PRESENTA: ISA SAMUEL ALEJANDRO MARTÍNEZ MONTEJO 21 DE OCTUBRE 2009 HIDRO ENERGÍA PRESENTA: ISA SAMUEL ALEJANDRO MARTÍNEZ MONTEJO 21 DE OCTUBRE 2009

INTRODUCCIÓN La gran cantidad de energía que tiene el agua en movimiento es bien conocida desde la antigüedad, muchas veces por sus efectos devastadores, como las inundaciones, aunque en la mayoría de las ocasiones ha sido por el aprovechamiento que le ha dado la humanidad. En la época romana se pueden encontrar molinos, norias, canales y otras obras hidráulicas que demuestran ese conocimiento y utilización.

Molino de agua

NORIA

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD La producción de electricidad en una central hidroeléctrica se basa en la transformación de la energía cinética de un cierto caudal de agua que mueve una turbina hidráulica, en energía eléctrica producida por un alternador acoplado al eje de la turbina. La energía cinética del agua puede obtenerse directamente del caudal de un río, o bien, aprovechando y creando un desnivel suficiente en su cauce mediante una presa o canal.

SUMINISTRO TOTAL DE ENERGÍA PRIMARIA

World Total Primary Energy Supply (TPES)

OECD (ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION AND DEVELOPMENT. Million tonnes of oil equivalent (Mtoe). The IEA/OECD define one toe to be equal to 41.868 GJ or 11.63 MWh.

GENERACIÓN MUNDIAL DE ELECTRICIDAD

PRINCIPALES HIDROELÉCTRICAS MUNDIALES. La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW, hasta varios GW. Hasta 10 MW se consideran minicentrales. En China se encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD EN MÉXICO Capacidad efectiva instalada por tipo de generación al mes de septiembre de 2008 Tipo de Generación Capacidad  efectiva en MW Termoeléctrica 22,404.69 Hidroeléctrica 11,054.90 Carboeléctrica 2,600.00 Geotermoeléctrica 964.50 Eoloeléctrica 85.48 Nucleoeléctrica 1,364.88 (Productores independientes) 11,456.90 Total 49,931.34

CAPACIDAD EFECTIVA INSTALADA POR TIPO DE GENERACION

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD POR FUENTE DE ENERGÍA

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN MÉXICO (59 EN OPERACIÓN) Nombre de la central Número de unidades Fecha de entrada en operación Capacidad efectiva instalada (MW) Ubicación Aguamilpa Solidaridad 3 15-Sep-1994 960 Tepic, Nayarit Belisario Domínguez (Angostura) 5 14-Jul-1976 900 Venustiano Carranza, Chiapas Infiernillo 6 28-Ene-1965 1,040 La Unión, Guerrero Malpaso 29-Ene-1969 1,080 Tecpatán, Chiapas Manuel Moreno Torres (Chicoasén) 8 29-May-1981 2,400 Chicoasén, Chiapas Ixtaczoquitlán 1 10-Sep-2005 2 Ixtaczoquitlán, Veracruz Tirio 01-Ene-1905 Morelia, Michoacán

DISTRIBUCIÓN NACIONAL DE CENTRALES

Distribución de capacidad instalada.

DATOS TÉCNICOS DE CENTRALES GENERADORAS MEXICANAS

CENTRALES FUERA DE SERVICIO Nombre de la central Número de unidades Fecha de entrada en operación Capacidad efectiva instalada (MW) Ubicación El Durazno (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 2 01-Oct-1955 Valle de Bravo, México Huazuntlán 1 01-Ago-1968 Zoteapan, Veracruz Ixtapantongo (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 3 29-Ago-1944 Las Rosas 01-Ene-1949 Cadereyta, Querétaro Santa Bárbara (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 19-Oct-1950 Santo Tomás de los Plátanos, México Tepazolco 16-Abr-1953 Xochitlán, Puebla Tingambato (Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán) 24-Sep-1957 Otzoloapan,

¿CÓMO FUNCIONA UNA HIDROELÉCTRICA?

FUNCIONAMIENTO DE UNA HIDROELÉCTRICA Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la electricidad en alternadores.

CLASIFICACIÓN DE LAS HIDROELÉCTRICAS EN VIRTUD DE SU LOCALIZACIÓN PUEDEN SER: DE TIPO FLUYENTE O DE PASADA. DE ACUMULACIÓN O EMBALSE DE RESERVA DE DERIVACIÓN

CENTRALES DE TIPO FLUYENTE (NO HAY ACUMULACIÓN Y DESNIVEL REDUCIDO)

DE ACUMULACIÓN O EMBALSE DE RESERVA O REGULACIÓN (LAS MÁS COMÚNES Y DESNIVELES MEDIOS) Turbinan en cualquier momento el agua (especialmente cuando la energía es más cara). Regulan el agua para abastecimiento y regadío.

