Trabajo de Minicentral

8/23/2019 Trabajo de Minicentral

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27 de Mayo del 2013 CENTRALESMINIHIDRAHULICAENERGIAS RENOVABLES

INTEGRANTES:

ALIAGA BERROCAL, Jesus CORDOVA ALDERETE, Jordy

CUBA RAMOS, Yeraldin

MANCHA MULATO, Magaly

OLIVERA ROMAN, Sebastian

ORELLANA CERRON, Pamela

QUISPE ROJAS, Pablo

SOLIS CRISTOBAL, Jhosneth


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INDICE:


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1.INTRODUCCION:

La energa hidrulica es una energa derivada indirectamente de la energasolar, ya que es el sol, en ltimo trmino, el que regula el ciclo hidrolgico. El agua,

fuente utilizada para conseguir energa hidrulica, llega a la tierra de formacontinua y es de carcter inagotable. Sin embargo, aunque el agua es un recursorenovable, la energa hidrulica en s misma no es considerada como tal debido algran impacto ambiental que producen las instalaciones necesarias para suobtencin.

En el 2001 la potencia global instalada en la Unin Europea ascenda a 118GW, y se generaron unos 365 TWh., de los que la pequea hidrulica, con unapotencia instalada de 9,9 GW (el 8,4% ), produjo 39 TWh (el 11% de la produccinhidrulica). Si la poltica reguladora fuese ms favorable, se podra cumplir elobjetivo de la Comisin para el horizonte 2010 (14 000 MW de potencia instalada),con lo que la pequea hidrulica sera el segundo contribuyente de RES-e, despusde la elica.

La mayora de los pequeos aprovechamientos hidroelctricos son del tipode agua fluyente, lo que quiere decir que las turbinas generan electricidadmientras pase por ellas un caudal igual o superior a su mnimo tcnico y se parancuando el caudal desciende por debajo de ese nivel. Normalmente este tipo deaprovechamientos no tiene posibilidad de almacenar agua para generar en horaspunta, aunque existen excepciones, sobre todo en aprovechamientos de montaa,en las que se ensancha la cmara de carga para ese propsito.

Algunos pequeos aprovechamientos trabajan como centrales aisladas,pero difcilmente pueden hacer frente al suministro seguro de electricidad, a no serque se dimensionen de forma que est garantizado, a lo largo del ao, el caudalmnimo Gua para el desarrollo de una pequea central hidroelctrica ESHA 20063 necesario, por existir un lago aguas arriba o estar situados aguas debajo de unacentral convencional que turbina todo el ao. En los pases industrializados, y enmuchos de los pases en vas de desarrollo, estos aprovechamientos se conectan,en general, a la red principal. Con esta solucin la red toma a su cargo la regulacinde la frecuencia, pero obliga al productor a vender su electricidad, a precios a

menudo muy bajos, a la compaa distribuidora. En los ltimos aos, los gobiernosnacionales, que en general son los que fijan las tarifas elctricas, concienciados porlas ventajas medioambientales de los RES y animados por la Directiva deelectricidad RES-e, han incrementado los precios de venta de estos productores.Alemania y Espaa, al racionalizar los precios de venta, para compensar los costesinternos de las energas convencionales, han hecho posible un desarrolloextraordinario de la electricidad verde, sobre todo en la de origen elico.


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2.MARCO TEORICO

2.1.ANTECEDENTES HISTORICOS

Las civilizaciones ms antiguas se desarrollaron a lo largo de los ros msimportantes de la Tierra, La experiencia y la intuicin guiaron a estascomunidades en la solucin de los problemas relacionados con las numerosasobras hidrulicas necesarias para la defensa riberea, el drenaje de zonaspantanosas, el uso de los recursos hdricos, la navegacin.

A principios del siglo XX se construyeron numerosas centralesminihidrulicas para abastecer a pequeos municipios o industrias, aunque enel ltimo cuarto de siglo stas se sustituyeron por otras centrales de mayor

tamao y con mayor poder de distribucin. Actualmente se est intentandovolver a poner en marcha antiguas instalaciones, adems de implantar otrasnuevas, ya que estn demostradas las ventajas de carcter medioambiental deeste tipo de instalaciones.

