ENERGIA HIDROELCTRICA

ENERGA HIDROELCTRICA

INTRODUCCIN

PARTES DE UNA CENTRAL

TIPOS DE CENTRALES

TIPOS DE PRESAS

TIPOS DE TURBINAS

PRODUCCIN HIDROELCTRICA

ENLACES DE INTERS

ENERGA HIDROELCTRICALa energa hidrulica se basa en aprovechar la cada del agua desde cierta altura. La energa potencial, durante la cada, se convierte en cintica. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotacin que finalmente, se transforma en energa elctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta ro abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivacin, y la instalacin de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. E = m * g * hP = Q * g * h (Q en kg/s)P = Q * g * p (Q en m3/s)(p en kg/m2)

El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberas forzadas, controlados con vlvulas 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 estn situados justo encima de las turbinas y conectados con rboles verticales. El diseo de las turbinas depende del caudal de agua y de la altura del salto de agua.FUNCIONAMIENTOE = m * g * h

Adems de las centrales situadas en presas de contencin, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la cada natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente.P = E / t = Q * g * h (Q en kg/s)P = Q * g * p (Q en m3/s)

PARTES DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICAEmbalse: Deposito destinado a almacenar el agua que abastece la central.Presa: Muro construido sobre un ro para retener el agua de ste.Conductos o tuberas forzadas, el agua se transporta por estos conductos hasta las turbinas. Estn controlados con vlvulas para adecuar el flujo de agua por las turbinas a la demanda de electricidad Turbinas Hidrulicas: Elementos encargados de transformar la energa cintica del agua en energa mecnica de rotacin.Generadores: Elementos que transforman la energa mecnica de rotacin en energa elctrica. Estan unidos a las turbinas directamente o a travs de reductores de velocidad. Proporcionan una tensin del orden de los 20.000 VTubos de desage: Son los conductos que devuelven el agua al curso del ro despus de haber sido turbinada.Aliviaderos: Aberturas que permiten evacuar el exceso de agua, pueden estar situadas en la parte superior de la presa o en el fondo de sta.

Se pueden clasificar segn varios argumentos, como caractersticas tcnicas, peculiaridades del asentamiento y condiciones de funcionamiento. En primer lugar hay que distinguir las que utilizan el agua segn discurre normalmente por el cauce de un ro, y aquellas otras a las que sta llega, convenientemente regulada, desde un lago o pantano. Se denominan: 1. Centrales de Agua Fluente 2. Centrales de agua embalsada: Centrales de Regulacin Centrales de Bombeo. Segn la altura del salto de agua o desnivel existente: 1. Centrales de Alta Presin 2. Centrales de Media Presin. 3. Centrales de Baja PresinTIPOS DE CENTRALES HIDROELCTRICAS

Centrales de Agua Fluente:Son aquellos aprovechamientos que mediante una obra de toma , captan una parte del caudal circulante por el ro y lo conducen hacia la central para ser turbinado. Despus, este caudal es devuelto al cauce del ro. Estas centrales se caracterizan por tener un salto til prcticamente constante, y un caudal turbinado muy variable, dependiendo de la hidrologa.

No cuentan prcticamente con reserva de agua, por tanto, en este tipo de aprovechamiento, la potencia instalada est directamente relacionada con el caudal que pasa por el ro y la energa hidrulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella. Oscilando el caudal suministrado segn las estaciones del ao. En la temporada de precipitaciones abundantes (de aguas altas), desarrollan su potencia mxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la poca seca (aguas bajas), la potencia disminuye en funcin del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ros en la poca del esto.

En las centrales de agua fluyente el esquema bsico de las mismas suele contar con todos o algunos de los siguientes elementos: un azud o presa de derivacin, que desva parte del caudal a travs de un canal o tubera hacia una cmara de carga; desde sta parte una tubera forzada que conduce el agua hasta la turbina. sta se encuentra en el edificio de la central junto con el generador elctrico y los elementos auxiliares. Por ltimo, un canal de descarga devuelve el agua al cauce del ro. ELEMENTOS DE UNA CENTRAL DE AGUA FLUENTE

Se alimentan del agua de grandes lagos o de pantanos artificiales (embalses), conseguidos mediante la construccin de presas. El embalse es capaz de almacenar los caudales de los ros afluentes, llegando a elevados porcentajes de captacin de agua en ocasiones. Este agua es utilizada segn la demanda, a travs de conductos que la encauzan hacia las turbinas.

Prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, ya que el almacenamiento es continuo, regulando de modo conveniente para la produccin. Se adaptan bien para cubrir horas punta de consumo.

CENTRALES DE REGULACIN

CENTRAL DE REGULACIN

Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroelctricas que posibilitan un empleo ms racional de los recursos hidrulicos de un pas. Acumulan caudal mediante bombeo, con lo que su actuacin consiste en acumular energa potencial. La alimentacin del generador que realiza el bombeo desde aguas abajo, se puede realizar desde otra central hidrulica, trmica o nuclear.

Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energa elctrica alcanza su mximo nivel a lo largo del da, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energa. Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador. Despus el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del da en la que la demanda de energa es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hacer el 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. CENTRALES DE BOMBEO

1 Embalse Superior2 Presa3 Conductos alimentacin4 Chimenea de equilibrioTubera forzada6 Sala de mquinas7 Generadores8 Canales de desage9 Lneas elctricas10 Embalse inferior

CENTRAL DE BOMBEO

Centrales de Alta Presin:Aqu se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidrulico es superior a los 200 metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeos, 20 m3/s por mquina.Situadas en zonas de alta montaa, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de conducciones de gran longitud.Utilizan turbinas Pelton y Francis.Centrales de Media Presin:Aquellas que poseen saltos hidrulicos de entre 200-20 metros aproximadamente. Utilizan caudales de 200m3/s por turbina. En valles de media montaa, dependen de embalses. Las turbinas son Francis y Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes.

Centrales de Baja Presin:Sus saltos hidrulicos son inferiores a 20 metros. Cada mquina se alimenta de un caudal que puede superar los 300m3/s. Las turbinas utilizadas son de tipo Francis y especialmente KaplanFrancisPeltonKaplan

TIPOS DE PRESAPresas de Gravedad: Son presas rectas que contrarrestan el empuje del agua con el propio peso de la presa

Presas de Bveda: Son convexas y actan igual que los arcos de los puentes, transmitiendo la fuerza del agua a los apoyos laterales de la presa

Trazado rectilneoSeccin TriangularPRESA DE GRAVEDAD

ConvexaSeccin ms reducidaPRESA DE BOVEDA

Las turbinas pueden ser de varios tipos, segn los tipos de centrales.

Turbinas de accin son aquellas que aprovechan nicamente la velocidad del agua, es decir su energa cintica. El modelo ms habitual es la Pelton usada para saltos grandes ( h > 200 m ) y caudales pequeos.

Turbinas de reaccin aprovechan tanto la velocidad del agua como la presin que le resta a la corriente en el momento de contacto.Francis usada en saltos ms reducido ( 20 m < h < 200 m) y mayor caudalKaplan y de hlice empleadas en salto muy pequeo ( h < 20 m ) y caudal muy grande) TIPOS DE TURBINAS

Turbina Pelton

Turbina tipo Pelton

En este tipo de centrales la velocidad de giro de la turbina debe de ser constante para que la tensin y la frecuencia de la energa elctrica generada sean tambin constantes. Un cambiador de velocidad-carga realiza mediciones continuamente para asegurar que la velocidad de giro de la turbina no vare. En caso de que hubiera algn cambio producido por el aumento o disminucin del caudal, un complicado sistema hidrulico, que explicaremos a continuacin, se encarga de cambiar la orientacin de las hlices de manera que se generen ms o menos energa.

Unas bombas almacenan aceite a una presin elevada en unas bombonas de expansin para que las bombas no estn funcionando continuamente. Unos pistones utilizan el aceite de las bombonas para alargarse o acortarse, produciendo un movimiento de las hlices de las turbinas, con lo que se consigue suministrar ms o menos energa. Cuando los pistones han utilizado todo el aceite de las bombonas, las bombas se ponen a funcionar y las recargan.

Regulacin turbinas tipo Francis.

Turbina tipo Francis

TURBINA TIPO KAPLANEs una turbina de EJE VERTICAL que se usa en CAIDAS MEDIAS y BAJAS.

Las palas del rotor estn dispuestas de manera que el agua circula entre ellas. La presin del agua hace que al salir en un determinado ngulo, la reaccin a la fuerza del agua haga girar el rotor. Un distribuidor suministra agua a presin desde los lados de la turbina.

El agua al salir empuja las palas y su presin hace girar el rotor.

El agua baja desde una cierta altura (10 metros aproximadamente). El eje de la turbina es vertical, por lo que los labes de la turbina estn en el plano horizontal.. Cuando el cambiador de velocidad-carga detecta una disminucin o aumento de la velocidad del eje, unas bombas accionan un pistn hidrulico. A su vez el pistn mueve un sistema de bielas y bieletas que cambian la orientacin de los labes de la turbina.

El sistema hidrulico para el movimiento de los labes est compuesto por una bomba de presin de aceite de funcionamiento continuo

El resultado final es que cuando, por la causa que sea, no tenemos suficiente caudal de agua la orientacin de los labes cambiar y obtendremos menos energa. En el caso de que aumente el caudal, el efecto ser el contrario y podremos sacar ms energaREGULACIN DE TURBINA CON HLICES KAPLAN

TURBINAS KAPLAN

HLICE

PRODUCCIN HIDROELCTRICAA principios de la dcada de los noventa, las primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran Canad y Estados Unidos. Canad obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidrulicas. En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la produccin total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los pases en los que constituye fuente de electricidad ms importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaip, en el ro Paran, est situada entre Brasil y Paraguay; se inaugur en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 Mw y es una de las ms grandes.

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo8.html Enlaza con una pagina con una pgina de informacin general sobre energa hidrulica.http://www.geocities.com/TheTropics/Island/4424/energ.htm Enlaza con la pagina del mayor complejo hidroelctrico espaolhttp://www.unesa.es/. Datos relativos a la produccin elctrica espaola y empresas de generacin.

Enlaces de inters