Centrales Hidráulicas

Presentación del tema: "Centrales Hidráulicas"— Transcripción de la presentación:

1 Centrales Hidráulicas
Centrales Eléctricas FI – UBA

2 PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN UN CURSO DE AGUA

3 MÉTODOS DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA
INTERCEPTACIÓN DE LA CORRIENTE MEDIANTE UNA PRESA DESVÍO DE LA CORRIENTE

4 APROVECHAMENTO MEDIANTE INTERCEPTACIÓN CON PRESA

5

6 APROVECHAMENTO MEDIANTE DESVÍO DE LA CORRIENTE

7 TOMAS DE AGUA DEBIDO A LAS VARIACIONES DE CARGA DEL ALTERNADOR O A CONDICIONES IMPREVISTAS SE UTILIZAN LAS CHIMENEAS DE EQUILIBRIO QUE EVITAN LAS SOBREPRESIONES EN LAS TUBERÍAS FORZADAS Y ÁLABES DE LAS TURBINAS. A ESTAS SOBREPRESIONES SE LES DENOMINA "GOLPE DE ARIETE". LA CHIMENEA DE EQUILIBRIO CONSISTE EN UN POZO VERTICAL SITUADO LO MÁS CERCA POSIBLE DE LAS TURBINAS. ACTÚA DE ESTE MODO LA CHIMENEA DE EQUILIBRIO COMO UN MUELLE HIDRÁULICO O UN CONDENSADOR ELÉCTRICO, ES DECIR, ABSORBIENDO Y DEVOLVIENDO ENERGÍA.

8 ESTUDIOS PARA DISEÑAR UN APROVECHAMIENTO HIDRÁULICO
PARA DETERMINAR ENERGÍA Y POTENCIA APROVECHABLES DE UN SALTO DE AGUA SE REQUIEREN DATOS SOBRE LAS CONDICIONES: HIDROLÓGICAS: RÉGIMEN DE LLUVIAS HIDRODINÁMICAS: FACILIDAD PARA ACUMULACIÓN, REGULACIÓN Y CREAR DESNIVEL

9 DEFINICIONES HIDRÁULICAS DE UN CUENCA
CUENCA IMBRÍFERA: superficie en km2 , proyectada sobre horizontal, tal que las aguas recogidas vayan al salto CAUDAL ESPECÍFICO: volumen medio (l/skm2)recogido en un intervalo de tiempo de un segundo por cada km2 de la cuenca. ESCORRENTÍA: agua que concurre finalmente al curso fluvial COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA: cociente entre el caudal del río y el caudal precipitado sobre la cuenca NO TODA LA ESCORRENTÍA ES UTILIZABLE (irregularidad)

10 DEFINICIONES HIDRÁULICAS DE UN APROVECHAMIENTO
SALTO DEL APROVECHAMIENTO: Hn (m) SALTO BRUTO: Hc (m) SALTO ÚTIL: Nm (m)

11 HIDRÓGRAFA DE UN RIO Y CURVA MONÓTONA DE CAUDALES ACUMULADOS

12 DEFINICIONES DE CAUDALES
CAUDAL MEDIO O MÓDULO CAUDAL INFERIOR (355 días) CAUDAL MÁXIMO (10 días) CAUDAL SEMIPERMANENTE (180 días)

13 DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DEL EQUIPAMIENTO
Qs: CAUDAL ECOLÓGICO Qme: CAUDAL DE EQUIPMIENTO MÍNIMO Qe: CAUDAL DE EQUIPAMIENTO

14 DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA MEDIA DEL APROVECHAMIENTO
Pc: Potencia disponible (W) Q: caudal (m3/seg) Densidad del agua g: 9,81 m/seg2 Hc: salto bruto (m) T: tiempo del año en segundos Pe: Potencia efectiva (W) Pmax= potencia máxima (W) Rendimiento total: 0.78

15 DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA ANUAL DEL APROVECHAMIENTO
Ec: energía disponible Ee: energía efectiva Qa: volumen acumulado en un año (Derrame) Hm: salto neto

16 ELEMENTOS DE UN CENTRAL HIDROELÉCTRICA
1 Agua embalsada 2 Presa 3 Rejas filtradoras 4 Tubería forzada 5 Conjunto de grupos turbina-alternador 6 Turbina 7 Eje 8 Generador 9 Líneas de transporte de energía eléctrica 10 Transformadores

