Centrales hidraulicas

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Centrales hidraulicas

  1. 1. Centrales HidráulicasCentrales Hidráulicas 65.17 - Centrales Eléctricas65.17 - Centrales Eléctricas FI – UBAFI – UBA
  2. 2. PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN UN CURSO DE AGUA
  3. 3.  INTERCEPTACIÓN DE LA CORRIENTE MEDIANTEINTERCEPTACIÓN DE LA CORRIENTE MEDIANTE UNA PRESAUNA PRESA  DESVÍO DE LA CORRIENTEDESVÍO DE LA CORRIENTE MÉTODOS DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA
  4. 4. APROVECHAMENTO MEDIANTE INTERCEPTACIÓN CON PRESA
  5. 5. APROVECHAMENTO MEDIANTE DESVÍO DE LA CORRIENTE
  6. 6. 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.
  7. 7. 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
  8. 8.  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) DEFINICIONES HIDRÁULICAS DE UN CUENCA
  9. 9.  SALTO DEL APROVECHAMIENTO: Hn (m)  SALTO BRUTO: Hc (m)  SALTO ÚTIL: Nm (m) DEFINICIONES HIDRÁULICAS DE UN APROVECHAMIENTO
  10. 10. HIDRÓGRAFA DE UN RIO Y CURVA MONÓTONA DE CAUDALES ACUMULADOS
  11. 11.  CAUDAL MEDIO O MÓDULO  CAUDAL INFERIOR (355 días)  CAUDAL MÁXIMO (10 días)  CAUDAL SEMIPERMANENTE (180 días) DEFINICIONES DE CAUDALES
  12. 12. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DEL EQUIPAMIENTO  Qs: CAUDAL ECOLÓGICO  Qme: CAUDAL DE EQUIPMIENTO MÍNIMO  Qe: CAUDAL DE EQUIPAMIENTO
  13. 13. 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
  14. 14.  Ec: energía disponible  Ee: energía efectiva  Qa: volumen acumulado en un año (Derrame)  Hm: salto neto DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA ANUAL DEL APROVECHAMIENTO
  15. 15. ELEMENTOS DE UN CENTRAL HIDROELÉCTRICA 1 Agua embalsada1 Agua embalsada 2 Presa2 Presa 3 Rejas filtradoras3 Rejas filtradoras 4 Tubería forzada4 Tubería forzada 5 Conjunto de grupos5 Conjunto de grupos turbina-alternadorturbina-alternador 6 Turbina6 Turbina 7 Eje7 Eje 8 Generador8 Generador 9 Líneas de transporte de9 Líneas de transporte de energía eléctricaenergía eléctrica 10 Transformadores10 Transformadores
  16. 16.  EL DESNIVEL ENTRE "AGUASEL DESNIVEL ENTRE "AGUAS ARRIBA" Y "AGUAS ABAJO", ESARRIBA" Y "AGUAS ABAJO", ES REDUCIDOREDUCIDO  EL EMBALSE TIENE CAPACIDADEL EMBALSE TIENE CAPACIDAD REDUCIDA EN RELACIÓN ALREDUCIDA EN RELACIÓN AL MÓDULOMÓDULO CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE PASADA
  17. 17.  SE EMBALSA UN VOLUMENSE EMBALSA UN VOLUMEN CONSIDERABLE DE LÍQUIDO "AGUASCONSIDERABLE DE LÍQUIDO "AGUAS ARRIBA" DE LAS TURBINAS MEDIANTE LAARRIBA" DE LAS TURBINAS MEDIANTE LA CONSTRUCCIÓN DE UNA O MÁS PRESASCONSTRUCCIÓN DE UNA O MÁS PRESAS QUE FORMAN LAGOS ARTIFICIALESQUE FORMAN LAGOS ARTIFICIALES CENTRAL HIDROELÉCTRICA CON EMBALSE DE RESERVA Y CASA DE MÁQUINAS AL PIE DE LA PRESA
  18. 18.  EN EL LUGAR APROPIADO POR LA TOPOGRAFÍAEN EL LUGAR APROPIADO POR LA TOPOGRAFÍA DEL TERRENO, SE UBICA LA OBRA DE TOMA DEDEL TERRENO, SE UBICA LA OBRA DE TOMA DE AGUA, Y EL AGUA SE CONDUCE POR MEDIO DEAGUA, Y EL AGUA SE CONDUCE POR MEDIO DE CANALES, O TUBERÍAS DE PRESIÓN, HASTA LASCANALES, O TUBERÍAS DE PRESIÓN, HASTA LAS PROXIMIDADES DE LA CASA DE MÁQUINAS.PROXIMIDADES DE LA CASA DE MÁQUINAS. TIPO DE CENTRAL HIDROELÉCTRICA CON EMBALSE DE RESERVA Y APROVECHAMIENTO POR DERIVACIÓN DEL AGUA