CENTRALES DE DERIVACIÓN (ALTOS DESNIVELES)

TPOS DE PRESAS A) GRAVEDAD: Como se muestra en la figura tienen un peso adecuado para contrarrestar el momento de vuelco que produce el agua.

B) ARCO: 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.

C) DE CONTRAFUERTE: Las presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares, de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base.

CENTRALES HIDROELECTRICAS DE BOMBEO O REVERSIBLES 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. 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.

TIPOS DE TURBINAS PELTON Para centrales con pequeño caudal y gran salto (más de 300 metros). Turbina de acción de eje horizontal. Rendimiento máximo por encima del 90%. Se obtiene para caudales de entre 30 – 100% del caudal nominal.

TURBINA FRANCIS Centrales con valores medios de caudal y salto de entre 300 a 25m. Turbina de reacción de eje vertical. Rendimiento máximo por encima de 90%. Es obtenido para caudales de entre 60 y 100% del caudal nominal.

TURBINA KAPLAN Para centrales de gran caudal y pequeño salto (menos de 50m). Rendimiento ligeramente mayor al 90% que se reduce al disminuir el caudal. Obtenido para caudales entre 30% y 100% del caudal nominal.

CAPACIDAD DE GENERACIÓN Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son: La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador. La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.

CALCULO DE LA CAPACIDAD DE GENERACIÓN. Se determina en base a la fórmula de energía potencial:

EJERCICIO PRÁCTICO Determine el caudal máximo turbinable de la hidroeléctrica de Chicoasén trabajando con el factor de planta de 100%, si tiene una capacidad instalada de 2400MW, y la represa ocasiona un desnivel de 262metros. Suponer que la turbina tiene una eficiencia del 90% y el generador eléctrico de 90%.

HIDROELECTRICA DE CHICOASÉN

VENTAJAS No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.

VENTAJAS Los costos de mantenimiento y explotación son bajos. Las obras de ingenieria necesarias para aprovechar la energía hidraúlica tienen una duración considerable. La turbina hidraúlica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.

DESVENTAJAS Los costos de capital por KW instalado son con frecuencia muy altos. Destrucción del ecosistema presenta por construcción. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.

PROSPECTIVAS

IMPACTOS AMBIENTALES EN ETAPA DE CONSTRUCCIÓN DE HIDROELÉCTRICAS.

IMPACTOS AMBIENTALES POR OPERACIÓN Y MANTENIMEINTO PROGRAMA DE MANTENIMIENTO Vibraciones y pulsaciones: Durante el funcionamiento de una central eléctrica el grupo turbina - generador está sometido a la acción de diferentes fuerzas perturbadoras; el identificar y evaluar las vibraciones y pulsaciones presentes en la unidad, separando aquellas que son propias del funcionamiento de la misma, de aquellas otras que tienen su origen en el funcionamiento anómalo de alguno de sus elementos se realiza mediante el estudio y el análisis de dichas vibraciones y pulsaciones. Aislamiento del alternador: El diagnóstico de un alternador supone la obtención de datos sobre el estado de envejecimiento del aislamiento del estator, de su contaminación y de la estabilidad del aislamiento. Su control periódico permite valorar la evolución de su estado con el número de horas de servicio, permitiendo prever una avería intempestiva que siempre genera indisponibilidad e importantes daños añadidos.

Análisis de aceites: El análisis del aceite lubricante o del aceite de regulación complementa el diagnóstico mecánico del estado de la unidad, los análisis que se realizan sobre la muestra del aceite incluyen las determinaciones de viscosidad cinemática, oxidación, acidez, contenido en agua, aditivos y contenido en metales de desgaste y de contaminación. Diagnóstico del transformador: Los transformadores están sometidos continuamente a un tipo particular de esfuerzo cuyo origen es la temperatura y el gradiente de campo eléctrico, provocando un envejecimiento en el aislamiento eléctrico que modifica sus características mecánicas y aislantes. CUALQUIER ANOMALÍA DETECTADA DEBE CORREGIRSE CON LA ACCIÓN CORRESPONDIENTE.

IMPACTOS AMBIENTALES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Guirado Torres, Asensi. “Tecnología Eléctrica”. Edit Mc Graw Hill. España 2006. Programa de obras e inversiones del sector eléctrico 2007-2016. Comisión Federal de Electricidad” México 2006. http://www.cfe.gob.mx/NR/rdonlyres/D499C8DC-FF75-4517-AA0B-EAF2A4E3CAF4/0/POISE20072016.pdf. Key World Energy Statistics. International Energy Agency 2008. Estadísticas Comisión Federal de Electricidad. http://www.oni.escuelas.edu.ar/2001/neuquen/poderdelrio/REPRESAS%20HIDROELECTRICAS.htm http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html#2.