ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

PROYECTO INTEGRADOR DE SABERES

“OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELECTRICA CON LA IMPLEMENTACIÓN DE

CENTRALES HIDROELECTRICAS SECUENCIALES”

ESTUDIANTES RESPONSABLES

Erick Galarza

Jonathan Jurado

Renato Pazmiño

Oscar Nacimba

Edwin Sislema

David Taday

TUTORA

Ing.: María Isabel Uvidia

RIOBAMBA - ECUADOR

2013

OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELECTRICA CON LA

IMPLEMENTACIÓN DE CENTRALES HIDROELECTRICAS

SECUENCIALES

TEMA

OBJETIVOPRINCIPAL Construir centrales hidroeléctricas secuenciales para aprovechar

los las fuentes hídricas y mejorar la producción de energía a nivel Nacional.

ESPECÍFICOS Situar a las centrales hidroeléctricas como pilares en la

producción de energía en el país. Dar a conocer los beneficios de la reutilización del agua en las

principales centrales hidroeléctricas Lograr el abastecimiento de energía eléctrica para todos los

rincones del país Contribuir con nuevos procesos para generar energía de maneras

no contaminantes que podrán ser aplicados en todo el mundo.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el Ecuador se ha podido contar con las centrales hidroeléctricas para generar energía la misma que utiliza la energía del paso del agua la, pero debido a los cambios en el comportamiento del planeta a causa de la contaminación ambiental se debe considerar que existirá épocas de estiaje lo cual dificulta la generación de energía para el país lo que significa una falta de abastecimiento de electricidad para toda una sociedad que está en constante crecimiento.

Debido a que el agua no sufre ningún cambio físico se la esta desaprovechando por lo que deberíamos trabajarla las veces que sean posibles; es por esto que se debería considerar la construcción de centrales hidroeléctricas Secuenciales cuyo objetivo es aprovechar el paso de la misma mientras se cuente con un caudal de agua apropiado.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

“¿Por qué no optar por la construcción de centrales hidroeléctricas secuenciales en que aprovechara una misma fuente hídrica con la finalidad de aprovechar el agua y sobre todo mejorar la producción de energía para todo el país.”

JUSTIFICACIÓN

La construcción de las centrales secuenciales se ve justificada en la demanda de energía que aun aqueja al país Un beneficio obvio del proyecto hidroeléctrico es la energía eléctrica, la misma que puede apoyar el desarrollo económico y mejorar la calidad de la vida en el área servida. Los proyectos hidroeléctricos requieren mucha mano de obra y ofrecen oportunidades de empleo.

El uso de sistemas capaces de generar energía de forma limpia y sostenible está teniendo en los últimos años un gran crecimiento debido, en buena medida, al empuje recibido por la confirmación de los problemas de cambio climático y agotamiento de los recursos a los que se enfrenta nuestro planeta.

HIPÓTESIS

La implementación de “Centrales hidroeléctricas secuenciales” ayudará a sacar más provecho a las fuentes Hídricas mientras esto sea posible lo cual optimizará la producción de energía eléctrica que abastecerá de electricidad a todos los rincones del país

PROPUESTA DEL PROYECTO

ESTUDIO DEL DIAGNÓSTICO

Entre estas etapas hemos pasado por lo que es el diagnóstico que no es más que buscar una problemática que sea relevante a la carrera que hemos decidido estudiar y plantear una solución, solución que en la segunda etapa el que buscar información relevante y concreta fácil de entender

A demás se ha podido notar que el proyecto en el que se trabaja desde un punto ambientalista se está demostrando que las centrales hidroeléctricas son pilares fundamentales en la generación limpia de energía eléctrica.

FACTIBILIDAD

El proyecto es factible ya que se adentra en los métodos de generación de energía por métodos limpios renovables, en este caso aprovechando la energía cinética del agua.

Si hablamos del tiempo en el que estamos el proyecto presenta una expectativa de contrarrestar los efectos de la contaminación ambiental por la que estamos pasando en la actualidad como por ejemplo las épocas de estiaje que se pueden dar; con la construcción de las Centrales Hidroeléctricas Secuenciales se sacara provecho a un misma fuente hídrica almenas cuando en ésta exista agua.

