7.5 OBRAS DE ENTREGA Permiten extraer caudales desde la presa en la cantidad que se desee, en forma controlada. Pantalla de despliegue de contenido. Ir.

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1 7.5 OBRAS DE ENTREGA Permiten extraer caudales desde la presa en la cantidad que se desee, en forma controlada. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido OBRAS DE ENTREGA CENTRAL BETANIA

2 7.5.1 DISEÑO DE OBRAS DE ENTREGA
a) Capacidad de las Obras de Entrega La Capacidad es función del objetivo de la obra de embalse. Puede que cumpla con más de una función. b) Posición en Función de los Niveles de Embalse. Debe estar a un altura tal que le permita evacuar un cierto caudal deseado. Se busca el óptimo económico entre el tamaño de la obra de entrega y la altura del embalse. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

3 7.5.2 PARTES DE UNA OBRAS DE ENTREGA
En general una obra de entrega está compuesta de las siguientes partes principales: Obra de toma: Puede ser sumergida o superficial. Elemento Regulador: Sistema que permite controlar el caudal de salida, mediante compuertas planas o de sector, válvulas. Conducto de entrega: Mediante un túnel, tubería o canal se entregan los caudales efluentes. Disipador de energía: En centrales, son las mismas turbinas. En obras de riego u otras se utilizan válvulas especiales o estructuras diseñadas para ese fin en las obras civiles. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

4 7.6 OBRAS DE DESVIACIÓN Son las obras utilizadas en forma provisoria para desviar el río durante la construcción de un embalse, u obra de toma. En su diseño se debe considerar lo siguiente: Características de la hoya hidrográfica. Crecida de diseño. Método de desviación. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

5 7.6.1 CRECE DE DISEÑO DE LA OBRA DE DESVÍO
Para la crece de diseño de la obra de desvío se debe tener presente la duración de la construcción y el estudio estadístico de caudales . Con ello se puede calcular la probabilidad de que no se sobrepase la crece diseño de la siguiente forma: P= (1 – 1/TR)n En que: TR =es el período de retorno de diseño. n = n° de períodos de crecidas durante la construcción. Si el caudal elegido tiene un TR = 30 años y n=5 años;  P = 0,85; es decir existe un 15% de probabilidad que haya problemas durante la construcción Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

6 7.6.1 Cont. CRECE DE DISEÑO DE LA OBRA DE DESVÍO
Con la probabilidad y la evaluación del riesgo se puede hacer una evaluación económica con respecto a que pasa si el caudal se ve sobrepasado. Puede ser más conveniente aceptar un cierto daño durante la construcción, a tener que aumentar la seguridad. Se considera para ello: Costos de eventuales daños sobre la obra. Costo de eventual atraso en la construcción Peligro sobre las vidas de los trabajadores Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

7 7.6.2 UBICACIÓN OBRAS DESVÍO CENTRAL BETANIA
Obra de desvío Presa Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido Vertederos laterales

8 7.6.3 METODOS DE DESVÍO Los métodos de desvío dependen de:
Magnitud de la crecida Características de la hoya. Características físicas del lugar de ubicación de la obra. Tipo de muro Otras obras anexas al proyecto. Obras de entrega, vertedero, etc. Secuencia probable de construcción. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

9 7.6.3 METODOS DE DESVÍO Los métodos más comunes de desviación, son más o menos los siguientes: Túnel de desvío con ataguías Conductos por el interior de la presa Canales de desvío a través de la presa Desviación alternada a través de bloques (en muros de hormigón. El método más utilizado es hacer un ataguía y túnel de desvío, como se aprecia en la figura siguiente, para la presa de Ralco. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

10 ESQUEMA DE UN METODO DE DESVÍO
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11 METODOS DE DESVÍO ataguía
Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido ataguía

