COMO SE GENERA LA ELECTRICIDAD QUE UTILIZAMOS EN NUESTROS HOGARES? 2012 ELECTRICIDAD 

PROPOSITO- Aprender y comprender, ¿que es la electricidad?, ¿como se utiliza?, ¿como llega a nuestros hogares?, etc... En este proyecto se desarrollara información acerca de la electricidad y, ¿que tan importante es?….. MATERIA: FISICA 

¿Cómo llega electricidad a nuestros hogares? 

La electricidad entra a nuestros hogares, escuelas, fábricas, almacenes, atravez de cables de cobre desde poderosos generadores en las centrales eléctricas. Estas centrales queman carbón o petróleo o usan reactores nucleare o el poder de las

caídas de agua, para producir la energía necesaria para hacer funcionar los generadores. Las poderosas cargas de corriente procede de estos generadores y son reducidas mediante transformadores antes que lleguen a nuestros hogares y fabricas. La corriente eléctrica es un flujo continuo de pequeñas partículas (electrones).Este flujo de electrones se puede activar o desactivar por medio de interruptores. Cuando se enciende el interruptor el flujo de la luz se leda el mensaje para empezar a fluir. Al bajar el interruptor el flujo se detiene. A veces ese flujo se detiene sin tocar el circuito. Esto ocurre cuando los cables o circuitos se sobrecargan cuando es demasiada electricidad se rompe el cable para evitar daños. Los generadores y su funcionamiento Los generadores son dispositivos que permiten en las maquinas la producción de una determinada fuerza o energía. En el caso de un generador eléctrico lo que este realiza es una mutación de la energía es decir, si se encuentra con energía mecánica, que comprende con dos tipos de energía, la potencial y la cinética, relacionada con el movimiento el generador eléctrico, como su denominación lo indica, la transforma en energía eléctrica que siempre se va a suscitar cuando un conductor eléctrico establece una relación entre dos puntos. Por eso es que los generadores tienen, a su vez, la capacidad de sostener lo que se llama diferencia entre el potencial ¿Qué significa esto? Que un generador establece entre sus polos, es decir, entre sus puntos terminales, una labor de carga de energía positiva que se traslada desde uno de esos puntos hasta el otro. La tarea de los generadores, que es de transformación de la energía, no puede producirse si los conductores eléctricos no reciben el efecto que produce el campo magnético. La diferencia de potencial a la que nos referimos anteriormente solo puede mantenerse constante cuando una fuerza electromotriz surge del movimiento entre ese campo magnético y esos conductores eléctricos. Dentro de la categoría mayor de generador eléctrico, hay una subdivisión de índole primaria y secundaria. El generador primario es el que tiene a su cargo la transformación en energía eléctrica de otra energía, de cualquier índole. La diferencia con el generador secundario, es que el generador primario transforma una energía que o bien tiene desde un comienzo o bien que recibe para su posterior transformación. El generador secundario, en cambio, lo que hace es entregar  la energía eléctrica que recibió anteriormente. Generadores eléctricos y la obtención de energía El proceso de generación de energía eléctrica es el de transformación a partir de generadores. Y para que haya una transformación, debe haber una fuente que se tome como base para realizar el cambio. Dicha fuente es toda energía que sea considerada como no eléctrica. En este grupo entran las siguientes energías: térmica, mecánica, luminosa y química, entre otras. Este cambio en la energía se lleva a cabo en inmediaciones apropiadamente denominadas centrales eléctricas, las cuales realizan tan solo los primeros pasos del proceso. Los siguientes se corresponden ya al suministro de la energía que ha sido generada, es decir, todos los pormenores del transporte y la distribución. En cuanto a esa fuente que se toma para la transformación, se la conoce con el nombre de fuente primaria. La naturaleza de la misma es la que va a condicionar el tipo de central de generadores de energía. Por ejemplo, la central termoeléctrica genera energía eléctrica a partir de energía expulsada en forma de calor por la

