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Aprovechamientos Hidroelectricos

APROVECHAMIENTOS HIDROELECTRICOSDiagrama de Carga - Energia

GUILLEN QUINONEZ, JoselyQUINTO DE LA CRUZ, Jose Antonio

REQUENA MACHUCA, David

Universidad Nacional de HuancavelicaUNH

29 de mayo de 2013

GUILLEN QUINONEZ, JoselyQUINTO DE LA CRUZ, Jose AntonioREQUENA MACHUCA, DavidCapitulo 02

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Aprovechamientos Hidroelectricos

PROGRAMA ANALITICO

1 Temas a DesarrollarObjetivosDiagrama de CargaUtilizacion AnualFactor de UtilizacionFactor de ReservaSistema de Energias y CargasEnergia Firme y SecundariaEstimacon de la demanda de energıa


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Capitulo 02

ObjetivosDiagrama de CargaUtilizacion AnualFactor de UtilizacionFactor de ReservaSistema de Energias y CargasEnergia Firme y SecundariaEstimacon de la demanda de energıa

CAPITULO 02. Diagrama de Carga - Energia



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Objetivos

Conocer los diagramas de energia de demanda para laclasificacion de centrales hidroelectricos.

Conocer e interpretar los diagramas de carga

Conocer los parametros de regulacion energetica de los CC.HH.

Conocer la energia generada en un periodo de tiempo.


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Diagrama de Carga

El diagrama de carga es la relacion potencia versus variacionde tiempo. Esta relacion muestra que potencia debeproporcionar la central en un tiempo determinado para cubrircon la demanda, Pero sucede que esta demanda de energıaelectrica es variable en cada epoca del ano, en cada dia delano y, dentro de cada dia, es variable tambien a las distintashoras dia.

Para tener una idea aproximada de las variaciones de cargadurante estos lapsos de tiempo, se suelen determinar losdistintos graficos de carga, en donde pueden figurar lapotencia de al carga y las variaciones del factor de potencia.


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Diagrama de Carga

Fc = Potencia media/ potencia maxima

Fc = E/ Pmax.t = Pm/Pmax

Estos graficos tienen distintos aspectos, segun se trate de unacentral de funcionamiento continuo, o de funcionamientointermitente, y segun la clase de aparatos receptores quepredominen en la demanda de energıa a la central.


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Diagrama de Carga

Figura: Diagrama de Carga


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Tabla de Valores Factores de Carga

Descripcion fcPequenas Instalaciones 0.15 - 0.20

Cuidades Pequenas 0.20 - 0.30

Ciudades Grandes 0.30 - 0.40

Provincias 0.40 - 0.50

Regiones 0.45 - 0.50


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Utilizacion Anual

Es el numero de horas anuales que deberıa trabajar lainstalacion a su plena carga, para que la energıa producidafuese igual a la que la central electrica produce en un ano,trabajando a carga variable. Esta cifra de una idea de lacantidad de horas que hubiera debido trabajar la central parasuministrar esa energıa.

Pmax. h = E

h = E /Pmax


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Utilizacion Anual

Figura: Utilizacion Anua


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Tabla de Valores

Descripcion hPequenas Cuidades 1200 - 2000

Ciudades Grandes 2000 - 3500

Suministros Regionales 3500 - 5000


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Factor de Utilizacion

Es la relacion entre el numero de horas de utilizacion anual yel numero total de horas del ano.

C = Numero de horas de utilizacion anual/numero de horasanuales

C = h/8760


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Tabla de Valores

Descripcion CPequenas Cuidades 0.15 - 0.25

Ciudades Grandes 0.25 - 0.40

Suministros Regionales 0.40 - 0.55


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Factor de Reserva

No basta construir una central electrica para la maxima puntade potencia que aparezca durante el ano. Un grupo degeneradores puede quedar parado, por averia o por inspeccion.Por lo tanto hay que disponer de maquinas que sustituyan alas que han quedado fuera de servicio, lo que quiere decir quela potencia total de la central, ha de ser mayor que lapoblacion maxima para la que ha sido proyectada

Este hecho se expresa por medio del factor de reserva, que esla relacion entre la potencia total de la central y la potenciamaxima que ha de suministra:

D = Pt / Pt max


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Tabla de Valores

Descripcion DPara pequenas instalaciones (pueblos) 1.3 - 4.6

Para poblaciones medias 1.6 - 1.75

Para centrales agricolas 1.6 - 1.7

Para grandes ciudades 1.8 - 2.0


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Sistema de Energias y Cargas

La estimacion de las futuras cargas de potencia de un sistemaespecıfico es un paso principal para la planificacion deldesarrollo y estudios de gestion de operaciones de energıahidroelectrica. Predicciones de carga se basan por lo generalen la velocidad a la que el consumo de energia ha aumentadoa lo largo los ultimos anos.