  19. 19. TIPOS DE REPRESA
  20. 20. PRESAS DE MATERIALES SUELTOS SON PRESAS DE GRAVEDAD EN LAS QUESON PRESAS DE GRAVEDAD EN LAS QUE MATERIALES NATURALES SON COLOCADOSMATERIALES NATURALES SON COLOCADOS MEDIANTE PROCEDIMIENTOS DE COMPACTACIÓN.MEDIANTE PROCEDIMIENTOS DE COMPACTACIÓN. EN SU COMPOSICIÓN INTERVIENEN, PIEDRAS,EN SU COMPOSICIÓN INTERVIENEN, PIEDRAS, GRAVAS, ARENAS, LIMOS Y ARCILLAS,GRAVAS, ARENAS, LIMOS Y ARCILLAS, SON PRESAS DE ESCOLLERA CUANDO MÁS DELSON PRESAS DE ESCOLLERA CUANDO MÁS DEL 50 % DEL MATERIAL ESTÁ COMPUESTO POR50 % DEL MATERIAL ESTÁ COMPUESTO POR PIEDRA.PIEDRA.  SON PRESAS DE TIERRA CUANDO SONSON PRESAS DE TIERRA CUANDO SON MATERIALES DE GRANULOMETRÍAS MÁSMATERIALES DE GRANULOMETRÍAS MÁS PEQUEÑAS.PEQUEÑAS.  LA IMPERMEABILIDAD SE LOGRA MEDIANTELA IMPERMEABILIDAD SE LOGRA MEDIANTE PANTALLAS DE HORMIGÓN AGUAS ARRIBA OPANTALLAS DE HORMIGÓN AGUAS ARRIBA O NÚCLEO IMPERMEABLE.NÚCLEO IMPERMEABLE.
  21. 21. PRESAS DE GRAVEDAD DE HORMIGÓN  LAS PRESAS DE GRAVEDAD SON TODASLAS PRESAS DE GRAVEDAD SON TODAS AQUELLAS EN LAS QUE EL PESO PROPIO DE LAAQUELLAS EN LAS QUE EL PESO PROPIO DE LA PRESA ES EL QUE IMPIDE QUE SE PRODUZCANPRESA ES EL QUE IMPIDE QUE SE PRODUZCAN DESLIZAMIENTO O VUELCO.DESLIZAMIENTO O VUELCO. EL CUERPO DE LAS PRESAS DE HORMIGÓN SEEL CUERPO DE LAS PRESAS DE HORMIGÓN SE COMPONE DE CEMENTO, PIEDRAS, GRAVAS YCOMPONE DE CEMENTO, PIEDRAS, GRAVAS Y ARENASARENAS
  22. 22. 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
  23. 23. 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
  24. 24. PRESA DE HORMIGÓN CON DOS CASAS DE MÁQUINAS, UNA POR CADA MARGEN Central Binacional de Salto GrandeCentral Binacional de Salto Grande con 14 turbinas Kaplan de 135 MW cada unacon 14 turbinas Kaplan de 135 MW cada una
  25. 25. PRESA DE MATERIALES SUELTOS, CON NÚCLEO IMPERMEABLE Y ESPALDONES DE GRAVA Vista panorámica de la central El ChocónVista panorámica de la central El Chocón con 6 turbinas Francis de 200 MW cada unacon 6 turbinas Francis de 200 MW cada una
  26. 26. PRESA DE MATERIALES SUELTOS CON NÚCLEO IMPERMEABLE - CONDUCCIÓN EN TÚNEL Y PUENTE TUBERÍA FUTALEUFÚ - CHUBUT - CUENCA RÍO FUTALEUFÚFUTALEUFÚ - CHUBUT - CUENCA RÍO FUTALEUFÚ CON 4 TURBINAS FRANCIS DE 112 MW CADA UNACON 4 TURBINAS FRANCIS DE 112 MW CADA UNA PUENTE TUBERÍAPRESA VERTEDERO CHIMENEA DE EQUILIBRIO
  27. 27. PRESA DE HORMIGÓN EN ARCO DE DOBLE CURVATURA AGUA DEL TORO - MENDOZA - CUENCA DEL RÍO DIAMANTEAGUA DEL TORO - MENDOZA - CUENCA DEL RÍO DIAMANTE DOS TURBINAS FRANCIS DE 75 MVA CADA UNADOS TURBINAS FRANCIS DE 75 MVA CADA UNA
  28. 28. 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..
  29. 29. PLANIMETRÍA DE LA REPRESA
  30. 30. CORTE DESCRIPTIVO DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
  31. 31. CENTRAL DE BOMBEO A PIE DE PRESA, DE MATERIALES SUELTOS LOS REYUNOS - MENDOZA - CUENCA DEL RÍO DIAMANTELOS REYUNOS - MENDOZA - CUENCA DEL RÍO DIAMANTE DOS TURBINAS-BOMBAS REVERSIBLES DE 112/103,75 MW C/UDOS TURBINAS-BOMBAS REVERSIBLES DE 112/103,75 MW C/U
  32. 32.  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. FORMA DE FUNCIONAMIENTO

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