combustión de gas o petróleo, por mencionar algunos ejemplos. En el caso de la central generadora nuclear, en la misma se ejecuta el proceso de transformación de energía nuclear en energía eléctrica. En las centrales eólicas se utiliza la energía cinética que genera la corriente de aire; en las centrales mareomotrices, la energía que surge de las mareas, etc. Pero a pesar de las diferencias en el rasgo distintivo de la fuente primaria, todas estas centrales que poseen generadores de energía eléctrica tienen en su haber, como dispositivo clave, el elemento generador de energía. El mismo está formado, básicamente, por un alternador. Se trata de una máquina que es la que termina de realizar la transformación de la fuente o energía primaria en energía eléctrica. El proceso que emplea es el de inducción, que produce el voltaje, también llamado fuerza electromotriz. Lo que se genera a través de la inducción es una corriente eléctrica cuya magnitud y dirección están en permanente variación cíclica. A esta corriente se la conoce con el nombre de corriente alterna. El alternador, entonces, siempre debe contar con un elemento inductor generador del campo magnético y un elemento pasivo, sometido, inducido, que siempre estará atravesado de par en par por las fuerzas emanadas del campo magnético. Cabe mencionar que el alternador no podrá funcionar sin la acción de una máquina de fluido, comúnmente conocida como turbina, que va a fluctuar en sus características según las características de la  energía primaria que se va a transformar, de ahí que haya una turbina especial para cada central que posea generadores de energía eléctrica. Transformador Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Funcionamiento. Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, circulará por éste una corriente alterna que creará a su vez un campo magnético variable. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario. Energía renovable y no renovable Energía no renovable se refiere a aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable. Dentro de las energías no renovables existen dos tipos de combustibles: * Los combustibles fósiles. * Los combustibles nucleares. Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o

porque son capaces de regenerarse por medios naturales.1 Entre las energías renovables se cuentan la eólica, geotérmica, hidroeléctrica, maremotriz, solar, undimotriz, la biomasa y los biocombustibles. Corriente directa y corriente alterna La corriente eléctrica puede ser cd o ca. Con cd denotamos la corriente directa, que implica un flujo de carga que fluye siempre en una sola dirección. Una batería produce corriente directa en un circuito porque sus bornes tienen siempre el mismo signo de carga. Los electrones se mueven siempre en el circuito en la misma dirección: del borne negativo que los repele al borne positivo que los atrae. Aún si la corriente se mueve en pulsaciones irregulares, en tanto lo haga en una sola dirección es cd. La corriente alterna se comporta como su nombre lo indica. Los electrones del circuito se desplazan primero en una dirección y luego en sentido opuesto, con un movimiento de vaivén en torno a posiciones relativamente fijas. Esto se consigue alternando la polaridad del voltaje del generador o de otra fuente. La popularidad de que goza la ca proviene del hecho de que la energía eléctrica en forma de ca se puede transmitir a grandes distancias por medio de fáciles elevaciones de voltaje que reducen las pérdidas de calor en los cables. La aplicación principal de la corriente eléctrica, ya sea cd o ca, es la transmisión de energía en forma silenciosa, flexible y conveniente de un lugar a otro. Cómo funciona el medidor de electricidad El medidor eléctrico, Medidor de consumo eléctrico o contador eléctrico, es un dispositivo que mide el consumo de energía eléctrica de un circuito o un servicio eléctrico, siendo esta la aplicación usual. Existen medidores electromecánicos y electrónicos. Los medidores electromecánicos utilizan bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnéticos, produce un giro que mueve las agujas de la carátula. Los medidores electrónicos utilizan convertidores analógico-digitales para hacer la conversión. Funcionamiento del medidor electromecánico El medidor electromecánico utiliza dos juegos de bobinas que producen campos magnéticos; estos campos actuán sobre un disco conductor paramagnético en donde se producen corrientes parásitas. La acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de corriente sobre el campo magnético de las bobinas de voltaje y la acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magnético de las bobinas de corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro sobre el disco. El par de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito.es muy importante El disco está soportado en campos magnéticos y soportes de rubí para disminuir la fricción, un sistema de engranes transmite el movimiento del disco a las agujas que cuentan el número de vueltas del medidor. A mayor potencia más rápido gira el disco, acumulando más giros conforme pasa el tiempo. Las tensiones máximas que soportan los medidores eléctricos son de aproximadamente 600 voltios y las corrientes máximas pueden ser de hasta 200 amperios. Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos límites se requieren transformadores de medición de tensión y de corriente. Se utilizan factores de conversión para calcular el consumo en dichos casos. Existe una clasificación de los medidores eléctricos dependiendo de sus principales características. 

