Protocolo de Generadores Hidroelectricos

8/10/2019 Protocolo de Generadores Hidroelectricos

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DISEO DE PLANTA HIDROELCTRICA

PARA EL SUMINISTRO DE ENERGA

ELCTRICA DE RANCHO JUREZ


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DISEO DE PLANTA HIDROELCTRICA PARA EL SUMINISTRO DE ENERGA ELCTRICADE RANCHO JUREZ

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NDICE

rbol del problema

Antecedentes

Planteamiento del problema..

Supuesto.

Objetivos..

Objetivos especficos..

Hiptesis.

Justificacin

Viabilidad de la investigacin.

Marco terico..

Marco conceptual.

Esquema.

Mtodo

Aspectos administrativos.


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RBOL DEL PROBLEMA

Poco Carencia de equipos, Ausencia de Escuelas Ausencia de

desarrollo dispositivos y alumbrado limitadas a trabajoscomercial e maquinas elctricas. pblico y la tecnologa nocturnos.industrial. residenciales. del mundo

moderno.

Bajo desarrollo socioeconmico Inestabilidad de los habitantesde la poblacin . de la comunidad.

CARENCIA DE ENERGAELCTRICA EN RANCHO JUREZ

Ausencia de gestin y Bajos apoyos econmicos Zona de difcil accesoejecucin de proyectos gubernamentales. y comunicacin.de electrificacin.

Deficiencia de Irresponsabilidad de la Bajo nmero Zona montaosainformacin y presidencia municipal de habitantes. y carencia de vasausencia de y el gobierno estatal. de transporte.

personal calificado.


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ANTECEDENTES

Las plantas hidroelctricas o tambin conocidas como plantas hidrulicas, son fuentesgeneradoras de energa elctrica. Su funcin se basa en aprovechar la energa

hidrulica que es obtenida mediante la cada del agua desde cierta altura. La energapotencial, durante la cada, se convierte en cintica. El agua pasa por las turbinas agran velocidad, provocando un movimiento de rotacin que finalmente, se transformaen energa elctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible enlas zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devueltaro abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivacin, y lainstalacin de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo elloimplica la inversin de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva enregiones donde el carbn o el petrleo son baratos. Sin embargo, el peso de lasconsideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estnen funcionamiento centran la atencin en esta fuente de energa. (DAZA, 2002)

Desde hace mucho tiempo, la energa hidroelctrica se considera un mtodo limpio yseguro de produccin de electricidad. No agrega dixido de carbono (CO2) al medioambiente y utiliza una fuente renovable de energa, el agua.

La energa hidroelctrica tiene tambin otros beneficios. Las presas y las plantashidroelctricas duran mucho tiempo. Esto significa que, una vez que se compensan loscostos, la planta hidroelctrica se convierte en una fuente de electricidad relativamente

econmica.

Las presas hidroelctricas construidas sobre ros inundables ayudan a controlar lasinundaciones. Adems, las reservas creadas detrs de las presas pueden utilizarsepara la recreacin. Un ejemplo de ello es el Lago Mead, en Arizona y Nevada, atrae anavegadores y a excursionistas. El Tasik Kenyir de Malasia impulsa a los turistas avisitar sus cataratas, cavernas e islas tropicales. (Planetseed, 2014)

En Mxico existen 64 Centrales Hidroelctricas, de las cuales 20 son de granimportancia y 44 son centrales pequeas. Suman un total de 181 unidades generadoras

de este tipo. Las 20 centrales ms grandes se ubican de la siguiente manera: 5 en laGerencia Regional de Produccin Noroeste, 2 en la Gerencia Regional de ProduccinNorte, 5 en la Gerencia Regional de Produccin Occidente, 2 en la Gerencia Regionalde Produccin Central y 6 en la Gerencia Regional de Produccin Sureste.


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Uno de los problemas actuales que ha permanecido en todo el mundo es la exportacinde energa elctrica en comunidades rurales y marginadas, debido a que estas seencuentran muy aisladas de las compaas suministradoras de luz. Una de las medidaspreventivas ms viables que se han venido desarrollando para dar solucin a estos

tipos de problemas es la construccin de pequeas presas hidroelctricas, estas sedisean a partir de la necesidad de la poblacin y sus tareas especficas a efectuar conla ayuda de la electricidad. Muchas de las veces estos proyectos son impulsados porempresas privadas con el fin de explotar los recursos naturales de la zona y obtenerganancias econmicas.

