gargantas estrechas.En estas la presión provocada por el agua se transmite íntegramente a las laderas por el efecto del arco.

PRESA DE BÓVEDA

LOS ALIVIADEROS

Los aliviaderos son elementos 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. •Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguación.

TOMAS DE AGUALas tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el líquido para llevarlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberías.

Las tomas de agua de las que parten varios conductos hacia las tuberías, se hallan en la pared anterior de la presa que entra en contacto con el agua embalsada. Estas tomas además de unas compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas, poseen unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los alabes y producir desperfectos.

CASA DE MAQUINAS1.Embalse 2.Presa de contención 3.Entrada de agua a las máquinas (toma), con reja 4.Conducto de entrada del agua 5.Compuertas planas de entrada, en posición "izadas". 6.Turbina hidráulica 7.Alternador 8.Directrices para regulación de la entrada de agua a turbina 9.Puente de grúa de la salidade máquinas. 10.Salida de agua (tubo de aspiración)11.Compuertas planas de salida, en posición "izadas" 12.Puente grúa para maniobrar compuertas salida. 13.Puente grúa para maniobrar compuertas de entrada.

1 Embalse superior

3 Tubería de captación

4 Galería de conducción

5 Tubería forzada

6 Central

7 Turbinas y generadores

8 Desagües

9 Líneas de transporte de energía eléctrica

10 Embalse inferior o río

CENTRAL DE BOMBEO

Central de bombeoDisponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo del día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía.Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador.Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hace el ciclo productivo nuevamente.

TURBINAS HIDRÁULICASHay tres tipos de turbinas:

Rueda PeltonRueda FrancisRueda Kaplan

El tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de aguay de la potencia de la turbina.En términos generales: La rueda Pelton conviene para saltos grandes.(150 A 300 m)La turbina Francis para saltos medianos. (80 a 150 m)La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeños.(hasta 60 m)

RUEDA PELTON

1 Rodete

2 Cuchara

3 Aguja

4 Tobera

5 Conducto de entrada

6 Mecanismo de regulación

7 Cámara de salida

RUEDA FRANCIS

Forma general de un rodete y el importante hecho de que el agua entre en una dirección y salga en otra a 90º, situación que no se presenta en las ruedas Pelton.Las palas o alabes de la rueda Francis son alabeadas.

RUEDA KAPLAN

RUEDA KAPLAN

En los casos en que el agua sólo circule en dirección axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hélice o Kaplan. Las turbinas Kaplan tienen alabes móviles para adecuarse al estado de la carga.Esta turbinas aseguran un buen rendimiento aún con bajas velocidades de rotación.

VELOCIDADES ESPECIFICAS PARA DISTINTOS TIPOS DE TURBINAS, EN

FUNCIÓN DE LA ALTURA DE SALTO.

SOBRE VELOCIDADES ADMISIBLES EN TURBO _ HIDRÁULICAS

80 - 120KAPLAN

80 – 120HÉLICE

85 – 100FRANCIS

80PELTON

EXCESO DE VELOCIDAD EN % DE LA NORMA

TURBINAS

VELOCIDADES DE LOS GENERADORES ACCIONADOS POR TURBINAS HIDRÁULICAS

150207504136.5226005125245006115.526

428.5710728375810030300109432250128834

214.51483.536187.5167938166.5187540

VELOCIDAD rpm

N° DE PAR DE POLOS

VELOCIDAD rpm

N° DE PAR DE POLOS

TIPO DE TURBINA EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD ESPECIFICA

Menos de 5Kaplan ultrarrápidaDe 800 a 1.100De 15 a 5Kaplan rápidaDe 500 a 800

De 50 A 15Kaplan lentaDe 270 a 500Hasta 15Hélice ultrarrápidaDe 400 a 500

De 25 a 15Francis ultra rápidaDe 300 a 450De 50 a 25Francis rápidaDe 200 a 300De 100 a 50Francis mediaDe 120 a 200De 200 a 100Francis lentaDe 70 a 120De 400 a 200Francis muy lentaDe 55 a 70De 400 a 100Pelton de dos toberaDe 51 a 72De 800 a 400Pelton de una toberaDe 36 a 50De 400 a 100Pelton de una toberaDe 26 a 35De 800 a 400Pelton de una toberaDe 18 a 25

Hasta 800Pelton de una toberaHasta 18

Altura del Salto metros

Tipo de TurbinaVelocidad específica rpm

CONCEPTOS•Nivel: horizontalidad constante de la superficie de un terreno

•Cota: valor de la altura a la que se encuentra una superficie respecto del nivel del mar

•Caudal: cantidad de líquido, expresada en metros cúbicos o en litros, que circula a través de cada una de las secciones de una conducción, abierta o cerrada en la unidad de tiempo.

