CENTRALES

ELECTRICAS

Mg. Amancio Rojas Flores

CENTRALES ELECTRICAS

En un sentido muy amplio, por central productora de energía,

entendemos toda instalación destinada a transformar energía potencial

en trabajo. En base al tema en estudio las diferentes plantas

productoras de energía se les nombran generalmente “centrales

eléctricas”

Tipos de centrales.-

Los tipos de centrales eléctricas, surgen en relación con las

diversas materias primas utilizadas.

Así tenemos como centrales de producción:

centrales hidráulicas

centrales térmicas

centrales nucleares

centrales mareomotrices

centrales geotérmicas

centrales eólicas

centrales solares

centrales hidrotérmicas

2

Clasificación de las centrales eléctricas.-

Según el servicio que presten, las podemos clasificar:

Centrales de base

Centrales de punta

Centrales de reserva

Centrales de socorro

Gráficos de cargas.-

Interpretamos por potencia o carga de una central, la potencia

que ésta suministra o le es solicitada en un instante dado.

Por energía producida, designamos al cúmulo de potencia

aportada al sistema de consumo durante un determinado número de

unidades de tiempo; así se podrá calcular la energía suministrada

por una instalación en una hora, un mes, un año, etc

3

Para una instalación concreta podemos diseñar gráficos de cargas diarios,

mensuales, anuales etc 4

Diagrama de carga

de industria a ciclo

continuo Diagrama de carga de

industria manufacturera

5

Diagrama de carga de

pequeño pueblo sin

industrias

Diagrama de carga de

una gran ciudad

6

La mayor o menor “bondad” de un diagrama de carga puede fácilmente

expresarse numéricamente con un factor “ Fc “ que llamaremos factor de

carga dado por la relación entre la energía producida efectivamente y la

energía producible si la potencia máxima trabajara durante todo el periodo

considerado

Podemos entonces escribir :

horas

EPm

hxP

EF

máx

c

.máx

mc

P

PF

la energía “ E ” resultante del diagrama, el factor de carga se puede definir

también como la relación entre la potencia media y la potencia máxima.

FACTOR DE PLANTA

hxP

EF

I

P

7

Central hidroeléctrica

8

Central

hidroeléctrica

cañón del pato

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

En estas centrales el agua, originalmente retenida o almacenada

y posteriormente encauzada y controlada; y debido a la energía

cinética desarrollada en su descenso, o a la energía de presión;

acciona directamente las maquinas motrices que, en estas

centrales, reciben el nombre de turbinas hidráulicas.

Las centrales hidroeléctricas aprovechan el agua de una presa

situada a un nivel más alto que la central para la producción de

energía eléctrica.

En donde el agua de la presa es llevada mediante una tubería

hasta la sala de maquinas de la central donde se encuentran

las turbinas hidráulicas.

11

Importancia de las Centrales Hidroeléctricas

1. Solución de problemas de costos crecientes y dificultades en el abastecimiento de combustible.

2. Tecnologías de fácil adaptación.

3. Reducido costo de operación.

4. Reducido costo y simplicidad de mantenimiento.

5. Larga vida útil.

6. Impacto ambiental reducido.

7. Reducción de emisiones de efecto invernadero.

8. Puede compatibilizarse el uso del agua para otros fines mejorando el esquema de inversiones.

12

Limitantes de las CHE´s

1. Requieren de elevadas inversiones unitarias por Kilovatio instalado.

2. Estudios costosos en relación a la inversión total.

3. Aplicación condicionada a la disponibilidad de recursos hidroenergeticos, generalmente retirados de los puntos de demanda.

4. La producción de energía es afectada por condiciones metereológicas estacionales.

5. Es necesario resolver eventuales contradicciones en las prioridades del uso del agua.

6. Su continuidad operativa depende de las características tecnológicas de las instalaciones, de una adecuada base económica productiva para el aprovechamiento de la energía generada y de adecuados esquemas institucionales para la administración, operación y mantenimiento.

13

CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Según el discurrir del agua:

1. De agua fluyente

2. De derivación

3. De agua embalsada o de regulación

3.1 De bombeo

Según el salto de agua:

1. De alta presión

2. De media presión

3. De baja presión

14

Centrales de Agua Fluyente Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se

construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser

utilizada en el instante en que se dispone de ella, para accionar las

turbinas hidráulicas.