Las instalaciones minihidrulicas contribuyen a la diversificacin de lasfuentes, permiten el acercamiento al usuario, convirtiendo la energa en unrecurso gestionado de manera local, y dan servicio a zonas aisladas, como en elcaso de las microcentrales, de escaso impacto ambiental y mltiplesposibilidades de localizacin.

La tecnologa empleada en todos estos procesos es ya una tecnologamadura debido a su larga trayectoria por lo que a nivel tcnico no se esperannovedades importantes, lo que aporta seguridad y conocimiento en suaplicacin. Nuestro pas cuenta con un gran nmero de empresas que disponena tecnologa moderna que ofrece en el mercado una amplia gama de bienes deequipo de alta calidad y prestaciones, que van incorporando los ltimosavances tecnolgicos para incrementar los rendimientos, disminuir los costes yel impacto ambiental.


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2.2. DEFINICION : CENTRAL MINIHIDRAHULICA

Las centrales hidroelctricas con potencia inferior a 10 MW se denominancentrales minihidrulicas. La energa minihidrulica s se considera, sin embargo,

como una energa renovable ya que los sistemas de distribucin y gestinempleados son diferentes a los de las centrales de elevada potencia y su impactoambiental es mucho ms reducido. Para la obtencin de energa minihidrulica nosiempre es necesario incluir una presa en la instalacin y si esta existe no debesuperar los 15 metros de altura.

Si bien no existen una clasificacion exacta en el ambito internacional de quees una central minihidrulica, la experiencia en las instalaciones construidas y enproyecto, asi como la legislacion que en algunos paises permite que estasinstalaciones se acojan a tarifas beneficiosas, hace que se enmarquenhabitualmente en una horquilla de potencia entre 500kW y 10MW. Aun cuandohay centrales de menores dimensiones, destinadas al autoconsumo de energatanto en procesos fabriles como en uso domstico, carecen de inters para elobjeto de este documento.

2.3. TIPO DE APROVECHAMIENTO

El objetivo de un aprovechamiento hidroelctrico es convertir la energa

potencial de una masa de agua situada en un punto - el ms alto delaprovechamiento en energa elctrica, disponible en el punto ms bajo,donde est ubicada la casa de mquinas. La potencia elctrica que se obtieneen un aprovechamiento es proporcional al caudal utilizado y a la altura del saltoDe acuerdo con la altura del salto los aprovechamientos pueden clasificarse en:

o De alta cada: salto de ms de 150 mo De media cada: salto entre 50 y 150 mo De baja cada: salto entre 2 y 20 m

Estos lmites son arbitrarios y solo constituyen un criterio declasificacin. Otra clasificacin en funcin del tipo de central sera la de:

o Aprovechamientos de agua fluyenteo Centrales a pie de presa con regulacin propiao Centrales en canal de riego o tubera de abastecimiento de aguao Centrales ubicadas en plantas de tratamiento de aguas residuales


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2.3.1.Aprovechamientos de agua fluyente

Captan una parte del caudal circulante por el ro y lo conducenhacia la central para ser turbinado. Posteriormente este caudal sedevuelve al cauce del ro no disponen deembalse regulador, de modoque la central trabaja mientras el caudal que circula por el cauce del roes superior al mnimo tcnico de las turbinas instaladas, y deja defuncionar cuando desciende por debajo de ese valor.

1) Azud o presa de derivacin2) Cmara de carga3) Tubera forzada4) Turbina5) Canal de descarga6) Generador elctrico y los elementos auxiliares

7) Salto til prcticamente constante, y un caudal muy variable,dependiendo de la hidrologa.8) La potencia instalada est directamente relacionada con el

caudal que pasa por el ro.