Un ejemplo de ello a la aplicacin de estos sistemas y que tuvo grandes beneficios es laaldea de Knoydart. Este encuentra en una zona remota del oeste de Escocia, donde lanica fuente de energa elctrica procede de un sistema hidroelctrico. Este sistema sedesarroll con el fin de proveer energa elctrica a la zona y poder lograr el bienestarde las personas y la alimentacin de pequeas fbricas. La planta hidroelctricaproduce un total de 100 kilovatios, lo suficientemente necesario para distribuirlo en todoel rea que es de aproximadamente 1 km2. Las principales caractersticas que componeel sistema es un amplio ro con flujos turbulentos y un caudal promedio de 850 litros porsegundo.

Con base a estas observaciones se efectuara el desarrollo de un proyecto quepertenece al mismo campo de trabajo, utilizando tcnicas y metodologas adecuadas.Esta investigacin tiene el fin de ofrecer un buen diseo y construccin de planta

hidroelctrica, la cual ser una fuente generadora de energa elctrica para lacomunidad de Rancho Jurez. La poblacin ha carecido de energa elctrica desde susinicios debido a que se encuentra ubicado en la Sierra Mixe de Oaxaca y esconsiderado como una de las zonas de difcil acceso ya que no existen vas detransporte y comunicacin. Hoy en da Rancho Jurez sigue careciendo de energaelctrica, y an no se han propuesto soluciones viables para garantizar las necesidadesde los habitantes.


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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La energa elctrica es un factor primordial del cual el ser humano depende cada vezms en la vida cotidiana, ya no solo es nuestra fuente de iluminacin en horas

nocturnas, sino que se ha vuelto parte del crecimiento y desarrollo de nuestras vidas enal mbito laboral y educativo.

La carencia de la energa elctrica de la zona ha sido uno de los ms grandes retos dela comunidad, el problema ha permanecido debido a que la presidencia municipal y elgobierno estatal no han puesto en marcha la gestin de proyectos de electrificacinpara el beneficio de la comunidad y el bienestar de sus habitantes; por otra parte,podemos hacer mencin que los apoyos econmicos gubernamentales que se liberancada ao para el pueblo no son lo suficientemente factibles para poner en marcha lasinstalaciones elctricas. Otra de las causas de este problema es debido a que RanchoJurez es una zona de difcil acceso, ya que se encuentra ubicada en la Sierra Mixe deOaxaca, por lo cual la Comisin Federal de Electricidad no le es viable la transportacinde sus productos (postes de luz, cables, transformadores, etc.) y con ello poder llevar acabo las instalaciones.

La consecuencias que han generado la ausencia de la electricidad en la comunidad esel lento crecimiento y bajo desarrollo socioeconmico de la poblacin (poco desarrollocomercial e industrial), las escuelas debido a la falta de energa se encuentran limitadascuya poblacin estudiantil no tiene acceso a la tecnologa del mundo moderno, y por

ltimo, la mayora de los trabajos realizados son manuales ya que no existe laposibilidad de utilizar equipos y maquinas elctricas provocando as una grandesventaja en la calidad de los productos y el tiempo de produccin, todos estosfactores han conllevado a una inestabilidad social, econmica, tecnolgica y educativa.

Este proyecto de investigacin est centrado en el diseo adecuado de una plantahidroelctrica, para el suministro de energa elctrica en la comunidad de RanchoJurez. La aplicacin bsica de este sistema es la de mantener y alimentarcontinuamente a la poblacin con la cantidad exacta de energa elctrica que serconsumida por cada vivienda o residencia. La ausencia de la electricidad es un

problema muy grave para el desarrollo tecnolgico, econmico y social de la localidad,es por ello que se buscan alternativas y soluciones apropiadas para su produccin eimplementacin.


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SUPUESTO

Es posible garantizar a la comunidad que el desarrollo del proyecto ofrecer elsuministro de energa elctrica a todas las viviendas?

OBJETIVO GENERAL

Disear y construir una planta hidroelctrica que produzca energa elctrica para elconsumo de las viviendas, aplicando una solucin factible a futuras amenazas demantenimiento y seguridad.

OBJETIVOS ESPECFICOS

- Estudio geogrfico de la zona establecida.- Diseo y construccin de las presas de hormign y caudales de alimentacin.- Diseo y construccin de las turbinas hidrulicas tipo Kaplan.- Implementacin de un sistema de multiplicador de fuerzas.- Esquematizacin de la instalacin elctrica


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HIPTESIS

El diseo de la planta hidroelctrica y las instalaciones de la red distribuir energaelctrica a la comunidad de Rancho Jurez, ofreciendo costos reducibles de

mantenimiento y un alto grado de seguridad y eficiencia.

Anlisis de la Hiptesis

Variables independientes:

El diseo de la planta hidroelctrica. Las instalaciones de la red elctrica.