Tres metodos se han utilizado para la estimacion de las cargasde energıa futuras (Sociedad Americana de Ingenieros Civiles,1989):

El analisis de tendencias: Basado en la ampliacion de lastendencias historicas y la modificacion del proyecciones parareflejar los cambios esperados.Analisis del uso final: Basado en el uso previsto de laelectricidad por los diferentes


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La estimacion de las futuras cargas de potencia de un sistemaespecıfico es un paso principal para la planificacion deldesarrollo y estudios de gestion de operaciones de energıahidroelectrica. Predicciones de carga se basan por lo generalen la velocidad a la que el consumo de energia ha aumentadoa lo largo los ultimos anos.Tres metodos se han utilizado para la estimacion de las cargasde energıa futuras (Sociedad Americana de Ingenieros Civiles,1989):



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El analisis de tendencias: Basado en la ampliacion de lastendencias historicas y la modificacion del proyecciones parareflejar los cambios esperados.

Analisis del uso final: Basado en el uso previsto de laelectricidad por los diferentes


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En la planificacion de la expansion de sistemas, un analisis dela carga de recursos debe ser utilizado para determinar lanecesidad y el momento de la salida de un proyectohidroelectrico propuesto. Necesidad es una medida de losdeficits que pueden ocurrir en el futuro debido al aumento delas cargas de energıa en comparacion con la capacidad desuministro de corriente. El tiempo se refiere a los perıodos enlos que la necesidad de generacion adicional ocurre.

Ademas de la variacion anual y mensual de las cargaselectricas, semanal y diaria configuracion de la carga tambienson necesarios con el fin de determinar el tipo de la carga queun proyecto hidroelectrico podrAa llevar y para estimar losbeneficios de la expansion del sistema


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En la planificacion de la expansion de sistemas, un analisis dela carga de recursos debe ser utilizado para determinar lanecesidad y el momento de la salida de un proyectohidroelectrico propuesto. Necesidad es una medida de losdeficits que pueden ocurrir en el futuro debido al aumento delas cargas de energıa en comparacion con la capacidad desuministro de corriente. El tiempo se refiere a los perıodos enlos que la necesidad de generacion adicional ocurre.Ademas de la variacion anual y mensual de las cargaselectricas, semanal y diaria configuracion de la carga tambienson necesarios con el fin de determinar el tipo de la carga queun proyecto hidroelectrico podrAa llevar y para estimar losbeneficios de la expansion del sistema


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Figura: curvas de carga diarios y semanales tipicas para un sistema deenergia electrica. (De Lindsley et al., 1992.)


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Energia Firme

Con una central de pasada, y en menor grado con una centralde embalse de reserva de capacidad moderada, la produccionpotencial varıa segun las estaciones, y la cantidad de energıasegura que puede generarse todos los anos se denominaenergıa primaria. En una central de pasada la energıa primariaesta determinada por el mınimo caudal del rıo durante laestacion seca y por el volumen del embalse de regulacion.

En una central con embalse de reserva la cantidad de energıaprimaria es mayor, segun la capacidad del embalse, pues partedel agua puede embalsarse durante la estacion de las lluvias yusarse para complementar el caudal de la estacion seca.


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Energia Secundaria

Se llama energıa secundaria aquella que puede generarse enexceso de la energa primaria. La energıa secundaria varıa conlas estaciones y en la mayoria de los casos es difıcil de utilizar,excepto cuando la central hidroelectrica trabaja en paralelocon una planta termoelectrica, en cuyo caso gran parte de suproduccion puede emplearse para economizar combustible. Sinembargo, algunos usos de la electricidad son tambienestacionales, especialmente en el campo de la agricultura, ycuando se los puede hacer coincidir con la disponibilidad deenergıa hidroelectrica secundaria es posible a veces mejorarconsiderablemente el rendimiento economico de una centralhidroelectrica


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Energia Firme y Secundaria

Figura: Energia Firme y Secundaria


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Estimacon de la demanda de energıa

Los principales usos de la energıa se pueden clasificar en:

Consumo intermedio de energıa para generacion, transmision,distribucion y almacenamientoConsumo final de energıa para usos residenciales, comerciales,transporte publico, agricultura, industria, etcperdidas de energıa en transmision, distribucion yalmacenamiento y transformacion (centros de procesamiento yque no se puede asignar a una fuente de energıa en particular).


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Consumo intermedio de energıa para generacion, transmision,distribucion y almacenamiento

Consumo final de energıa para usos residenciales, comerciales,transporte publico, agricultura, industria, etcperdidas de energıa en transmision, distribucion yalmacenamiento y transformacion (centros de procesamiento yque no se puede asignar a una fuente de energıa en particular).


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Consumo intermedio de energıa para generacion, transmision,distribucion y almacenamientoConsumo final de energıa para usos residenciales, comerciales,transporte publico, agricultura, industria, etc

perdidas de energıa en transmision, distribucion yalmacenamiento y transformacion (centros de procesamiento yque no se puede asignar a una fuente de energıa en particular).