El proyecto es factible ya que creara nuevos puestos de trabajo ya sea para operadores de las centrales así como para dar mantenimiento.

DISEÑO DE LA PROPUESTAPara el diseño y construcción de una Central Hidroeléctrica se estima que su costa varia entre los 18 hasta más de 100 millones por lo que entendemos que las Centrales secuenciales no excederá los 5 millones ya que siempre se mantendrá como una altura de máximo 25 m. para la colocación de las turbinas de tipo Kaplan con las cuales van a trabajar

Dada la factibilidad de proyecto, se ha decidido construir una Maqueta que tendrá como función demostrar el funcionamiento de una Central y principalmente servirá como aplicativo de la investigación que se llevó a cabo. Dando a conocer el objetivo principal que tuvo el proyecto con el fin de obtener resultados y poder llegar a optar por conclusiones

Construcción del aplicativo

El objetivo de este, es representar el funcionamiento de las Centrales Hidroeléctricas Secuenciales.

La maquete tiene un embalse que alimenta a la central principal, más adelante se encuentran construidas otras Centrales que pasaran a llamarse pequeña mini o micro centrales, dependerá de la caida con al se cuenta

Se ha implementado los transformadores, en donde se representa cables de alta y baja tensión

La Central Principal cuenta con un embalse, representando el tipo de centrales que Ecuador posee. Así mismo también el rio debe estar forrado con plástico, y direccionarlo a la parte del borde de la maqueta para que desemboque el agua.

MATERIALES

Espuma flex

Temperas

Papel lustre (para las pista)

Palitos circulares de caoba y balsa de 1mm.(para armar las torres de alta tensión)

Royos de papel higiénico (para remojarlo con agua y goma, y arrugar la superficie de la maqueta para la apariencia del relieve de la tierra)

Casita armable

Cartón dúplex

Cartón

Plástico o cualquier otro material duro e impermeable.

Árbol para maquetas

Focos led

Cable negro delgado.

Baterías

Pegamento; goma, silicona

APLICACIÓN PRACTICA DE LA PROPUESTA

PROCEDIMIENTOPara el diseño y construcción de una Central Hidroeléctrica Secuencial se requerirá de dos elementos:

Un caudal de agua “Q”

Una carga “H”

Es esencial saber el caudal con el que se piensa trabajar para definir el equipamiento a instalar, de forma que la energía producida sea la máxima posible en función de la fuente hídrica

Al igual que el caudal el salto es fundamental para diseñar una Central, esta debe ser la máxima emitida por la topografía del suelo.

CALCULOSSi consideramos que tenemos un mismo caudal en todo el río se procederá a ubicar las centrales en cualquier ubicación siempre y cuando consideremos una ubicación en donde exista una caída mayor a 5 m.

Central Hidroeléctrica Principal

Para realizar los cálculos tomemos como datos el siguiente ejemplo:

Si tenemos una Central Hidroeléctrica cuyo caudal es de 2oo m3/s y cuya presa tiene una caída o salto de 200 m tenemos

Datos:

Q = 200 m3/s --------------------- 1m3 = 1000 litros; Q = 200000 l/s

H= 200 m

Por lo tanto

Si consideramos que tenemos un mismo caudal en todo el río se procederá a ubicar las centrales en cualquier ubicación siempre y cuando consideremos una ubicación en donde exista una caída mayor a 5 m.

