MINICENTRALES HIDRÁULICAS

1.iNTRODUCCIÓN

VER 5.1. LAS MINICENTRALES EN ESPAÑA PAG 103

VER PAG.141. ÁREA MINIHIDRÁULICA SITUACIÓN 2004

2.TECNOLOGÍA Y APLICACIONES

LA SUPERFICIE TERRESTRE ESTÁ CUBIERTA EN UN 71 % DE AGUA.

MINICENTRALES HIDROELÉCTRICAS

E. DEL AGUA

E. ELÉCTRICA

GENERADORTURBINA

E. DEL AGUA

E.ME.ELÉCTRICA

MINICENTRAL P<=10 MW UNA MINICENTRAL NO ES UNA CENTRAL

CONVENCIONAL A ESCALA REDUCIDA (LA TURBINA TIENE UN DISEÑO TOTALMENTE DISTINTO, LA OBRA CIVIL ES DISTINTA)

2.1.TIPOS DE MINICENTRALES HIDROELÉCTRICAS

CENTRALES DE AGUA FLUYENTE

CENTRALES DE PIE DE PRESA

CENTRALES EN CANAL DE RIEGO O ABASTECIMIENTO

CENTRALES DE AGUA FLUYENTE

CAPTAN UNA PARTE DEL CAUDAL DEL RÍO, LO TRASLADAN HACIA LA CENTRAL Y UNA VEZ UTILIZADO SE DEVUELVE AL RÍO.

VER PAG 18 LIBRO EREN PAÍS VASCO.

PARTES: AZUD TOMA CANAL DE DERIVACIÓN. CÁMARA DE CARGA. TUBERÍA FORZADA. EDIFICIO CENTRAL EQUIPAMIENTO ELETROMECÁNICO CANAL DE DESCARGA SUBESTACIÓN Y LÍNEA ELÉCTRICA.

CENTRAL DE PIE DE PRESACENTRAL DE PIE DE PRESA

SE SITÚAN DEBAJO DE LOS EMBALSES DESTINADOS A USOS HIDROELÉCTRICOS O A OTROS USOS, APROVECHANDO EL DESNIVEL CREADO POR LA PROPIA PRESA.

VER PAG 19 LIBRO EREN PAÍS VASCO.

EXISTE LA POSIBILIDAD DE CONSTRUIR UN EMBALSE EN EL CAUCE DEL RÍO.

SE PUEDE REGULAR LOS CAUDALES DE SALIDA DE AGUA PARA SER TURBINADA. ESTA POSIBILIDAD VIENE BIEN PARA REGULAR LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA EN LAS HORAS PUNTAS DE CONSUMO.

CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN CANAL DE RIEGO

Dos tipos de centrales: -Aquellas que utilizan el desnivel existente en el

propio canal. Mediante la instalación de una tubería forzada, paralela a la vía rápida del canal de riego, se conduce el agua hasta la central, devolviéndola posteriormente a su curso normal en canal.

-Aquellas que aprovechan el desnivel existente entre el canal y el curso de un río cercano. La central en este caso se instala cercana al río y se turbina las aguas excedentes en el canal.

DISEÑO DE UN APROVECHAMIENTO HIDROELÉCTRICO

La P de una central hidroeléctrica es proporcional: -Altura del salto. -Caudal turbinado.

2.2.INSTALACIONES DE OBRA CIVIL

Engloba las infraestructuras e instalaciones neceserias para:

-Derivar el agua. -Albergar los equipos electromecánicos y el

sistema eléctrico general y de control.

2.2.1.Azudes y presas

Provocan la retención del cauce del río. Azud: muro transversal del curso del río, de poca

altura.Se puede construir de: hormigón, ladrillos, tierra, escollera. Ver pag 37 IDAE.

Presa: el muro tiene una altura considerable y provoca una elevación notoría del nivel del río mediante la creación de un embalse. Dos tipos: presa de gravedad, presa en arco.

-Azudes y presas inflables: consisten en un tubo de material resistente y deformable relleno de agua o aire a una presión determinada. Ver pag.39 IDAE.