Variables dependientes:

Distribuir energa elctrica a la comunidad de Rancho Jurez. Ofrecer costos reducibles de mantenimiento y un alto grado de seguridad y

eficiencia.

Unidad de anlisis:

Electrificacin de la comunidad.


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MARCO TERICO

La energa hidroelctrica comenz a utilizarse a finales del siglo XIX para generarelectricidad y actualmente se emplea en 159 pases del mundo. En el mix energtico de

las energas renovables, a la hidroelctrica le corresponde un papel significativo. Suutilizacin permite compensar las fluctuaciones de produccin que provoca el uso de lasenergas solar y elica, que dependen de la situacin meteorolgica, y con ellogarantizar un abastecimiento elctrico estable procedente de fuentes de energarenovables.

Gracias a sus bajos costes de generacin elctrica de 0,02 euros / kWh, la energahidroelctrica es muy competitiva en comparacin con otras fuentes, tanto renovablescomo convencionales. La alta seguridad de funcionamiento y abastecimiento y lasupresin a largo plazo de los gastos de combustibles ofrecen una posibilidadeconmica para garantizar el suministro bsico de electricidad. Dado que las centraleshidroelctricas, dependiendo del tipo, almacenan la energa y que, en caso necesario,pueden suministrar electricidad con rapidez, contribuyen de manera importante a laestabilidad de la red. Las centrales hidroelctricas reducen la dependencia y losriesgos de la importacin de energa y, en zonas sin un amplio abastecimientoenergtico, constituyen la base para su desarrollo econmico. (Renewables - Made inGermany)

Las plantas hidroelctricas suministran alrededor de un 20% de la electricidad del

mundo. Slo el petrleo, el carbn y el gas natural generan ms electricidad en todo elmundo.

Las plantas hidroelctricas suministran 650,000 megavatios de energa en todo elmundo. Sin embargo, no todos los lugares del mundo cumplen con las condicionesnecesarias para producir este tipo de energa. Para lograrlo, una regin necesita tenermontaas, ros y arroyos o precipitaciones intensas.

Los principales usuarios de energa hidroelctrica son los Estados Unidos, Canad,Rusia y Brasil. Pronto, China superar a Brasil en su capacidad hidroelctrica al

completarse su enorme proyecto, la presa de las Tres Gargantas. Noruega y Egiptotambin utilizan energa hidroelctrica para una gran parte de su suministro elctrico.

Las plantas hidroelctricas varan en tamao. Las grandes plantas que producen 30megavatios, o ms, suministran electricidad a regiones extensas. Las plantas pequeasque producen entre 110 kilovatios y 30 megavatios suministran suficiente electricidad


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para desarrollos locales. Las microplantas, que producen hasta 100 kilovatios,proporcionan energa a granjas pequeas y hogares.

FUNCIONAMIENTO

La energa hidroelctrica funciona de manera muy simple. Para utilizar la energanatural de un ro que fluye rpidamente desde una elevacin hacia un terreno ms bajose debe controlar su caudal. Esto se logra mediante la construccin de una presa. stadetiene el flujo normal del ro y crea una reserva detrs de ella. Una planta de energaconstruida dentro o a lo largo de la presa tiene dos motores diferentes: una turbina y ungenerador. La turbina consta de una serie de aletas angulares montadas en un ejecentral. La turbina gira mientras un flujo controlado de agua pasa por la planta deenerga. El movimiento de la turbina impulsa el generador, que luego produceelectricidad.

Hay dos factores que determinan la cantidad de energa que genera una plantahidroelctrica. El primer factor es la altura desde las turbinas hasta la superficie delagua, distancia conocida como la carga hidrosttica. El segundo factor fundamental esel volumen del flujo de agua que pasa por la turbina. Como regla general, 3.79 l (1 gal)de agua por segundo que caen desde 30.48 m (100 pies) pueden generar 1 kilovatio deenerga elctrica. La carga hidrosttica es la misma todo el tiempo, pero el flujo de aguapuede aumentar o disminuir segn la demanda de electricidad.

VENTAJAS

La construccin de presas para el aprovechamiento de la energa hidroelctrica engeneral, y su uso en particular, presenta ciertas ventajas sobre otras fuentes deenerga, como son:

Disponibilidad: Es un recurso inagotable, siempre y cuando el ciclo del aguaperdure.

"No contamina": (en la proporcin que lo hacen el petrleo, carbn, etc.): me

refiero a que no emite gases "invernadero" ni provoca lluvia cida, es decir, nocontamina la atmsfera, por lo que no hay que emplear costosos mtodos quelimpien las emisiones de gases. Adems no hay que emplear sistemas derefrigeracin o calderas, que consumen energa y que contaminan, por lo que esms rentable en este aspecto.