•Salto de agua: paso brusco o caída de masas de agua desde un nivel a otro inferior. Numéricamente se identifica por la diferencia de cota que se da en metros.

•Embalse: resulta de almacenar todas las aguas que afluyen del territorio sobre el que está enclavado y, identificado como cuenca vertiente, que es la superficie de las aguas que lo alimentan. Las dimensiones del embalse dependen de los caudales aportados por el río.

IMPACTO AMBIENTALMinisterio de Medio Ambiente (MMA), IDEAM y el

Consejo Técnico Asesor de Política y Normatividad Ambiental.

RESOLUCION 673 DEL 17 DE JULIO DE 1997:Art.1. Para obtener la licencia Ambiental del proyecto hídrico, el EIA deberá ser realizado bajo los términos de referencia ETER-210.Art. 2. Aplicación de los términos de referencia.Art. 3. Facultad de la autoridad ambiental.Art. 4. Diagnóstico Ambiental de alternativas.Art. 5. Licencia de tramite.Art. 6. Obligaciones adicionales.Art. 7.Vigencia.

CAPACIDAD INSTALADA SIN

5*155

NARIÑOF9*32121DE NARIÑO CEDENAR

BOYACÁP125*810001000CHIVOR S.A.

CAUCA13*2 F26 26

VALLEF13*27474

216217

45.3135

CALDASF15*230

135

30

540

HUILAF180*3540

540

540CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE BETANIA S.A.

DE CALDAS S.A. CHEC

TOTAL CHEC

DEL RIÓ ANCHICAYA S.A. E.S.P. CHIDRAL

DEL TOLIMA S.A E.S.P. ELECTROLIMA

TOLIMAF16*2+15*14545

DEL CAUCA CEDELCA

NetaBruta

Localización

Tecnología

Numero de

Unidades

Capacidad (MW)PUBLICO/Privado

24712547TOTAL EEPPM

21*24242

25*32525

104.5*3306310

F69*3201201

135*3405414

C/MARCA

14*3+15*15557

P70*8560560

ANTIOQUIA

P45*6270270EMPRESAS PUBLICAS DE MEDELLÍN EEPPM

21952213.5

P92*3270

F18*236

230*51150

270

36

1150

180*3311

P50*3150

315

150EMGESA S.A. E.S.P.

TOTAL EMGESA

F75*3202225

NetaBruta

Localización

TecnologíaNumero de Unidades

Capacidad (MW)PUBLICO/Privado

VALLEF125*3365365EMPRESA DE ENERGÍA DEL PACIFICO S.A. EPSA 33*4120132

95*3285285

770782TOTAL EPSA

ANTIOQUIA

P12401240

20912140.9

132*3396 CALDAS

F85*2170

404.9

170ISAGEN S.A.

TOTAL ISAGEN

NetaBruta

LocalizaciónTecnologíaNumero de Unidades

Capacidad (MW)PUBLICO/Privado

PROYECTOS UPME.doc

BIBLIOGRAFÍA•Centrales Hidroeléctricas I, 'Conceptos y Componentes Hidráulicos', Editorial PARANINFO, 1994.

•Maquinas Eléctricas, CHAPMAN STEPHEN J. Editorial McGraw-Hill

•Enciclopedia CEAC de electricidad, Editorial CEAC Perú

•Enciclopedia Encarta 2003

•MATAIX, C., Turbomáquinas Hidráulicas-, Editorial ICAI, 1974.

•www.ideam.gov.co

•www.ceib.esasignaturas ecologiaehidraulicap1.htm

•www.upme.gov.co

• www.isa.com.co