2.3.2.Centrales de pie de presa

Estn situadas aguas abajo de los embalses. Se regulan los caudalesde salida para ser turbinados en el momento que se precise. Aprovechan elnivel creado por la propia presa.

Instalaciones necesarias:


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1) Adaptacin de las conducciones de la presa a la minicentral,o construccin de otras nuevas.

2) Toma con compuerta y reja.3) Tubera forzada hasta la central.4) Edificio de la central con su equipamiento electromecnico.

2.4. CMO FUNCIONAN?

El agua, al pasar por turbinas a gran velocidad, provoca un movimiento

de rotacin que se transforma en energa elctrica por medio de generadores.

Aunque existe una gran variedad de instalaciones, las mini centrales

hidroelctricas se pueden clasificar en dos grandes tipos: de regulacin y

fluyentes. Las centrales de regulacin pueden almacenar grandes cantidades

de agua mediante un embalse, ms propio de grandes centrales. Por ello, son

ms comunes las de tipo fluyente, donde no hay embalse y es la fuerza del

caudal el que compensa el pequeo desnivel.


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2.5. PARTES FUNDAMENTALES DE UNA CENTRA

MINIHIDRAHULICA:

Una minicentral est constituida por diversos componentes y equipos quepueden clasificarse en tres grandes grupos:

o Obra civilo Equipamiento electromecnicoo Equipos auxiliares

2.5.1.OBRA CIVIL:

La obra civil engloba aquellas obras e instalaciones necesarias paraderivar, conducir y restituir el agua turbinada, as como para albergar yproteger los equipos electromecnicos. Son obra civil los siguientes elementos:

o Azudes y presaso Obra de tomao Canal de derivacino Cmara de carga

o Tubera forzadao Edificio

2.5.1.1. AZUDES Y PRESAS

Son las obras que se construyen en el curso del agua,transversalmente al mismo, para la retencin y desviacin hacia la toma delcaudal que se deriva hacia la minicentral.

En los azudes se produce una retencin del agua sin que haya una

variacin importante del nivel de agua.


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En las presas, el muro se construye para elevar la superficie libre delcurso de agua creando un embalse.

2.5.1.2. OBRA DE TOMA

Las obras de toma derivan el agua hacia las conducciones que latransportarn a la minicentral.

Generalmente, en la toma se instala una reja, para impedir el paso

de peces y material slido.

2.5.1.3. CANAL DE DERIVACION

Es la conduccin que transporta el agua que se deriva hacia laminicentral desde la toma hasta la cmara de carga.

A lo largo del canal, dependiendo de su longitud, puede haber variascompuertas para limpieza y vaciado del canal en caso necesario.

Al final del canal, antes de la cmara de carga, suelen instalarse unareja de finos con su correspondiente mquina limpiarrejas, as como unacompuerta de seguridad.

2.5.1.4. TUBERIA FORZADA

La tubera forzada conduce el agua desde la cmara de carga hastala turbina. Generalmente la tubera es de acero.

Al inicio de la tubera se instala un rgano de cierre que permiteevitar el paso de agua y vaciar la tubera poco a poco.

2.5.2. EQUIPAMIENTO ELECTROMECNICO:

Se consideran equipos fundamentales los siguientes:

o rgano de cierre de la turbinao Turbina/so Generador/eso Elementos de regulacino Transformador/eso Celdas y cuadros elctricoso Lnea elctrica de interconexin


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2.5.2.1. TURBINAS

Se distinguen los siguientes tipos de turbinas:

o Las turbinas del tipo de accin, como son las Peltono Las turbinas del tipo de reaccin, como la Francis y la Kaplan

a) TURBINA PELTON:

Son turbinas de tipo tangencial de accin, lo que significa que la

direccion de entrada del agua al rodete es tangente a este yperpendicular al plano formada por el eje de la turbina y el puntode incidencia del agua.