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Consumo intermedio de energıa para generacion, transmision,distribucion y almacenamientoConsumo final de energıa para usos residenciales, comerciales,transporte publico, agricultura, industria, etcperdidas de energıa en transmision, distribucion yalmacenamiento y transformacion (centros de procesamiento yque no se puede asignar a una fuente de energıa en particular).


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Asimismo, es necesario definir dos tipos de demandas:

Demanda de energia y demanda de potencia; ello porque eltamano de la planta sera determinado por ambas variables.


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Para establecer el tamano de la turbina- generador esimportante determinar la demanda de potencia maxima, esdecir, la mayor demanda de energia prevista. La demanda deenergıa se refiere a la demanda en relacion con el tiempo enque los aparatos electricos estan conectados al sistema; Seexpresa en vatioshora, kilovatios-hora (kwh) omegavatios-hora (MWh). Los sectores con mayor demando oconsumo corresponden a:


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CONSUMO RESIDENCIAL: requiere informacion de:

tipo y numero de casas y edificios, sobre la base de unaproyeccion de la poblacin actual y futurapronostico de competencias y horas diarias de disparo de losdispositivos electricos de cada tipo de vivienda y construcciontiempo de distribucion de la carga residencial.


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tipo y numero de casas y edificios, sobre la base de unaproyeccion de la poblacin actual y futura

pronostico de competencias y horas diarias de disparo de losdispositivos electricos de cada tipo de vivienda y construcciontiempo de distribucion de la carga residencial.


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tipo y numero de casas y edificios, sobre la base de unaproyeccion de la poblacin actual y futurapronostico de competencias y horas diarias de disparo de losdispositivos electricos de cada tipo de vivienda y construccion

tiempo de distribucion de la carga residencial.


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tipo y numero de casas y edificios, sobre la base de unaproyeccion de la poblacin actual y futurapronostico de competencias y horas diarias de disparo de losdispositivos electricos de cada tipo de vivienda y construcciontiempo de distribucion de la carga residencial.


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CONSUMO DE ENERGIA PARA EL ALUMBRADOPUBLICO: requiere informacion de:

estimacion de los puntos de iluminacion, de acuerdo a ladistribucion de la poblacionnumero de vatios por punto de iluminacion de las calles y lashoras de coccion.


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estimacion de los puntos de iluminacion, de acuerdo a ladistribucion de la poblacion

numero de vatios por punto de iluminacion de las calles y lashoras de coccion.


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estimacion de los puntos de iluminacion, de acuerdo a ladistribucion de la poblacionnumero de vatios por punto de iluminacion de las calles y lashoras de coccion.


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CONSUMO CON FINES COMERCIALES E INDUSTRIALES:requiere informacion de:

tipo y numero de establecimientos comerciales e industrialespronostico de las competencias y las horas diarias de aparatosde iluminacion y maquinaria.tiempo de distribucion de la carga comercial e industrial;potencia requerida por los aparatos electricos y artefactos, y elnumero de horas de uso en un dia tipico o representativo


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tipo y numero de establecimientos comerciales e industriales

pronostico de las competencias y las horas diarias de aparatosde iluminacion y maquinaria.tiempo de distribucion de la carga comercial e industrial;potencia requerida por los aparatos electricos y artefactos, y elnumero de horas de uso en un dia tipico o representativo


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tipo y numero de establecimientos comerciales e industrialespronostico de las competencias y las horas diarias de aparatosde iluminacion y maquinaria.

tiempo de distribucion de la carga comercial e industrial;potencia requerida por los aparatos electricos y artefactos, y elnumero de horas de uso en un dia tipico o representativo


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tipo y numero de establecimientos comerciales e industrialespronostico de las competencias y las horas diarias de aparatosde iluminacion y maquinaria.tiempo de distribucion de la carga comercial e industrial;

potencia requerida por los aparatos electricos y artefactos, y elnumero de horas de uso en un dia tipico o representativo


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tipo y numero de establecimientos comerciales e industrialespronostico de las competencias y las horas diarias de aparatosde iluminacion y maquinaria.tiempo de distribucion de la carga comercial e industrial;potencia requerida por los aparatos electricos y artefactos, y elnumero de horas de uso en un dia tipico o representativo


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Para la estimacion de la demanda, puede apelarse a diferentesmetodos; entre ellos:

SWITCH: supone que la demanda de la zona de influencia secomporta de manera similar a otros campos de caracteristicassimilares.ECONOMETRIA: se utiliza para estimar el consumo deenergia en el futuro.


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SWITCH: supone que la demanda de la zona de influencia secomporta de manera similar a otros campos de caracteristicassimilares.

ECONOMETRIA: se utiliza para estimar el consumo deenergia en el futuro.


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SWITCH: supone que la demanda de la zona de influencia secomporta de manera similar a otros campos de caracteristicassimilares.ECONOMETRIA: se utiliza para estimar el consumo deenergia en el futuro.


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demanda de energia

Figura: demanda de energia


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