También es importante que hay una bobina de sombra que es una chapita la cual esta cortocircuitada . Dicha bobina posee una R despreciable y por ende en esta se generará una I muy importante , la cual al estar sometida a un campo generara una cupla motora que eliminara el coeficiente de rozamiento de los engranajes. El medidor comenzara a funcionar con el 1 % de la carga y entre un factor de potencia 0,5 en adelanto y atraso.

CENTRALES HIDROELÉCTRICASÍNDICE

Introducción Tipos de Centrales Hidroeléctricas

C.H. de Pasada C.H. con Embalse de Reserva

a. A Pie de Presa b. Aprovechamiento por derivación del agua

Central Hidroeléctrica de Bombeo Principales Componentes de una Central Hidroeléctrica

La Presa Los Aliviaderos Tomas de Agua Casa de Máquinas Turbinas Hidraúlicas

a. Pelton b. Francis c. Kaplan

Desarrollo de la Energía Hidroeléctrica

o Introducción

La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.

El esquema general de una central hidroeléctrica puede ser: Esquema Central Hidroeléctrica

Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energía potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.

Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes:

a. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.

b. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.c. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego,

protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.

d. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.e. Las obras de ingenieria necesarias para aprovechar la energía

hidraúlica tienen una duración considerable.f. La turbina hidraúlica es una máquina sencilla, eficiente y segura,

que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.

Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas:

g. Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos.

h. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía.

i. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas.

j. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.

o Tipo de Centrales Hidroeléctricas

Central Hidroeléctrica de Pasada

Una central de pasada es aquella en que no existe una acumulación apreciable de agua "corriente arriba" de las turbinas. En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del río "como viene", con sus variaciones de estación en estación, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento.En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebosamiento.

El esquema de una central de este tipo puede ser el siguiente:

PLANTA

CORTE

En la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa.El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande.Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada.

Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva

En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales.El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las

turbinas. Del volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas.Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se seque por completo durante algunos meses , cosa que sería imposible en un proyecto de pasada.

Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.

Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroeléctricas:

a. La de casa de máquina al pie de la presa :En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una central de este tipo:

PLANTA

CORTE

La casa de máquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo, en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de caracter mediano.

b. Aprovechamiento por derivación del agua :

En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una central de este tipo:

PLANTA

En el lugar apropiado por la topografía del terreno, se ubica la obra de toma de agua, y el líquido se lleva por medio de canales, o tuberias de presión, hasta las proximidades de la casa de máquinas.

Allí se instala la chimenea de equilibrio, a partir de la cual la conducción tiene un declive más pronunciado, para ingresar finalmente a la casa de máquinas.

La chimenea de equilibrio es un simple conducto vertical que asegura al cerrar las válvulas de la central, que la energía cinética que tiene el agua en la conducción, se libere en ese elemento como un aumento de nivel y se transforme en energía potencial.

Los desniveles en este tipo de central suelen ser mayores comparados con los que se encuentran en los tipos anteriores de centrales.

Centrales Hidroeléctricas de Bombeo

:

Esquema central Hidroeléctrica de bombeo

Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo más racional de los recursos hidraúlicos de un país.

Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo del día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía.Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador.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 hace rel 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.