2.2.2.ALIVIADEROS , COMPUERTAS Y VÁLVULAS

Son dispositivos que permiten el paso de agua desde el embalse hasta el cauce del río, para evitar el peligro que podrían ocasionar las avenidas.

Compuertas y válvulas: regulan y controlan los niveles del embalse.

2.2.3. TOMA DE AGUA

Consiste en la estructura que se realiza para desviar parte del agua del cauce del río y facilitar su entrada desde el azud o la presa.

2.2.4. CÁMARA DE CARGA

Es un deposito desde el cual arranca la tubería forzada. Tiene l capacidad para suministrar el volumen necesario para el arranque de la turbina sin intermitencias.

Debe contar con un alivadero, ya que en caso de parada de la central el agua no turbinada se desagua hasta el río.

2.2.5. TUBERÍA FORZADA

Es la tubería que lleva el agua desde el agua desde la cámara de carga hasta la turbina.

Puede ir enterrada o aérea. Material de construcción: acero, fibrocemento,

plástico reforzado con fibra de vidrio. Espesor mínimo- 6mm El diámetro está en función del caudal.

2.2.6. EDIFICIO DE LA CENTRAL

Se situa el equipamiento de la minicentral: -Turbinas. -Bancadas.? -Alternadores. -Cuadros eléctricos. -Cuadros de control.

Su ubicación: -Junto el azud o presa. -Estar situado aguas abajo si existe la posibilidad

de aumentar la altura del salto. -Bajo tierra.

2.3.ELEMENTOS DE CIERRE Y REGULACIÓN.

Necesarios para cuando se pare la central, para aislar la turbina.

-Ataguias- cierran el acceso de agua a la toma cuando es necesario realizar limpieza de la instalación o reparaciones en las conducciones.

-Compuertas- cortan el agua donde se encuentra la turbina.

-Válvulas- se utilizan en centrales donde el salto es considerable.

2.4. EL GENERADOR.

Multiplicadorde velocidad

generadorturbina

E.m E.eléctrica

Para aumentar la velocidad de giro del rotor.A veces se coloca.

Generador- se basa en la inducción electromagnética. Principio de funcionamiento: cuando un conductor

eléctrico se mueve dentro de un CM se produce una corriente eléctrica a través de él.

Partes: -Rotor o inductor móvil- genera un CM variable al girar

arrastrado por la turbina. -Estator o inducido fijo- sobre el que se genera la corriente

eléctrica aprovechable. Para centrales de: -P<1000KW- la V de trabajo del generador es de 400 ó

660 V. -P>1000KW- la V de trabajo del generador es de Media

Tensión (3KV,5KV,6KV)

GENERADOR

SÍNCRONO ASÍNCRONO

SÍNCRONO- la velocidad de sincronismo viene dada por: Ns= 60f / p

Ns- velocidad de sincronismo en r.p.m.(velocidad que debe girar el rotor para que el generador nos de una CA de 50Hz.

F-frecuencia en Hz (50Hz) p- pares de polos del generador. ( ver fig 20.1 – un

par de polos, fig 20.3. -2 pares de polos del libro de electrotecnia)

El rotor dispone de bobinas que al pasar I continua producen el CM.

Esta I continua pude aparecer de: - De la propia energía eléctrica generada

previamente transformada de alterna a continua (autoexcitación estática)

-Mediante rectificación con diodos (excitación con diodos giratorios)

Mediante dinamo auxiliar (excitación auxiliar)

ASÍNCRONO- se utiliza en centrales de pequeña potencia, son simples y de bajo costo.

2.5. EQUIPO ELÉCTRICO GENERAL Y LÍNEAS

Encargado de: -Transformar la tensión. -Medir los diferentes parámetros de la corriente

eléctrica. -La conexión a la línea de salida. -La distribución de la energía.

TRANSFORMADOR DE TENSIÓN

Dependiento de la V. de trabajo del transformador

VB VM VM VAT

TT

Elava la tensión al nivel de la línea existente

REFRIGERACIÓN

NATURAL CIRCUITO CERRADO DE ACEITE O SILICONA

TIPOS DE TRANSFORMADORES

Transf. Encapsulado seco-

Se instalan en el interior del edificiode la central. Presenta menos capacidad de evacuación del calor.