Almacenamiento de agua para regados.


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Permite realizar actividades de recreo: remo, baarse, etc.

Evita inundaciones: mediante la regulacin del caudal.

TIPO DE CENTRAL HIDROELCTRICA

Existen diversos tipos de centrales hidroelctricas, y lo ms viable para el desarrollo deeste proyecto es la siguiente.

Centrales hidroelctricas de agua fluyente.

Son las ms extendidas por todo el mundo.

Aprovechan la energa de la corriente del ro y normalmente sirven para cubrir lacarga de base.

La velocidad de la corriente y el caudal de agua determinan su potencia. Algunascentrales hidroelctricas de agua fluyente pueden embalsar agua en caso de unademanda baja de energa para poder utilizarla como reserva cuando haya unademanda superior de electricidad.

La central por derivacin del agua es una forma especial de la centralhidroelctrica de agua fluyente. El agua se estanca con una presa y se dirige a

las turbinas con ayuda de un canal separado. Mientras que una central normalde agua fluyente solamente presenta una pequea diferencia de altura entre losniveles de agua superior e inferior, la central por derivacin del agua aprovechala diferencia de altura mayor que provocan los estancamientos de agua.

Por otra parte, las centrales hidroelctricas se pueden clasificar de acuerdo a sutamao y produccin. En este caso podemos considerarlo de la siguiente forma.

Centrales hidrulicas pequeas.

La construccin de centrales hidrulicas pequeas supone un impacto mucho menor enla naturaleza que la construccin de centrales de gran tamao. No obstante, no existeun consenso internacional sobre la definicin de centrales hidrulicas pequeas. Laclasificacin ms extendida actualmente de centrales hidrulicas pequeas es:

Microcentral: 1-100 kW


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Minicentral: 100-1000 kW

Central pequea: 1000-10 000 kW

El diseo y construccin de nuestra central elctrica ser considerada como unaMinicentral, ya que se encuentra en un rango de produccin de 100-1000 kW.

Retomando lo anterior, las centrales elctricas no tienen definicin especfica, por loque en otros pases se pueden obtener una variedad de clasificaciones, tal es el casode Alemania, en donde se consideran pequeas las centrales con una potencia dehasta 1 MW. En China, una central hidrulica pequea puede tener hasta 25 MW, enIndia hasta 15 MW y en Suecia hasta 1,5 MW. En Europa se ha establecido unapotencia total de hasta 10 MW como lmite superior de capacidad reconocido para lascentrales hidrulicas pequeas de acuerdo con la Asociacin Europea de la PequeaCentral Hidroelctrica (ESHA). (Renewables - Made in Germany)

TIPO DE INSTALACIN

Existen tres tipos principales de instalaciones de energa hidroelctrica. La plantahidroelctrica ms frecuente es la de retencin y es la que se aplicara en este proyecto.Este tipo de planta utiliza una presa para retener o almacenar agua en una gran reservaque se usar posteriormente. Para generar electricidad, el agua liberada de la reservafluye por un canal que se denomina compuerta de esclusa y se dirige hacia las turbinas.

El agua que cae hace girar las turbinas, que luego impulsan el generador. Una plantade retencin libera agua segn se necesita para cumplir con los requisitos energticospor medio del incremento o la disminucin del caudal de acuerdo con la demanda deenerga. Estas plantas pueden ser de cualquier tamao, segn el ro, la presa y la cargahidrosttica.

La presa relacionada con las instalaciones de retencin cumple dos funciones. Eleva laaltura del agua del arroyo o del ro a un nivel diferente y genera presin de agua ocarga hidrosttica. Asimismo, proporciona una manera de controlar las inundacionesprovocadas por un ro. El agua puede ser liberada o retenida para evitar cambios

considerables en el caudal del ro, debajo de la presa. Una desventaja de las plantas deretencin es que dependen de las precipitaciones de una regin. Durante una poca desequa, si el nivel de la reserva disminuye demasiado, la carga hidrosttica puede verseafectada. Eso puede limitar la cantidad de electricidad producida por una planta de estetipo. (Planetseed, 2014)


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TURBINAS

El tipo de turbina utilizada depende del flujo y la altura (presin) del agua. En este laseleccin ms adecuada de acuerdo a las condiciones en las cuales estar sometida es

la siguiente.

Turbinas Kaplan.

Son las turbinas comunes para grandes centrales de agua fluyente con unaaltura de salto pequea, de 7 a 60 m, y grandes caudales.

Idneas para caudales fluctuantes.

Para potencias de 50-180.000 kW.