Central Hidroeléctrica # 2

Debido a que el caudal muchas de las veces no es el mismo debido a que existen sistemas de riego para la agricultura, consideremos lo siguiente

Datos

Q2 = 80 m3/s = 80000 l/s

H = 12 m

 

Tenemos:

Central Hidroeléctrica # 3

Datos:

Q = 18 m3/s = 18000l/s

H = 9.8 m

Tenemos:

Las potencias anteriormente descritas pertenecen a una sola turbina por central, por lo que la suma total de la producción de energía se daría mediante la multiplicación de la cantidad de potencia generada por el número de turbinas y esto sumar a las cantidades de energía de las demás centrales

En el ejemplo, anterior suponiendo que todas las centrales constaban de tres turbinas se tiene:

Central Hidroeléctrica # 1

3 x 40 MW = 120 MW

Central Hidroeléctrica # 2

3 x 9.6 MW = 28.8 MW

Central Hidroeléctrica # 3

3 x 1.76 MW =.5.28 MW

ENERGIA TOTAL GENERADA APROVECHANDO UNA MISMA FUENTE HIDRICA:

Pt = P1 + P2 + P3

Pt = (120 + 28.8 + 5.28) MW

Pt = 154.08 MW

CONCLUSIONES

La construcción de las centrales secuenciales es una alternativa para evitar otras formas de generación de energías contaminantes y situar a las centrales hidroeléctricas como pilares en la producción de energía en el país.

 

Nuestro proyecto busca generar más energía eléctrica aprovechando una misma fuente hídrica, siempre y cuando éste cumpla con las condiciones previamente obtenidas que es que posea un caudal mínimo para su trabajo.

 

La construcción de las Centrales Hidroeléctricas Secuenciales permitirá un crecimiento del sector laboral ya sea para su manejo o para su mantenimiento y reparación de las partes mecánicas como turbinas y/o generadores.

CONCLUSIONES

Gracias a las Centrales Hidroeléctricas secuenciales se ha podido incrementar la producción de Energía eléctrica casi un 30 % en una misma fuente Hídrica.

Casi un 30 % de Energía adicional se producirá, permitiendo de esta manera almacenarla y utilizarla en épocas de estiaje evitando de esta manera evitar los apagones y promoviendo una condición de Buen Vivir para la Sociedad.

RECOMENDACIONES

Las Centrales Hidroeléctricas secuenciales tendrán un mejor rendimiento si estas se las construye con una altura mayor a los 15m, caso contrario la energía producida no lograra cubrir lo invertido a largo plazo.

En todas las Centrales secuenciales que se vayan a construir deberán poseer una bomba de tipo Kaplan ya que la geografía de las fuentes hídricas no perite construir otro embalse de la misma magnitud que la principal

BIBLIOGRAFIA

Ortiz R. “Pequeñas Centrales Hidroeléctricas”. Bogotá: Mc Graw-Hill, 2001.

Stephen Chapman, “Maquinas eléctricas” (3ra Edición), editorial Mc Graw-Hill, 2000

Harper Gilberto, “Manual de instalaciones eléctricas residentes e industriales”, (2da Edición)

Oscar Mallitasi G. “Modelación y diseño para centrales Hidroeléctricas”, Ecuador, 2008

Organización Latinoamérica (OLADE). Lineamientos generales en el desarrollo de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas

Olade, “Manual de diseño estandarizado y fabricación de equipos de centrales Hidroeléctricas pequeñas

Tecnología Industrial I. Batxillerat. McGrawHill. Joseph, Hoyos, Garravé, Vila. 1998.

CORDOVA, Roberto. “Breve historia de las turbinas hidráulicas”, Revista “Desde la Ciencia”

LINKOGRAFÍA

Centrales Hidroeléctricas - Hidroeléctrica

http://www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/trabajos/ehidraul/p5.htm

Tipos de Turbinas

http://www.dcc.uchile.cl/~luribe/turbinas.html

http://www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/trabajos/ehidraul/p6.htm

http://cipres.cec.uchile.cl/~cavera/francis/caracfun.htm

http://cipres.cec.uchile.cl/~cavera/francis/turfran.htm

Componentes

http://www.coiim.es/enla/Industria/presas_hidraulic1.htm

http://www.codeso.com/MCHE2.html

http://www3.rincondelvago.com/apuntes/descarga.php?00025242

http://www3.rincondelvago.com/apuntes/descarga.php?00001557

http://www3.rincondelvago.com/apuntes/descarga.php?00001332

ANEXOS

GRACIA

S