17 CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE PASADA
EL DESNIVEL ENTRE "AGUAS ARRIBA" Y "AGUAS ABAJO", ES REDUCIDO EL EMBALSE TIENE CAPACIDAD REDUCIDA EN RELACIÓN AL MÓDULO

18 CENTRAL HIDROELÉCTRICA CON EMBALSE DE RESERVA Y CASA DE MÁQUINAS AL PIE DE LA PRESA
SE EMBALSA UN VOLUMEN CONSIDERABLE DE LÍQUIDO "AGUAS ARRIBA" DE LAS TURBINAS MEDIANTE LA CONSTRUCCIÓN DE UNA O MÁS PRESAS QUE FORMAN LAGOS ARTIFICIALES

19 TIPO DE CENTRAL HIDROELÉCTRICA CON EMBALSE DE RESERVA Y APROVECHAMIENTO POR DERIVACIÓN DEL AGUA
EN EL LUGAR APROPIADO POR LA TOPOGRAFÍA DEL TERRENO, SE UBICA LA OBRA DE TOMA DE AGUA, Y EL AGUA SE CONDUCE POR MEDIO DE CANALES, O TUBERÍAS DE PRESIÓN, HASTA LAS PROXIMIDADES DE LA CASA DE MÁQUINAS.

20 CASA DE MÁQUINAS 1-EMBALSE 2-PRESA DE CONTENCIÓN
3-ENTRADA DE AGUA A LAS MÁQUINAS (REJA) 4-CONDUCTO DE ENTRADA DEL AGUA 5-COMPUERTAS DE ENTRADA IZADAS 6-TURBINA 7-ALTERNADOR 8-DIRECTRICES DE REGULACIÓN ENTRADA DE AGUA 9-PUENTE GRÚA DE LA SALA MÁQUINAS 10-SALIDA DE AGUA 11-COMPUERTAS DE SALIDA IZADAS 12-13 PUENTES GRÚA MANIOBRAS COMPUERTAS

21 TURBINAS HIDRÁULICAS - RUEDA PELTON
1- RODETE 2- CUCHARA 3- AGUJA 4- TOBERA 5- CONDUCTO DE ENTRADA 6- MECANISMO DE REGULACIÓN 7- CÁMARA DE SALIDA

22 RODETE DE UNA TURBINA FRANCIS
EL AGUA ENTRE EN UNA DIRECCIÓN Y SALE EN OTRA A 90º, SITUACIÓN QUE NO SE PRESENTA EN LAS RUEDAS PELTON. LAS PALAS O ÁLABES DE LA RUEDA FRANCIS SON ALABEADAS.

23 RODETE Y CUCHARA DE UNA TURBINA PELTON
Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas.

24 TURBINA DE HÉLICE O KAPLAN
EL AGUA SÓLO CIRCULA EN DIRECCIÓN AXIAL POR LOS ELEMENTOS DEL RODETE ESTAS TURBINAS ASEGURAN UN BUEN RENDIMIENTO AÚN CON CARGAS REDUCIDAS

25 TIPOS DE REPRESA

26 PRESAS DE MATERIALES SUELTOS
SON PRESAS DE GRAVEDAD EN LAS QUE MATERIALES NATURALES SON COLOCADOS MEDIANTE PROCEDIMIENTOS DE COMPACTACIÓN. EN SU COMPOSICIÓN INTERVIENEN, PIEDRAS, GRAVAS, ARENAS, LIMOS Y ARCILLAS, SON PRESAS DE ESCOLLERA CUANDO MÁS DEL 50 % DEL MATERIAL ESTÁ COMPUESTO POR PIEDRA. SON PRESAS DE TIERRA CUANDO SON MATERIALES DE GRANULOMETRÍAS MÁS PEQUEÑAS. LA IMPERMEABILIDAD SE LOGRA MEDIANTE PANTALLAS DE HORMIGÓN AGUAS ARRIBA O NÚCLEO IMPERMEABLE.