12 7.6.4 ATAGUÍAS La altura de la ataguía de aguas arriba es tal que permite que la crecida de diseño pase a través del túnel. La ataguía de aguas abajo, evita que el eje hidráulico (nivel de agua) del río se meta al zona de construcción. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

13 7.7 BOCATOMAS Es una obra cuya función es captar el agua de un cauce y conducirla hacia una aducción, ya sea para fines: Industriales Energía Agrícola, riego Consumo doméstico Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

14 Cont. BOCATOMAS Para construir una bocatoma se debe tener presente lo siguiente: Cantidad agua que se desea captar. Calidad del agua de acuerdo con el uso que se le dará. Para una central hidroeléctrica debe ser bastante limpia, sin sólidos. Para riego no tiene tanta importancia el gasto sólido, no importa si es limo o arena, pero no debe estar contaminada con otros productos dañinos para la salud. Seguridad operativa de la captación. Si falla en una central hidroeléctrica falla todo el sistema, luego se debe tener grandes medidas de seguridad. En riego se puede aceptar una seguridad más baja, ya que se usa todo el año. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

15 7.7.1 CLASIFICACIÓN DE LA BOCATOMAS
Según su disposición se pueden clasificar en tres grupos: Bocatomas superficiales. Bocatomas profundas. Bocatomas de Alta Montaña. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

16 a) BOCATOMAS SUPERFICIALES
Son aquellas que captan desde el nivel del espejo de agua. Se clasifican en tres tipos: Barrera fija Barrera móvil Barrera mixta Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

17 b) BOCATOMAS PROFUNDAS
Bocatomas profundas son aquella que funcionan, durante su vida útil en forma sumergida, es decir bajo el nivel del agua. Se puede tener bocatomas profundas en embalse naturales, como es el caso del lago Laja, o bien embalses artificiales, como el caso de los embalse Pangue y Ralco. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

18 BOCATOMAS PROFUNDAS Bocatoma profunda Presa Ralco
Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido Bocatoma profunda Presa Ralco

19 c) BOCATOMAS DE ALTA MONTAÑA
Existe un tipo especial de captaciones desarrolladas en Los Alpes para captar caudales relativamente pequeños en cauces de alta montaña ( gran pendiente y por lo tanto fuerte arrastre de sólidos, caudal muy variable a ,lo largo del año y sin celador). Se distinguen básicamente dos tipos: Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

20 Cont. Bocatomas alta montaña
Tipo sumidero: Constituidas por una barrera vertedero de hormigón, con una zona mas baja donde se instala una reja prácticamente horizontal con los barrotes paralelos al escurrimiento del río. Bajo la reja existe un canal perpendicular al río donde se recoge el agua sin piedra de gran tamaño. La reja tiene una pendiente tipo 20% y se auto limpia cuando el río tiene caudales altos. Para el desripiado y/o desarenado se dispone de un ensanche del canal con un vertedero lateral y una compuerta desripiadora automática, que abre cuando hay una cierta cantidad de material depositado. El sistema de automatismo es generalmente hidráulico, pues este tipo de bocatoma se ubica en zonas de difícil acceso. Ejemplo de estas bocatomas en la ENDESA, son las bocatomas Quemazones, El Ciego y Pichipolcura entre otras. Tipo Cuchara: Es aquella en que la reja de captación es vertical y lateral, En el cauce se hace una obra de hormigón en forma de cuchara que para caudales bajos y poco arrastre actúa como presa. Para caudales mayores y grandes arrastres se forma un torrente que arrastra los sedimentos impidiendo que entren a la toma Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

21 7.8 OBRAS DE ADUCCIÓN Son las obras que conducen el agua desde el lugar de la toma hasta el lugar donde son necesarias. En general en una obra de aprovechamiento hidráulico y especialmente en las centrales hidroeléctricas las obras aducción representan el ítem de mayor costo en lo que a obras civiles se refiere, salvo cuando se aprovecha un accidente topográfico significativo o cuando existe un embalse importante. En las obras de una aducción se distinguen básicamente dos grupos: a presión Escurrimiento libre (sin presión) Canales Túneles acueductos Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