Al igual que las turbinas Francis, las de tipo Kaplan, son turbinas de admisin total,incluidas as mismo en la clasificacin de turbinas de reaccin. Las caractersticasconstructivas y de funcionamiento, son muy similares entre ambos tipos. Se emplean ensaltos de pequea altura (alrededor de 60 m. y menores), con caudales medios ygrandes (aproximadamente de 15 m3/s en adelante). Debido a su singular diseo,permiten desarrollar elevadas velocidades especficas, obtenindose buenosrendimientos, incluso dentro de extensos lmites de variacin de caudal. A igualdad depotencia, las turbinas Kaplan son menos voluminosas que las turbinas Francis.

Normalmente se instalan con el eje en posicin vertical, si bien se prestan para sercolocadas de forma horizontal o inclinada.

La Turbina Kaplan es una turbina de hlice con labes ajustables, de forma que laincidencia del agua en el borde de ataque del labe pueda producirse en lascondiciones de mxima accin, cualesquiera que sean los requisitos de caudal o decarga.

Componentes de una turbina Kaplan.

Los rganos principales de una turbina Kaplan son, como en la Francis, la cmara dealimentacin o caracol, el distribuidor, el rodete mvil y el tubo de desfogue, ya que estambin turbina de reaccin.


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La cmara de alimentacin suele ser de concreto en muchos casos, debido a la grancapacidad de gasto que admite la turbina Kaplan. La seccin toridal puede ser circular orectangular.

El rotor de la turbina de forma de hlice, est constituido por un robusto cubo, cuyodimetro es el orden del 40% al 50% del dimetro total al extremo de los labes, en elcual van empotrados los labes encargados de efectuar la transferencia de energa delagua al eje de la unidad. (Rincon del Vago)

GENERADOR ELCTRICO

Un generador elctrico es un dispositivo que convierte energa mecnica en energaelctrica. Mantiene por tanto una diferencia de potencial entre dos puntos denominadospolos. Por la ley de Faraday, al hacer girar una espira dentro de un campo magntico,se produce una variacin del flujo de dicho campo a travs de la espira y por tanto segenera una corriente elctrica.

En las centrales de generacin de energa elctrica (nucleares, trmicas, hidrulicas...)la energa mecnica que el generador transforma en energa elctrica proviene delmovimiento de una turbina, accionada dependiendo del tipo de central por vapor deagua, aire o agua.

El generador consta de dos partes principales:

El esttor, que es la parte esttica del generador. Acta como inducido.

El rotor, que es la parte mvil conectada al eje de la turbina. Es el que actacomo inductor.

El rotor puede estar constituido por un imn permanente o ms frecuentemente, por unelectroimn. Un electroimn es un dispositivo formado por una bobina enrollada entorno a un material ferromagntico por la que se hace circular una corriente, queproduce un campo magntico. El campo magntico producido por un electroimn tiene

la ventaja de ser ms intenso que el de uno producido por un imn permanente yadems su intensidad puede regularse.

El esttor est constituido por bobinas por las que circular la corriente. Cuando el rotorgira, el flujo del campo magntico a travs del esttor vara con el tiempo, por lo que se


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generar una corriente elctrica. En este enlace puede verse un esquema de unacentral hidrulica en funcionamiento. (Fernndez)

TRANSFORMADOR

Los transformadores son mquinas estticas que se utilizan para variar los valores detensin (V) e intensidad (I) en C.A.

Son utilizados en las lneas de transporte y distribucin para elevar o reducir los valoresde tensin elctrica.

Funcionamiento del transformador monofsico.

Los transformadores, como la mayora de las mquinas elctricas, disponen de uncircuito magntico y dos circuitos elctricos. Sobre el ncleo magntico, formado porchapas apiladas, van arrollados dos bobinados que se denominan primario ysecundario.

Al conectar el bobinado primario de N1espiras a una tensin alterna, se crea un flujomagntico alterno. Este flujo magntico, que se establece en todo el circuito magntico,recorre el bobinado secundario de N2espiras induciendo en l una fuerza electromotrizproduciendo la tensin en bornes V2.

A la relacin de tensiones entre el primario y secundario se le llama relacin detransformacin, para un transformador ideal se cumple:

dnde: m = relacin de transformacin V1 = tensin del primario (V) V2 = tensin del secundario (V) N1 = nmero de espiras del primario N2 = nmero de espiras del secundario

La transferencia de energa elctrica entre el primario y secundario se hace a travs delcampo magntico variable que aparece en el ncleo, no hay conexin elctrica entre losdos bobinados. (lhusurbil)


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MULTIPLICADOR DE FUERZAS

El multiplicador de fuerzas es un sistema que aumenta la fuerza mecnica, o en casocontrario, puede tambin reducirla dependiendo a las necesidades del operador.