27 PRESAS DE GRAVEDAD DE HORMIGÓN
LAS PRESAS DE GRAVEDAD SON TODAS AQUELLAS EN LAS QUE EL PESO PROPIO DE LA PRESA ES EL QUE IMPIDE QUE SE PRODUZCAN DESLIZAMIENTO O VUELCO. EL CUERPO DE LAS PRESAS DE HORMIGÓN SE COMPONE DE CEMENTO, PIEDRAS, GRAVAS Y ARENAS

28 PRESAS DE HORMIGÓN ALIGERADA
SE REEMPLAZA LA UTILIZACIÓN DE HORMIGÓN EN GRANDES MASAS POR UN CUERPO RESISTENTE MÁS LIVIANO INTEGRADO POR ELEMENTOS ESTRUCTURALES TALES COMO COLUMNAS, LOSAS Y VIGAS. LAS PRESAS DEL TIPO ALIGERADAS MÁS CONOCIDAS SON LAS DE CONTRAFUERTES VERTICALES

29 PRESAS DE ARCO LAS PRESAS EN ARCO SON ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN Y PUEDEN SER DE CURVATURA HORIZONTAL O DE DOBLE CURVATURA CONOCIDAS COMO BÓVEDA O CÚPULAS. TRANSMITEN EL EMPUJE DEL AGUA HACIA SU FUNDACIÓN Y SUS APOYOS, DENOMINADOS ESTRIBOS, APROVECHANDO SU FORMA DE "CÁSCARA“. DEBIDO A QUE TRANSFIEREN EN FORMA MUY CONCENTRADA LA PRESIÓN DEL AGUA AL TERRENO NATURAL, SE REQUIERE QUE ÉSTE SEA DE ROCA MUY SANA Y RESISTENTE                                                         

30 Central Binacional de Salto Grande
PRESA DE HORMIGÓN CON DOS CASAS DE MÁQUINAS, UNA POR CADA MARGEN Central Binacional de Salto Grande con 14 turbinas Kaplan de 135 MW cada una

31 Vista panorámica de la central El Chocón
PRESA DE MATERIALES SUELTOS, CON NÚCLEO IMPERMEABLE Y ESPALDONES DE GRAVA Vista panorámica de la central El Chocón con 6 turbinas Francis de 200 MW cada una

32 PRESA DE MATERIALES SUELTOS CON NÚCLEO IMPERMEABLE - CONDUCCIÓN EN TÚNEL Y PUENTE TUBERÍA
VERTEDERO CHIMENEA DE EQUILIBRIO FUTALEUFÚ - CHUBUT - CUENCA RÍO FUTALEUFÚ CON 4 TURBINAS FRANCIS DE 112 MW CADA UNA

33 PRESA DE HORMIGÓN EN ARCO DE DOBLE CURVATURA
AGUA DEL TORO - MENDOZA - CUENCA DEL RÍO DIAMANTE DOS TURBINAS FRANCIS DE 75 MVA CADA UNA

34 PRESA DE MATERIALES SUELTOS, QUE EFECTÚA EL CIERRE DEL RÍO A LA ALTURA DE ITUZAINGÓ (ARGENTINA) HASTA SAN COSME (PARAGUAY). YACIRETÁ-APIPÉ SITUADA A UNOS 2 KM AGUAS A BAJO DE LOS RÁPIDOS DE APIPÉ, CON 20 TURBINAS KAPLAN DE 160 MW CADA UNA. LA ESCLUSA DE NAVEGACIÓN, QUE SE INAUGURÓ EN 1990, REPORTA BENEFICIOS ECONÓMICOS PARA EL TRANSPORTE FLUVIAL DE LA REGIÓN, PUES SUPRIMIÓ LOS RÁPIDOS QUE ORIGINALMENTE HACÍAN INNAVEGABLE EL ALTO PARANÁ.

35 PLANIMETRÍA DE LA REPRESA

36 CORTE DESCRIPTIVO DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA

37 CENTRAL DE BOMBEO A PIE DE PRESA, DE MATERIALES SUELTOS
LOS REYUNOS - MENDOZA - CUENCA DEL RÍO DIAMANTE DOS TURBINAS-BOMBAS REVERSIBLES DE 112/103,75 MW C/U

38 FORMA DE FUNCIONAMIENTO
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 HACER EL CICLO PRODUCTIVO NUEVAMENTE. PARA ELLO LA CENTRAL DISPONE DE GRUPOS DE MOTORES-BOMBA O, ALTERNATIVAMENTE, SUS TURBINAS SON REVERSIBLES DE MANERA QUE PUEDAN FUNCIONAR COMO BOMBAS Y LOS ALTERNADORES COMO MOTORES.

39 CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE BOMBEO
LAS CENTRALES DE BOMBEO SON UN TIPO ESPECIAL DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS QUE POSIBILITAN UN EMPLEO MÁS RACIONAL DE LOS RECURSOS HIDRÁULICOS DE UN PAÍS. DISPONEN 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.