De esta forma, el chorro de agua empuja a cada alabe en la mismadireccion en la que incide sobre el. Normalmente este tipo deturbinas se utilizan en centrales en las que el salto es grande y elcaudal es pequeno (


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cucharones que lo forman. La valvula de aguja cierra mas o menosel orificio de salida de la tobera consiguiendo modificar el caudalde agua que fluye por esta.

b) TURBINA FRANCIS:

Este tipo de turbinas se definen como radial-axial de reaccion,

la cual implica que el agua llega al rodete en direccion perpendicular aleje y lo abandona en direccin paralela al mismo.

Siempre disponen de una cmara espiral cuya mision esconseguir que lavelocidad de entrada del agua a la turbina sea igual entodo su perimetro.

Esto se logra de la siguiente manera, conforme la tuberiacomienza a estar en contacto con la turbina, esta comienza a consumiragua, con lo cual disminuye el caudal transportado. De esta forma, la

unica manera de mantener constante la velocidad hasta el final de latuberia, es ir reduciendo la superficie de paso de esta.

Se utilizan en centrales donde el salto y el caudal sonintermedios (de 2 a 200 m3/s). Para estas turbinas solo se obtienenbuenos rendimientos con caudales al nominal (de 60 al 100% decaudal maximo) de manera que, para poder cubrir una amplia gamade cargas, es necesaria la instalacin de varios grupos por central.

Estan constituidas por: camara espiral, distribuidor (palasdirectrices, anillo de distribucion), rodete, tubo de aspiracion, eje,equipo de sellado, cojinete guia y cojinete de empuje.


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El sistema de regulacion consiste en una serie de palasdirectrices situadas a lo largo del perimetro de acceso al rodete, demanera que puede restringir en mayor o menor medida el caudalentrante.

La regulacion de velocidad se consigue de la misma forma que

en la anteriormente descrita, pero la actuacion del elemento decontrol se realiza sobre el distribuidor, variando el flujo de agua delrodete, consiguiendose de esta manera que la velocidad se estabiliceindependientemente de las variaciones de la carga.

c) TURBINA KAPLAN:

Este tipo de turbinas se definen como de admision total dereaccin. En agua envuelve en todo momento a la totalidad delrodete, es decir, no existe un chorro que incida sobre una zona delrodete en particular, sino que el rodete se encuentra sumergido en elagua.

El movimiento de los alabes no se produce en la direccion deavance del agua, sino que esta, en su movimiento, los desplaza demanera que el giro se produce en un plano perpendicular.

Estan disenadas para trabajar en instalaciones de pequeosalto ( 50m3/s) y, al igual que en el caso de lasturbinas tipo Pelton, se obtiene un buen rendimiento dentro de unaamplia gama de caudales respecto del nominal (+30% caudal maximo),aunque para caudales muy bajos, el rendimiento disminuye.

Existen dos sistemas de regulacion para este tipo de turbinas(de doble regulacin), mediante el distribuidor y/o el rodete, aunquealgunas de ellas solo disponen del primero (denominadas semikaplan).


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Las turbinas de tipo Kaplan tienen los alabes moviles, estandoel sistema de servocontrol en el mismo cuerpo de la turbina. Elrendimiento de estas turbinas es optimo, aunque su costo es superioral de los otros tipos por la complejidad de su construccion.

Tipicamente se asume que producira mayor potencia cuando lapresion dinmica (cuando el agua esta siendo usada) es igual a las dosterceras partes de la presin estatica (cuando el sistema esta cerrado yno hay flujo).

El eje de la turbina en todos los casos es solidario con el delgenerador, de tal manera que al presionar el agua sobre los alabes dela turbina este girara induciendo una alta corriente y una baja tensionen el generador.

2.5.2.1.1. CRITERIO DE SELECCIN:


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2.5.2.2. GENERADORES


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Estas mquinas transforman la energa mecnica de rotacin que

suministra/n la/s turbina/s en energa elctrica en sus bornas o terminales.Pueden ser de dos tipos: sncronos y asncronos. Los generadoressncronos suelen emplearse en centrales con potencia superior a 2.000kVA conectadas a la red, o en centrales de pequea potencia quefuncionan en isla (sin estar conectadas a la red).