La aplicacin de este sistema en este proyecto es la de aumentar el nmero derevoluciones por minuto, tomando como la parte primaria las revoluciones que seobtienen en las turbinas y la secundaria sera la parte que nosotros deseamos obtener.Las relaciones de esta pueden variar de acuerdo al dimetro de cada engrane o poleasy es de vital importancia ajustarlas al sistema que nosotros queramos obtener. Acontinuacin se tabulan las relaciones de estas.

RELACIN DE ENGRANES Y POLEASDimetro

(Turbina)

Numero de

revoluciones

Dimetro

(Eje del Generador)

Numero de

revoluciones50 cm 1 50 cm 150 cm 1 45 cm 1.150 cm 1 40 cm 1.250 cm 1 35 cm 1.450 cm 1 30 cm 1.650 cm 1 25 cm 250 cm 1 20 cm 2.550 cm 1 15 cm 3.350 cm 1 10 cm 550 cm 1 05 cm 10

ALIVIADORES

Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misin liberar partedel agua detenida sin que esta pase por la sala de mquinas.

Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o de superficie.La misin de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades de aguao atender necesidades de riego.

Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, losaliviaderos se disean para que la mayora del lquido se pierda en una cuenca que seencuentra a pie de presa, llamada de amortiguacin.

Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas, deacero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, segn la demanda de la situacin.


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CASA DE MAQUINAS

Es la construccin en donde se ubican las mquinas (turbinas, alternadores, etc.) y loselementos de regulacin y comando. (Thales)

RESULTADOS

La construccin de la planta hidroelctrica producir energa elctrica terico de 120KW, con una eficiencia en las turbinas de 95%. La salida real ser de 114 KW, lonecesario para alimentar pequeas poblaciones o zonas rurales con reas de 1 km 2 y 2km2.

Para ello la construccin de los canales de agua debe de ser aproximadamente de 3vas con cadas de 10 m de altura y un flujo continuo de 750 l/s. El dimetro de loscanales deben adaptarse a los caudales de agua y estas se manejaran con unaproximado de 125 cm.

La seguridad y eficiencia de la distribucin viene sujeto al mantenimiento adecuado ycontinuo del sistema. Otra de estas es la construccin de compuertas, que entemporadas de lluvias servirn como medidas de prevencin para evitar inundaciones odaos a los equipos.

La implementacin de conexin a tierra servir como una medida de seguridad, ya que

con ella se logra el balanceo de las cargas, es decir, evita sobrecargas que puedencorromper en el bienestar de los equipos, dispositivos y materiales elctricos.


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MARCO CONCEPTUAL

Planta hidroelctrica:- Es el sistema que aprovecha la energa hidrulica paraproducir energa elctrica. Sus partes principales que lo conforman para llevar a cabo

su funcionamiento son las turbinas, un generador elctrico y los transformadores.

Energa elctrica:- Es la energa resultante de la existencia de una diferencia depotencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente elctrica entreambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor elctrico.

La energaelctrica puede transformarse en muchas otras formas de energa, tales como laenerga lumnica o luz, la energa mecnica y la energa trmica. (Wikipedia, 2014)

Presas de hormign:- Son presas de gravedad en la que su propio peso es el

encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia elsuelo, por lo que ste debe ser suficientemente estable para soportar el peso de lapresa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menormantenimiento requieren. (IECA, 2013)

Caudal:- Es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente seidentifica con el flujo volumtrico o volumen que pasa por un rea dada en la unidad detiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo msico o masa que pasa porun rea dada en la unidad de tiempo. (Wikipedia, 2014)

Turbinas Kaplan:- Es un motor rotativo que convierte en energa mecnica la energade una corriente de agua. El elemento bsico de la turbina es la rueda o rotor, quecuenta con palas, hlices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia,de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa larueda y la hace girar. Esta energa mecnica se transfiere a travs de un eje paraproporcionar el movimiento de una mquina, un compresor, un generador elctrico ouna hlice. (Rincon del vago)

Multiplicador de fuerza:- Es un sistema mecnico encargado en la reduccin oaumento de potencia y revoluciones. Sus partes que lo conforman son un conjunto deengranes o poleas.

Electrificacin:- Es un sistema de alimentacin de traccin por el cual la energaelctrica procedente de una lnea exterior de alta tensin pasa por la subestacin,circula por el elemento conductor instalado a lo largo de la lnea y, sustentado pordeterminados dispositivos, penetra en la locomotora a travs del captador de corriente,


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alimenta los motores y retorna cerrando el circuito por los carriles y feeders negativos,si los hubiera, y accidentalmente por tierra. (EcuRed)

Instalacin elctrica:- Es un conjunto formado por, el tendido de caeras,

conductores, artefactos de iluminacin, toma corrientes y dems elementos deproteccin que se combinan para el aprovechamiento y utilizacin de la energaelctrica en el hogar comercio e industria.