Situada en el curso alto del Aragón, casi en su cabecera, la Central de Ip es la más importante de las obras realizadas para la regulación y aprovechamiento hidroeléctrico de las aguas de este río, procedentes de los deshielos de las cumbres pirenaicas.Consta, en síntesis, de un embalse superior —utilizando el ibón de Ip— capaz de regular las aportaciones naturales de la pequeña cuenca propia, la del vecino ibón de Iserías y otros de posible captación, y de recibir, a la vez, la aportación por bombeo que se produzca. Un embalse inferior sobre el Aragón permite tanto la recepción del agua turbinada y su almacenamiento hasta la hora aconsejable de bombeo como la regulación de parte de las aportaciones naturales del río

o Principales componentes de una Central Hidroeléctrica

La Presa

El primer elemento que encontramos en una central hidroeléctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el río y remansar las aguas.

Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la contención, y otro nivel diferente después de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energía.

Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en:

- Presa de tierra

- Presa de hormigón

Las presas de hormigón son las más utilizadas y se puede a su vez clasificar en:

De gravedad:Como se muestra en la figura tienen un peso adecuado para contrarrestar el momento de vuelco que produce el agua

De bóveda:Necesita menos materiales que las de gravedad y se suelen utilizar en gargantas estrechas.En estas la presión provocada por el agua se transmite integramente a las laderas por el efecto del arco.

Los Aliviaderos

Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misión liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas.Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o de superficie.

La misisón de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades de agua o atender necesidades de riego.Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguación.

Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas, de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según la demanda de la situación.

Tomas de agua

Las tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el líquido para lleverlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberias.

Las tomas de agua de las que parten varios conductos hacia las tuberias, se hallan en la pared anterior de la presa que entra en contacto con el agua embalsada. Estas tomas además de unas compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas, poseen unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los álabes y producir desperfectos.

El canal de derivación se utiliza para conducir agua desde la presa hasta las turbinas de la central.Generalmente es necesario hacer la entrada a las turbinas con conducción forzada siendo por ello preciso que exista una cámara de presión donde termina el canal y comienza la turbina.Es bastante normal evitar el canal y aplicar directamente las tuberias forzadas a las tomas de agua de las presas.

Debido a las variaciones de carga del alternador o a condiciones imprevistas se utilizan las chimeneas de equilibrio que evitan las sobrepresiones en las tuberias forzadas y álabes de las turbinas. A estas sobrepresiones se les denomina "golpe de ariete".Cuando la carga de trabajo de la turbina disminuye bruscamente se produce una sobrepresión positiva, ya que el regulador automático de la turbina cierra la admisión de agua.

La chimenea de equilibrio consiste en un pozo vertical situado lo más cerca posible de las turbinas. Cuando existe una sobrepresión de agua esta encuentra menos resistencia para penetrar al pozo que a la cámara de presión de las turbinas haciendo que suba el nivel de la chimenea de equilibrio. En el caso de depresión ocurrirá lo contrario y el nivel bajará. Con esto se consigue evitar el golpe de ariete.Actúa de este modo la chimenea de equilibrio como un muelle hidraúlico o un condensador eléctrico, es decir, absorbiendo y devolviendo energía.

Las estructuras forzadas o de presión, suelen ser de acero con refuerzos regulares a lo largo de su longitud o de cemnto armado, reforzado con espiras de hierro que deben estar ancladas al terreno mediante solera adecuadas.

Casa de máquinas

Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando.

En la figura siguiente tenemos el corte esquemático de una central de caudal elevado y baja caida. La presa comprende en su misma estructura a la casa de máquinas.

Se observa en la figura que la disposición es compacta, y que la entrada de agua a la trubina se hace por medio de una cámara construida en la misma presa. Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sin agua la zona de las máquinas en caso de reparación o desmontajes.

1. Embalse2. Presa de

contención3. Entrada de

agua a las máquinas (toma), con reja

4. Conducto de entrada del agua

5. Compuertas planas de entrada, en posición "izadas".

6. Turbina hidraúlica

7. Alternador8. Directrices

para regulación de la entrada de agua a turbina

9. Puente de grua de la sal de máquinas.

10. Salida de agua (tubo de aspiración

11. Compuertas planas de salida, en posición

"izadas"12. Puente grúa

para maniobrar compuertas salida.

13. Puente grúa para maniobrar compuertas de entrada.

En la figura siguiente mostramos el croquis de una central de baja caida y alto caudal, como la anterior, pero con grupos generadores denominados "a bulbo", que están totalmente sumergidos en funcionamiento.

