Clase gpu2c2

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Octubre 2014

Ing. Vicente Díaz P

Generación de Potencia

Unidad 2 Centrales Energéticas

Centrales Hidroeléctricas

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANASAN TOME - ESTADO ANZOÁTEGUI

Contenido

Centrales Hidroeléctricas:

• El ciclo hidrológico del agua.

• Ecuaciones de hidráulica.

• Potencia y energía obtenibles.

• Embalses y presas.

• Equipos esenciales de una central hidroeléctrica.

• Turbinas hidráulicas.

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANASAN TOME - ESTADO ANZOÁTEGUI

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¿Qué es una central hidroeléctrica?

Una central hidroeléctrica es una instalación que permite aprovechar las

masas de agua en movimiento que circulan por los ríos para transformarlas en

energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a los alternadores.


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Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden ser:

Centrales hidráulicas de gran potencia: más de 10MW de potencia

Minicentrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.

Microcentrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia.


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El ciclo hidrológico del agua.

El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico.


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Ecuaciones de hidráulica.Ecuación de continuidad

Esta ecuación es una consecuencia del principio de conservación de la masa aplicada a los fluidos en movimiento. Superficie de control

A1

A2

Ecuación general de continuidad

Como la densidad es constante :

Q = Gasto, caudal o descarga (m3/s)


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Ecuaciones de hidráulica.Ecuación de la energía o de Bernoulli


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Ecuaciones de hidráulica.


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Potencia y energía obtenibles.

gvpzThf

gvpz

22

222

2

211

1

T= carga hidráulica cedida a la turbina (mca).

gv2

21

1P

1P

1v

= carga hidráulica por velocidad en el punto 1 (metros de columna de agua)..

= carga hidráulica de presión (metros de columna de agua).

= presión del agua en el punto 1 (Kg/m²).

= velocidad del agua en el punto 1.

γ=1000 Kg/m³.

z1=elevación del punto 1 respecto a un nivel de referencia (m).

hf=pérdidas de carga en la trayectoria (mca).


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Rendimiento de la turbina (ηt): se define, en función de potencias (P), por la expresión:


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Embalses y presas.

Las centrales hidroeléctricas se diseñan de acuerdo a características como el caudal del río, las condiciones geológicas, o la configuración topográfica del lugar del emplazamiento.


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Central con agua corrientePLANTA

CORTE

Se utiliza un estrechamiento del río, el desnivel entre “aguas arriba” de la presa y “aguas abajo”, es reducido, y si bien se forma un remanso, no se acumula agua en cantidad suficiente como para constituir una reserva considerable del fluido, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada. La misma presa tiene un vertedero, por el cual es posible evacuar el caudal sobrante de agua, o de las crecidas extraordinarias.


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Embalse con sala de maquinas al pie de la presa.

Presa con embalse, y la casa de máquinas está al pie de la presa, constituyendo una central con agua embalsada. La topografía del terreno permite que, aguas arriba de la presa, se forme un lago artificial con agua acumulada un cantidad suficiente como para asegurar el servicio aún en las épocas del año en que el caudal del río es reducido.


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Central con agua embalsada, con una ubicación diferente de la casa de máquinas. el líquido se lleva por medio de canales, o tuberías a presión, hasta las proximidades de la casa de máquinas. La chimenea de equilibrio es un conducto vertical que actúa como amortiguador del golpe de ariete.

Central con agua embalsada ubicación diferente de la casa de máquinas


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TIPOS DE SALTOS DE AGUA:

Salto de pie de presa Salto en derivación


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Salto en derivación con presa de embalse


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Salto con todas las conducciones en presión


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Centrales de bombeo o reversibles.

Son un tipo especial de centrales que hacen posible un uso más racional de los recursos hidráulicos.

Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda diaria de energía eléctrica es máxima, estas centrales trabajan como una central hidroeléctrica convencional: el agua cae desde el embalse superior haciendo girar las turbinas y después queda almacenada en el embalse inferior.

Durante las horas del día de menor demanda, el agua es bombeada al embalse superior para que vuelva a hacer el ciclo productivo.

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Las turbinas hidráulicas

de acción

de reacción.

Pelton

Francis

Kaplan

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Turbinas hidráulicas Pelton

1- Rodete 2- Cuchara 3- Aguja 4- Tobera 5- Conducto de entrada 6- Mecanismo de regulación 7- Cámara de salida

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Rodete y Cuchara

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Aguja y Tobera

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Mecanismo de Regulación

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Entrada de

Fluido

Voluta

Salida de Fluido

Pueden ser instaladas con el eje en posición horizontal o en posición vertical pero, en general, la disposición más habitual es la de eje vertical.

Turbina Francis

Alabes GuíasAlabes de Rodete

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Turbina Kaplan

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