Compuerta hidrulica:- Es el nombre de un dispositivo hidrulico, mecnico, cuyafuncin es la regulacin del pasaje de agua o de cualquier otro fluido en tuberas,canales, presas, esclusas, obras de derivacin, entre otras estructuras hidrulica.(Arqhys)

Generador elctrico:- Es un aparato capaz de mantener una diferencia de cargaselctricas entre dos puntos (es decir, voltaje), transformando otras formas de energa enenerga mecnica y posteriormente en una corriente alterna de electricidad (aunqueesta corriente alterna puede ser convertida a corriente directa con una rectificacin).(Artinaid)

Transformador:- Es un dispositivo elctrico que permite aumentar o disminuir latensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. Lapotencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sinprdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un

pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo y tamao, entre otrosfactores. (Wikipedia, 2014)

Cargas elctricas:- Es el trabajo por parte de la energa elctrica necesario para hacerfuncionar los aparatos, equipos y dispositivos elctricos. Tambin se le conoce comopotencia consumida por cada elemento elctrico.

Corriente elctrica:-Es la circulacin de cargas elctricas en un circuito elctrico. Laintensidad de corriente elctrica (I) es la cantidad de electricidad o carga elctrica (Q)que circula por un circuito en la unidad de tiempo (t). Para denominar la Intensidad se

utiliza la letra I y su unidad es el Amperio (A).

Voltaje:- Es la energa potencial elctrica por unidad de carga, medido en julios porculombio (= voltios). A menudo es referido como "el potencial elctrico", el cual se debedistinguir de la energa de potencial elctrico, haciendo notar que el "potencial" es unacantidad por unidad de carga.


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ESQUEMA

INTRODUCCIN

ANTECEDENTES

CAPTULO I. GENERACIN DE ENERGA ELCTRICA.

1.1. Aspectos generales1.1.1. Fuentes renovables1.1.2. Fuentes no renovables

1.2. Tipos de centrales de generacin de energa elctrica1.3. Clasificacin de las centrales de energa elctrica

1.3.1. Por la potencia generada1.3.2. Por la energa primaria que utilizan

1.4. Energa del agua1.4.1 Energa potencial1.4.2 Energa cintica

1.5. Principio de Bernoulli1.5.1. Circulacin del agua en conductos cerrados

1.6. Planta hidroelctrica1.6.1. Clasificacin

1.6.1.1. Por la potencia

1.6.1.2. Por la presa1.6.1.2.1. Centrales de agua fluyente1.6.1.2.2. Centrales a pie de presa

1.7. Elementos de una mini central hidroelctrica1.8. Obra civil

1.8.1. Presas de hormign1.8.2. Canales de conduccin1.8.3. Casa de maquinas

1.9. Equipos auxiliares1.9.1. Turbinas

1.9.1.1. Clasificacin de las turbinas1.9.2. Generadores

1.9.2.1. Generadores sncronos1.9.2.1. Generador asncrono

1.9.3. Transformadores1.9.3.1 Dimensionamiento del transformador


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1.9.4. Celdas y cuadros elctricos.

CAPTULO II. DISEO Y APLICACIN DEL SISTEMA HIDROELCTRICO.

2.1. Anlisis de pre factibilidad2.1.1. Inventario2.1.2. Reconocimiento2.1.3. Pre factibilidad

2.2. Requerimientos necesarios para la instalacin de la plantahidroelctrica.2.2.1. Caudal de agua2.2.2. Salto geodsico

2.3. Criterios para el diseo y construccin2.3.1. Alturas de salto neto2.3.2. Flujo volumtrico

2.4. Mtodos para determinar los saltos geodsicos2.4.1. Mtodo del Barmetro2.4.2. Mtodo del GPS

2.5. Calculo del caudal2.5.1. Perdidas de carga2.5.2. Calculo de caudal de diseo

2.6. Calculo hidrulico2.6.1. Potencial Hidroelctrico Terico Bruto (P.H.T.B.)

2.6.2. Calculo de la energa2.6.3. Factor de utilizacin y demanda2.7. Turbinas

2.7.1. Clculos para los componentes de turbinas Kaplan.2.8. Criterios para la eleccin del generador

2.8.1. Clculos y dimensionamiento del generador2.9. Criterios de la eleccin del transformador

2.9.1. Dimensionamiento de los conductores de la red2.10. Clases de cortos circuitos producidos en las redes

elctricas

2.11. Calculo de protecciones2.12. Diseo de sistemas de control y proteccin2.13. Lneas de transmisin de la planta hidroelctrica

2.13.1. Calculo del sistema de transmisin de la planta hidroelctrica2.13. Proyeccin de redes elctricas

2.13.1. Esquema de instalaciones elctricas


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2.13.2. Calculo de distribucin de las cargas.2.13.3. Instalacin de elementos y equipos de distribucin

CAPTULO III. CLCULOS ECONMICOS PARA LOS RESULTADOS TCNICOS

DE LA CENTRAL HIDROELCTRICA.