22 7.8.1 Canales Los canales de aducción se hacen generalmente excavados en tierra y revestidos con hormigón (o mampostería canales más antiguos). Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

23 7.8.1 Cont. Canales Secciones del canal
Depende de diversos factores, como por ejemplo: Diseño hidráulico Aspectos constructivos Topografía del lugar Tipo de material en el cual se construye el canal. Por motivos constructivos la forma de la sección más usada es la trapecial, sin embargo también se utilizan otras secciones como la cuadrada o rectangular. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

24 7.8.1 Cont. Canales c) Principales problemas en canales
Erosión del talud del cerro y valle La construcción de un canal inevitablemente significa una alteración de la ladera natural y estable del cerro, dejando un talud de mayor pendiente y con vegetación nula o precaria. Lo que obliga a una serie de trabajos como reforestación , construcción de muros de sostenimiento, cunetas de guardia con sus correspondientes bajadas de agua. Cuando la erosión es muy intensa pueden caer al canal volúmenes importantes de material. La “cuneta de guardia”, es una pequeña acequia paralela al canal que intercepta las aguas que escurren superficialmente por el talud del cerro, y evita la erosión de dicho talud. Por similar motivo el camino de la berma del valle se suele terminar con una solera y cuneta para canalizar las aguas lluvia y evitar la erosión del talud del valle. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

25 Berma lado cerro CUNETA DE GUARDIA
Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido CUNETA DE GUARDIA

26 c) Cont. Principales problemas en canales
Filtraciones y subpresiones Los revestimientos de los canales, por perfectos que sean, siempre dejan pasar filtraciones, que en ciertos caso pueden ser muy elevadas. Por dicho motivo, en algunos canales se disponen sistemas de drenaje, con lo que se evita que tras los revestimientos el agua ya sea proveniente de las filtraciones o del terreno natural, aumente de nivel, produciendo subpresiones que causen un colapso del revestimiento del canal. Dicho colapso se puede producir en caso de descenso brusco de nivel del canal, ya que en ese caso la napa no alcanza a se equilibrada por la presión del agua desde el interior del canal. Otro efecto de las filtraciones es el lavado del terreno, que se produce por el arrastre de granos cada vez más grandes, lo que puede producir derrumbes de la berma de valle o deslizamientos del suelo. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

27 c) Cont. Principales problemas en canales
Disminución de capacidad Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido En todos lo canales puede haber una disminución de su capacidad, que puede ser brusca o paulatina, estas últimas son más difíciles de detectar. revancha Es por ello que en el diseño se deja como seguridad una “revancha”, donde el borde superior del canal sobrepasa el nivel de aguas correspondiente al caudal máximo (desde 25 cm a 1m cerca de la cámara de carga). Su función es absorber sobreelevaciones producto de derrumbes, caudales en exceso, rechazos de carga, aumentos de rugosidad el canal, etc.

28 7.8.2 Canales cubiertos y túneles acueductos
Los canales cubiertos y los túneles acueductos o sin presión, son desde el punto de vista hidráulico equivalentes a los canales descubiertos, ya que siempre tiene la superficie del agua al aire. Generalmente son excavados en roca y revestidos en hormigón. En túneles acueductos las formas de sección mas frecuentes son del tipo medio punto y herradura normal. Ambas tienen la parte superior circular (efecto de arco) y el fondo plano (facilidad de tráfico). Los canales cubiertos a diferencia de los túneles se construyen al exterior y luego se recubren artificialmente. Se usan principalmente para proteger e canal de derrumbes y para ligar un canal con un túnel. En zonas cordilleranas los túneles acueducto presentan ciertas ventajas sobre los canales, como por ejemplo: Prácticamente no tienen problemas de mantenimiento En general tienen un comportamiento y resistencia muy buenos ante los sismos. La construcción puede hacerse durante todo el año. Últimamente se han reducido los costos de construcción. Permiten trazados más cortos Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