El generador asncrono, por el contrario, debe estar siempreconectado a la red elctrica, de la que toma la energa necesaria paraproducir su magnetizacin. Es usual emplearlos en centrales de menos de500 kVA, siempre acopladas a la red.

Para centrales con potencia aparente entre 500 y 2.000 kVA laeleccin de un generador sncronoo asncrono, depende de la valoracineconmica, del sistema de funcionamiento y de los condicionantes tcnicosexigidos por la compaa elctrica.

2.5.2.3. TRANSFORMADORES

Son mquinas destinadas a convertir una tensin de entrada en otradistinta a la salida. El objeto del transformador es elevar la tensin degeneracin elctrica para reducir en lo posible las prdidas de transporte enla lnea.

2.5.3.PARAMETRO DE DISEO:

La potencia elctrica de una minicentral hidroelctrica es directamenteproporcional a dos magnitudes: el salto y el caudal de agua turbinado.

2.5.3.1. SALTO

El salto es la diferencia de nivel entre la lmina de agua en la toma y elpunto del ro en el que serestituye el agua turbinada.

En realidad, esta definicin corresponde a lo que se denomina saltobruto (Hb). Adems del saltobruto, se manejan otros dos conceptos de salto, elsalto til (Hu) y el salto neto (Hn). La figura ilustra estos conceptos:


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Salto bruto (Hb): Diferencia de altura entre la lmina de agua en la tomay el nivel del ro en el punto de descarga del agua turbinada.

Salto til (Hu): Diferencia entre el nivel de la lmina de agua en lacmara de carga y el nivel de desage de la turbina.

Salto neto (Hn): Es el resultado de restar al salto til (Hu) las prdidas decarga (DH) originadas por el paso del agua a travs de la embocadura de lacmara de carga y de la tubera forzada y sus accesorios.

El clculo de las prdidas de carga se realiza mediante frmulasempricas ampliamente difundidas. Una consideracin aceptable es suponerque la prdida de carga es del orden de un 5% a un 10% del salto bruto.

El salto bruto puede estimarse en primera instancia a partir de un planotopogrfico. Sin embargo, una determinacin ms exacta requiere unlevantamiento taquimtrico.

2.6. POTENCIAL HIDRAHULICO EN EL PERU

El Per ocupa el tercer lugar en potencial hidroelctrico en Amrica

Latina, merced a unas reservas de 385.118 gigavatios (GW) y 58.937

megavatios (MW). El Per tiene una capacidad instalada a nivel nacional de

6.548 MW, pero que la generacin total de energa en el 2006 fue de 27.374

GW., Brasil ocupa el primer lugar en potencial hidroelctrico con ms de

140.000 MW y Colombia el segundo con ms de 80.000 MW. El 51% de la


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energa en el Per es trmica y el 49% es hidrulica .El gobierno peruano ha

convocado a un proceso de concesin para la operacin de las centrales

Centauro I y II y Quitarasca en la regin Ancash; Cheves, El Platanal, Huanza y

Morro de Arica en Lima; La Virgen en Junn, Maran en Hunuco, Pas 1 en La

Libertad, Poechos en Piura y Pucar en Cusco. Adems, el ministerio de

Energa y Minas elaborar un Plan Maestro de Electrificacin Rural con

Energas Renovables (hidroelctrica y fotovoltaica), y un atlas de pequeas

centrales hidroelctricas.

3.ASPECTOS AMBIENTALES

3.1. HISTORIA

3.2. ENFASIS

3.3. IMPACTO AMBIENTAL DE UNA CENTRAL MINIHIDRAHULICA:3.4. PRECACUCIONES DE UN CENTRAL MINIHIDRAHULICA

3.5. DISPOSICION FINAL

4.VENTAJAS Y DESVETAJAS DE UNA CENTRAL MINI

HIDRAHULICA

5.CONCLUSIONES

6.BIBLIOGRAFIA

7. ANEXOS

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