3.1. Anlisis en los escenarios econmicos de la planta hidroelctrica3.2. Factores y variables consideradas en el anlisis y clculo econmico del

sistema3.3. Costos de la generacin de energa elctrica3.4. Costos de la instalacin y distribucin de la red3.5. Ingresos de la productividad de energa elctrica

CAPTULO IV. RESULTADOS

CAPTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFA Y REFERENCIAS


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ASPECTOS ADMINISTRATIVOS

En la siguiente tabla se muestra el gasto econmico relacionado a los recursoshumanos.

RECURSOS HUMANOSRECURSOSFINANCIEROS

Recursos Cantidad Profesin Funcin Tiempo $

Encuestadores

Encuestador 1 Estudiante

Entrevistar,describir,

observar yrecolectardatos e

informacin.

1 Semana 1 500

Encuestador 2 Estudiante

Entrevistar,describir,

observar y

recolectardatos e

informacin.

1 Semana 1 500

Investigadores

Investigador 1 Estudiante

Investigar,observar,estudiar,analizar,

plantear ydirigir.

6 Meses 18 000

Investigador 2 Estudiante

Investigar,observar,estudiar,analizar,

plantear ydirigir.

6 Meses 18 000

Trabajadores

1 ArquitectoDisear,

construir ydirigir.

1 Mes 15 000

1IngenieroElctrico

Disear,instalar y

dirigir.1 Mes 15 000

20 Obrero Trabajar 5 Meses 300 000

Supervisador 1Supervisador de

ProyectosHidroelctricos

Revisar,corregir y

complementar.1 Semana 5 000

Presidente 1

Agente

Municipal

Gestionar,

informar, dirigiry plantear.

6 Meses 12 000

Asesora 1

Doctor enCiencias

Revisar,analizar,corregir,

plantear ycomplementar.

1 Mes 1 000

Total $ 387 000.00


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En esta segunda tabla se refleja los gastos econmicos a utilizar en los recursosmateriales.

RECURSOS MATERIALES

RECURSOS

FINANCIEROS

Recursos Nombre Tipo Cantidad $

EquiposTurbina Kaplan 3 45 000

Generador 40 KW 3 30 000Transformador 25 KVA 10 150 000Revolvedora MPower 1 10 000

Dispositivos

Watthormetro Voltech 3 12 000Calculadora Fx-991 1 300Voltmetro Db Drive Hi 1 1 500

Manmetros Instrutek100.300 1 3 000Fluxmetro Dw-303 Mx 1 2 000

Cinta mtrica Disston 5 500Teodolito Sokkia Dt5a 1 8 000

Caudalmetro Bmw 320i 4 8 000Velocmetro Cicloc 3 1 800

Materiales

Cemento Gris 20 Toneladas 33 000Cables RAYCHEM50 5 Km 375 000

Poleas de acero Ancha Ford 5 12 900Corta circuitos SMD-20 150 125 000

CojinetesPlacas de acero Voltech Tertulianet 3 000 m 125 000

HierroTubos Acero al carbn 150 m 23 000

Collarn hidrulico Cavalier 3 3 000

VarillaInterruptores Sba 1600 V600 1 13 000

Fusibles Cee Xrnt 8.3/15 Kv 5 10 000Tablero dedistribucin

Siemens Square 3 4 500

Tornillos TH-235 10 Paquetes 3 500Ejes Rgsh-3 3 3 700

Carcasa WSKA-TV 3 8 700Total $ 1 012 400.00

En conclusin, la inversin estimada prevista en el desarrollo del proyecto es de 1399400 pesos, un aproximado a los apoyos econmicos que ofrece el gobierno en base aun proyecto de electrificacin de una zona rural. Pero la ventaja de este, es que loshabitantes de dicha comunidad no estarn pagando rentas por el suministro de energaelctrica en sus viviendas, como es el caso con las compaas privadas de luz. Ademspodrn consumir o aprovechar de este recurso tan primordial sin lmite alguno.

Documents

Protocolo de Generadores Hidroelectricos