29 Entrada túnel acueducto en Río Batatas
Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido Entrada túnel acueducto en Río Batatas Central El Guavio- Colombia

30 7.8.3 Túneles en Presión En los túneles en presión el escurrimiento es a sección llena, con presiones interiores que pueden ir desde sólo algunos metros columna de agua hasta sobre 100 m. Los túneles con presión media a alta requieren roca de alta calidad y revestimiento de hormigón de espesores importantes. En general en la construcción se usa secciones circulares, que es la más eficiente desde el punto de vista hidráulico, y en herradura normal que presenta ventajas desde el punto de vista constructivo. Durante el funcionamiento los túneles en presión no presentan mayores problemas; sin embargo durante los vaciados y llenados, especialmente de aquellos con presión relativamente alta, es necesario hacerlo en forma lenta y controlada, para dar tiempo para que se distribuyan uniformemente las presiones, se estabilicen las solicitaciones y deformaciones en la roca circundante. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

31 Cualquier discrepancia entre el valor de la Pérdida de Carga Teórica y la medida, o en caso de constatarse alguna diferencia importante entre los niveles en la bocatoma y la chimenea de equilibrio, será el indicio de alguna anormalidad, ya sea una obstrucción en las rejas, cierre parcial de compuertas o los más grave un derrumbe en el interior del túnel. Dada la experiencia de los últimos años en Endesa se ha recomendado evitar el vaciado de túneles sin revestir, ya que existe la posibilidad de un derrumbe con los costos de reparación y lucro cesante que ello implica. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

32 7.8.4 Tuberías en Presión Son conductos circulares, generalmente de planchas de acero soldado, que une la aducción con las turbinas. Pueden ser exteriores o subterráneas. El diámetro está determinado principalmente por consideraciones económicas. El espesor ( y también el diámetro) depende de la presión interior máxima, la que se produce durante rechazos de carga por efecto del “golpe de ariete” (aumento violento de la presión al reducir el caudal). Lo anterior lleva a fijar las velocidades máximas de cierre de los alabes o inyectores que garanticen no se sobrepase la presión de diseño de la tubería. (Las sobrepresiones usuales varían entre un 10 y 30% de la presión estática máxima). Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

33 Tubería en presión Central coya de HCSA
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34 7.9 DESARENADORES Algunos ríos acarrean importantes cantidades de arena en suspensión, la que es necesario limitar por dos razones básicas: Evitar la decantación en curvas, ensanches y otras zonas en que el escurrimiento baja de velocidad. Evitar o reducir el desgaste por abrasión en turbinas, tuberías y otros equipos. En el desarenador el agua escurre en una gran sección mojada, es decir con velocidad muy baja lo que permite decantar los granos de arena, e incluso limo en algunos casos. Según el método de remoción de la arena acumulada, se pueden clasificar en continuos y discontinuos. Los desarenadores de purga continua en general requieren de menos mantenimiento y preocupación, salvo controlar el caudal de purga, el que se debe variar según el caudal sólido que arrastra la aducción. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

35 En los desarenadores de purga discontinua, se deja que se decante primero la arena hasta que se llene la batea correspondiente. Para la limpieza se vacía la batea y se extrae la arena por medios hidráulicos o con maquinaria pesada. Este tipo de desarenadores exige que haya por lo menos dos bateas, para no tener que dejar fuera de servicio la aducción. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

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37 CENTRALES HIDROELECTRICAS
UNIDAD 8 CENTRALES HIDROELECTRICAS 8.1 INTRODUCCIÓN 8.2 POTENCIA HIDRÁULICA 8.3 CÁLCULO ESTIMADO DE LA POTENCIA DE UNA CENTRAL 8.4 CONCEPTOS GENERALES SOBRE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS 8.5 TIPOS DE CENTRALES 8.6 PARTES QUE COMPONEN UNA CENTRAL