14. Embalse15. Conduct

o de entrada de agua

16. Compuertas de entrada "izadas"

17. Conjunto de bulbo con la turbina y el alternador

18. Puente grúa de las sala de máquina

19. Mecanismo de izaje de las compuertas de salida

20. Compuerta de salida "izada"

21. Conducto de salida

En la figura que sigue se muestra el corte esquemático de una central de caudal mediano y salto también mediano, con la sala de máquinas al pie de la presa.El agua ingresa por las tomas practicadas en el mismo dique, y es llevada hasta las turbinas por medio de conductos metálicos embutidos en el dique.

22. Embalse23. Toma de

agua24. Conducto

metálico embutido en la presa

25. Compuertas de entrada en posición de izada

26. Válvulas de entrada de agua a turbinas

27. Turbina28. Alternad

or29. Puente

grúa de la central

30. Compuerta de salidas "izada"

31. Puente grúa para izada de la compuerta de salida

32. Conducto de salida

En la figura siguiente tenemos el esquema de una central de alta presión y bajo caudal. Este tipo de sala de máquinas se construye alejadas de la presa.El agua llega por medio de una tuberia a presión desde la toma, por lo regular alejada de la central, y en el trayecto suele haber una chimenea de equilibrio.La alta presión del agua que se presenta en estos casos obliga a colocar válvulas para la regulación y cierre , capaces de soportar el golpe de ariete.

33. Conducto forzado desde la chimenea de equilibrio

34. Válvula de regulación y cierre

35. Puente grúa de sala de válvulas

36. Turbina37. Alternador38. Puente

grúa de la sala de máquinas

39. Compuertas de salida, en posición "izadas"

40. Puente grúa para las compuertas de salida

41. Conducto de salida (tubo de aspiración)

Turbinas Hidraúlicas

Hay tres tipos principales de turbinas hidraúlicas:

 La rueda Pelton La turbina Francis La de hélice o turbina Kaplan

El tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de agua y de la potencia de la turbina.En términos generales:

 La rueda Pelton conviene para saltos grandes. La turbina Francis para saltos medianos. La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeños.

Rueda PELTON:

En la figura se muestra un croquis de la turbina en conjunto para poder apreciar la distribución de los componentes fundamentales.Un chorro de agua convenientemente dirigido y regulado, incide sobre las cucharas del rodete que se encuentran uniformemente distribuidas en la periferia de la rueda. Debido a la forma de la cuchara, el agua se desvia sin choque, cediendo toda su energía cinética, para caer finalmente en la parte inferior y salir de la máquina. La regulación se logra por medio de una aguja colocada dentro de la tubera.Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas.

1. Rodete2. Cuchara3. Aguja4. Tobera5. Conducto de entrada6. Mecanismo de

regulación7. Cámara de salida

Rodete y cuchara de una turbina Penton

Turbina Penton y alternador

Para saltos medianos se emplean las turbinas Francis, que son de reacción.

En el dibujo podemos apreciar la forma general de un rodete y el importante hecho de que el agua entre en una dirección y salga en otra a 90º, situación que no se presenta en las ruedas Pelton.Las palas o álabes de la rueda Francis son alabeadas.

Un hecho también significativo es que estas turbinas en vez de toberas, tienen una corona distribuidora del agua. Esta corona rodea por completo al rodete. Para lograr que el agua entre radialmente al rodete desde la corona distribuidora existe una cámara espiral o caracol que se encarga de la adecuada dosificación en cada punto de entrada del agua. El rodete tiene los álabes de forma adecuada como para producir los efectos deseados sin remolinos ni pérdidas adicionales de caracter hidrodinámico.

Turbina KAPLAN:

En los casos en que el agua sólo circule en dirección axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hélice o Kaplan. Las turbinas Kaplan tienen álabes móviles para adecuarse al estado de la carga.Esta turbinas aseguran un buen rendimiento aún con bajas velocidades de rotación.La figura muestra un croquis de turbina a hélice o Kaplan.

o Desarrollo de la energía hidroeléctrica

La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía

hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.