SEGÚN EL DISCURRIR DEL AGUA

Centrales de derivación o filo de agua

son aquellas instalaciones que mediante una obra de toma, captan una parte del caudal del río y lo conducen hacia la central para su aprovechamiento y después lo devuelven al cauce del río.

Esta disposición es característica de las centrales medianas y pequeñas, en las que se utiliza una parte del caudal disponible en el río.

Este tipo de centrales tiene un impacto mínimo al medio ambiente, porque al no bloquear el cauce del río, no inunda terrenos adyacentes.

16

Centrales de Agua Embalsada o de pie de presa :

son los aprovechamientos hidroeléctricos que tienen la opción de almacenar las aportaciones de un río mediante un embalse.

En estas centrales, se regulan los caudales de salida para utilizarlos cuando sea necesario.

La utilización de presas tiene varios inconvenientes. Muchas veces se inundan terrenos fértiles y en ocasiones poblaciones que es preciso evacuar. La fauna acuática puede ser alterada si no se toman medidas que la protejan.

Esta disposición es más característica de centrales medianas o grandes en donde el caudal aprovechado por las turbinas es proporcionalmente muy grande al caudal promedio anual disponible en el río.

17

18

Una central hidroeléctrica de bombeo dispone de grupos de turbinas reversibles que pueden generar electricidad y/o bombear agua.

Este tipo de central posibilita un empleo racional de los recursos hidroeléctricos ya que permite adaptar la producción eléctrica a la demanda real del consumo.

Central hidroeléctrica de bombeo

La base del bombeo son dos embalses situados a cotas diferentes. Cuando la demanda de energía eléctrica está en hora punta, la central de bombeo funciona como una convencional generando energía al caer el agua desde el embalse superior. El agua sobrante llega al embalse inferior donde se almacena y, cuando la demanda energética está en hora valle, es bombeada al embalse superior a través de una bomba centrífuga, usando la turbina como un turbo-motor

20

Esquema de Central Hidroeléctrica de Bombeo

TUBERIA FORZADA

TURBINA

ALTERNADOR

E. potencial

E. cinética

E. mecánica

E. Eléctrica

PRESA

DÍA

BOMBA

TUBERIA FORZADA

PRESA

E. mecánica

E. cinética

E. potencial

E. Eléctrica

MOTOR

NOCHE

21

Centrales de Alta Presión

Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es

superior a los 200 metros de altura. Los caudales desalojados son

relativamente pequeños, 20 m3/s por máquina. Situadas en zonas de

alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de

conducciones de gran longitud. Utilizan turbinas Pelton y Francis

Centrales de Media Presión:

Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200-20 metros

aproximadamente. Utilizan caudales de 200m3/s por turbina. En

valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son

Francis y Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes.

Centrales de Baja Presión:

Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se

alimenta de un caudal que puede superar los 300m3/s. Las turbinas

utilizadas son de tipo Francis y especialmente Kaplan. 22

SEGÚN EL SALTO DEL AGUA

Componentes de las centrales hidroeléctricas

Embalse

Presa y aliviaderos

Tomas y deposito de carga

Canales, túneles y galerías

Tuberías forzadas

Chimeneas de equilibrio

Turbinas hidráulicas

Alternadores

Transformadores

Sistemas eléctricos de media, alta y muy alta tensión

Sistemas eléctricos de baja tensión

Sistema eléctrico de corriente continua

Medios auxiliares

Cuadros de control.

23

Componentes

de una MCH

24

PEQUEÑOS APROVECHAMIENTOS

No existe consenso, para definir la pequeña hidráulica. Algunos países como Portugal, España, Irlanda y más recientemente Grecia y Bélgica, consideran "pequeñas" todas las centrales cuya potencia instalada no supera los 10 MW.

En Italia el limite parece situarse en los 3 MW ( en Francia el limite está en 8 MW y el Reino Unido parece favorecer la cifra de 5 MW. En lo que sigue se han adoptado los 10 MW, siguiendo el criterio de 5 países miembros, la Comisión Europea, la ESHA y la UNIPEDE (Unión Internacional de Productores y Distribuidores de Electricidad).

Las organizaciones ONUDI (organización de las naciones unidas para el desarrollo industrial) y la organización latinoamericana de energía (OLADE) hacen la siguiente clasificación

INSTITUCION PICO

CENTRAL

MICRO

CENTRAL

MINI

CENTRAL

PEQUEÑA

CENTRAL

ONUDI 0,1-1kW 1- 100 kW 100-1000 kW 1000- 10000 kW

OLADE - 0- 50 kW 50- 500 kW 500-5000 KW

25