38 8.3 CÁLCULO ESTIMADO DE LA POTENCIA DE UNA CENTRAL
Introduciendo un factor estimado por rendimiento y pérdidas de carga, se tiene que la potencia es P = η·9,8 ·Q·HN (Kw) Las pérdidas de carga son: Hidráulicas = friccionales, singulares Mecánicas = pérdidas en turbina (ηm) Eléctricas = pérdidas en generador (ηe) Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido H Q (m3/s) HN Luego la potencia se puede calcular aproximadamente como: P = 8,7 · Q· HN (Kw) , Potencia en bornes de salida del generador. En que HN = H – Perdidas de carga hidráulicas = Altura neta de caída.

39 8.5 TIPOS DE CENTRALES Las centrales hidroeléctricas se pueden clasificar de diferentes maneras: Según la forma de cómo se obtiene la altura de caída: Mediante canal de aducción En que la altura se obtiene mediante el recorrido de un canal o túnel con menor pendiente que la del río. Central Abanico, Loma Alta. Mediante una presa Se genera un embalse, donde se tiene centrales de dos tipos: De pie de presa. Centrales Rapel, Pangue, (Chile), Betania (Colombia) Con canal o túnel de aducción. Central Ralco (Chile). El Guavio (Colombia). Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

40 8.5 TIPOS DE CENTRALES 8.5.2 Según capacidad de regulación: De pasada
Las centrales que se originan mediante una bocatoma y una aducción suelen dar origen a las centrales de pasada en que se capta y genera directamente el agua del río. Tienen escasa o nula capacidad de regulación. Se instalan potencias que tengan relación con el caudal medio del río. De embalse. Las centrales que se originan mediante una presa se denominan centrales de embalse y son capaces de almacenar el agua del río para generarlo de acuerdo con las necesidades del sistema eléctrico. Según las magnitudes relativas del volumen de regulación y del caudal medio anual del río, las centrales de embalse pueden ser de regulación: Horaria, Diaria, Mensual, Estacional, Interanual. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

41 8.5 TIPOS DE CENTRALES Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido 8.5.3 Según la forma de funcionar : Central de Base Estas centrales funcionan dando la base de la curva de demanda. Luego su factor de planta es alto y su factor de utilización es bajo. Generalmente son de pasada, por ejemplo Central Sauzal. Central de Punta Funcionan dando las puntas de la demanda, en horas de máximo consumo. Su factor de planta es bajo y su factor de utilización es alto. Generalmente son de embalse, por ejemplo: Central El Toro, Rapel. Base Punta P T

42 8.5 TIPOS DE CENTRALES 8.5.4 Según ubicación de la casa de máquinas:
Casa de máquinas subterránea o caverna. Por ejemplo Central El Toro, Pehuenche, Pangue, Ralco. Casa de máquinas exterior. Por ejemplo Central Antuco, Loma Alta, Curillinque, Sauza. Pantalla de despliegue de contenido. Ir alternando pantallas con imágenes y fotos del gestor de contenido

43 8.6 PARTES QUE COMPONEN UNA CENTRAL
Una central en general tiene las siguientes obras hidráulicas: Obra de toma Desripiador y Desarenadores. Obras de Aducción: Canales, túneles, tuberías. Obras de descarga. Estanque de sobrecarga Cámara de carga o Chimenea de equilibrio. Tubería de presión Turbinas y casa de máquinas Canal de evacuación En río Bocatomas Embalses (presas)

44 VOZ EN OFF: ¡¡Felicitaciones!! Ha finalizado la unidad y el curso de hidráulica aplicada. Es hora de revisar si ha aprendido en la última unidad. Lo invitamos a realizar la última ACTIVIDAD . Si desea, puede volver a repasar los contenidos que estime necesario. • REPASAR LOS CONTENIDOS • REALIZAR LA ACTIVIDAD