La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente. Una de ellas es la de las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.

A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidráulicas. En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo.

Presa de Itaipú En esta fotografía aérea puede observarse la presa de Itaipú, proyecto conjunto de Brasil y Paraguay sobre las aguas del río Paraná, y su central hidroeléctrica, la mayor del mundo, de la que se obtienen importantes recursos energéticos para ambos países y el conjunto regional. Con una altura de 196 m, y 8 km. de largo, cuenta con 14 vertederos que actúan como cataratas artificiales. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 Mw y es una de las más grandes. En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados.

entral Hidroeléctrica del Mantaro (Santiago Antúnez de Mayolo)

Ubicada en la provincia de Tayacaja, departamento de Huancavelica, es la parte fundamental del Complejo Hidroenergético del Mantaro y la central eléctrica más importante del país. Tiene una potencia de 798 megawatts (MW). Emplea las aguas del río Mantaro, que, luego de ser almacenadas en la represa de Tablachaca, son conducidas hasta aquí por un túnel de 19.8 kilómetros de largo y 4.8 metros de diámetro. En esta quebrada, las aguas descienden por tres tubos de 3.3 metros de diámetro, experimentando una caída neta de 748 metros, y poniendo en movimiento siete turbinas Pelton (de eje vertical y cuatro inyectores), cada una de las cuales genera 114 MW.

Luego, las aguas turbinadas salen por el puente-tubo de 100 metros de largo que se observa en la parte baja izquierda de las fotos y son conducidas mediante un túnel de 800 metros de largo hasta la central Restitución, que conforma la segunda etapa (Mantaro 2) de este complejo hidroenergético, que suma, con el aporte de

ambas, una potencia total de 1008 MW.Fue inaugurada en 1973, y pertenece a Electroperú.

uí puedes encontrar todo lo que te interesa saber sobre centrales hidroeléctricas:

FUNCIONAMIENTO

PARTES

VENTAJAS E INCONVENIENTES

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN EL MUNDO

GALERÍA DE IMÁGENES

 

Una central hidroeléctrica es una instalación donde se transforma la energía potencial (asociada a la altura) y cinética (asociada al movimiento) en energía eléctrica.

 

1. FUNCIONAMIENTO

- El agua cae desde la presa hasta unas turbinas que se encuentran en su base. Al recibir la fuerza del agua las turbinas comienzan a girar. Las turbinas están conectadas a unos generadores, que al girar, producen electricidad. La electricidad viaja desde los generadores hasta unos transformadores, donde se eleva la tensión para poder transportar la electricidad hasta los centros de consumo.

Podemos ver todo esto con un sencillo dibujo:

 

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2. PARTES

Las principales partes de una central de este tipo son:

- Presa

La presa se encarga de mantener el agua en un lugar alto para garantizar que tenga fuerza suficiente el agua como para mover las turbinas

- Turbinas

Las turbinas se encargan de hacer girar el generador cuando reciben la fuerza del agua

- Generador

Es el encargado de producir la electricidad.

Otras partes también importantes son las tuberías que llevan el agua desde la presa hasta las turbinas.

En el siguiente dibujo podemos ver las partes de una central hidroeléctrica.

 

 

1. Agua                          5. Conjunto turbina-alternador        9. Líneas eléctricas

2. Presa                          6. Turbina                                   10. Transformadores

3. Rejas filtradoras           7. Eje

4. Tubería forzada            8. Generador

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3. VENTAJAS E INCONVENIENTES

VENTAJAS

- No contamina a la atmósfera

- No depende de combustibles fósiles

INCONVENIENTES

- Las instalaciones producen un gran impacto visual

- La construcción de presas es muy costosa

 

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4. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Este tipo de centrales no suelen concentrarse en ninguna zona del mundo en especial, ya que se encuentran muy repartidas por todos los sitios.

 

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5. GALERÍA DE IMÁGENES

Aquí puedes ver imágenes sobre estas centrales:

 

 

 

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