Transf. En aceite-

está semurgido en aceite, dispone de sistema de radiadores para la evacuación del calor.Alcanza mayores potencias nominales quelos secos.

EQUIPOS ELÉCTRICOS

Se encuentran en cuadros eléctricos situados en el edificicio de la central.

SON: MISIÓN -Disyuntores y seccionadores- conexión y

desconexión de la red. -Transformadores de medida de tensión e

intensidad- facilitan los valores de V,I en las diversas partes de la instalación.

Transformadores de equipos auxiliares- suministran la tensión adecuada para el correcto funcionamiento de los equipos.

Pararrayos o autoválvulas (ver pag 369 Electrotecnia)- actuan como descargadores a tierra de las sobretensiones que se producen.

-Pararrayos-para protección de descargas atmosféricas en edificios.

Autoválvula- para la protección de descargas atmosféricas en líneas de alta tensión.

LÍNEA ELÉCTRICA

CENTRAL Centros de consumo

LÍNEAELÉCTRICA

Los

paráme

tros de f y tensión son:-f=

50Hz-V

- los valores norm

alizados son: 3K

v hasta 66K

V,

72KV

ó 132 K

V,

dependiendo de las condiciones del punto de conexión.

ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y PROTECCIÓN

Elementos de regulación y control- necesarios para regular y controlar el buen funcionamiento de la central.

Elementos de protección- se colocan en la central y la línea actuando cuando se produce algún fallo. Provocan una alarma, la parada de algún grupo o la parada total de la central.

Protecciones mecánicas:

-Embalamiento de turbina y generador. -Temperatura de eje y cojinetes. -Nivel de circulación del fluido de refrigeración. -Tª de aceite del multiplicador de velocidad.

Protecciones eléctricas del generador y trasformador.

I. máxima. Calentamiento del generador y transformador. Producción de gases en el transformador. Nivel de tensión (entre el 85% y 100% de la

tensión nominal) Nivel de frecuencia (entre 47,5 y 51 HZ)

2.6. AUTOMATIZACIÓN DE UNA CENTRAL

Permite: -Reducir los costes de operación y mantenimiento. -Aumentar la seguridad de los equipos. -Optimizar el aprovechamiento de la instalación. Se automatiza: -El arranque. -La regulación -Parada de la central.

Tecnología de automatización

ConvencionalDigital

Con relés electromagnéticos:-Secuencia de arranque-Secuencia de parada por protecciones

Técnicas informáticas(autómatas):-Permiten la gestión de todas las funciones dela central.Ver esquema IDAE pag 62

2.7.SISTEMAS AUXILIARES Equipos auxiliares: -Ventilación. -Alumbrado normal y de emergencia. -Equipo de CC empleado para alimentar las bobinas

de desconexión del disyuntor y otras bobinas de relés y contactores.

-Bombas para el drenaje de posibles fugas o achique en caso de inundación.

-Batería de condensadores , para mejorar el fdp -Puente grua o grua portatil

-Reja y limpiarrejas. -Protección contra incendios. -Agua de refrigeración. -Caudalímetro.

2.8.APLICACIONES

Suministro de E. a la zona donde se instala, aunque fundamentalmente se emplea en la generación de electricidad con la finalidad de venderla a la red general.

3.3.ASPECTOS AMBIENTALES Las minicentrales es el sistema nergético que produce

menores impactos sobre el medio ambiente. Los procesos de transformación de la energía

conllevan los siguientes daños: -Emisiones a la atmósfera que provocan el

calentamiento global del planeta y la disminución de la capa de ozono.

-La contaminación de los medios acuático y terrestre. -La generación de residuos, como sustancias

carcinógenas, residuos radioactivos y metales peasados liberados a la atmósfera.

Dar en fotocopias y realizar un trabajo.

1.Sistema acuático- efectos y medidas correctoras. 2.Perdida de suelo y erosión. 3.Destrucción de la vegetación. 4.Alteraciones sobre la fauna. 5.Alteraciones en la atmósfera. 6.Alteraciones del medio social. 7.Cambios en el paisaje.