energía hidraúlica
En una central hidroeléctrica se utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.
En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
características
Las características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
-La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.
-La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
-El modo de aprovechamiento
-El tipo de turbina, alta,media o baja presion
-La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.
-La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
-El modo de aprovechamiento
-El tipo de turbina, alta,media o baja presion
partes principales
-Tubería forzada y o canal
-Presa
-Turbina
-Generador
-Transformador
-Líneas eléctricas
-Compuertas hidráulicas y Válvulas hidráulicas
-Rejas y limpia rejas
-Embalse
-Casa de turbinas
-Presa
-Turbina
-Generador
-Transformador
-Líneas eléctricas
-Compuertas hidráulicas y Válvulas hidráulicas
-Rejas y limpia rejas
-Embalse
-Casa de turbinas
presa
DE GRAVEDAD:
Embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío, para elevar su nivel con el objetivo de derivarla a canalizaciones de riego, para laminación de avenidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética y ésta nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento móvil. La energía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los antiguos molinos, o de forma indirecta para producir energía eléctrica, como se hace en las centrales hidroeléctricas.
Embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío, para elevar su nivel con el objetivo de derivarla a canalizaciones de riego, para laminación de avenidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética y ésta nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento móvil. La energía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los antiguos molinos, o de forma indirecta para producir energía eléctrica, como se hace en las centrales hidroeléctricas.
DE ARCO SENCILLO:Estas presas son estructuras curvas y delgadas que comúnmente contienen refuerzo, barras de acero o que cables de acero. El volumen de hormigón requerido es mucho menos que para las presas de gravedad y presas de arco de gravedad, pero la capacidad de la base en fundaciones y estribos para sostener o resistirse a cargas debe ser de una alto grado. Las presas de arco por lo general son construidas en gargantas estrechas y profundas en regiones montañosas donde el acceso y la disponibilidad de materiales de construcción plantean problemas agudos.
DE ARCOS MÚLTIPLES:Consiste en una membrana inclinada que transmite la carga de agua a una serie de contrafuertes en ángulos rectos al eje de la presa.
Se caracteriza porque el miembro que se apoya es una serie de arcos que permiten mayores espaciamientos entre los contrafuertes.
Esta presa es más rígida que la del tipo de losa plana (presas de contrafuerte de enlosado plano), y en consecuencia exige una cimentación mejor. Los arcos para una presa de arco múltiple se diseñan en la misma forma que para una presa de arco simple, pero comúnmente se ignora la acción del voladizo.
El diseño de arco múltiple es más económico para presas altas, donde los ahorros en concreto y acero son suficientes para alterar el mayor costo de formas y en general de obra falsa.
Se caracteriza porque el miembro que se apoya es una serie de arcos que permiten mayores espaciamientos entre los contrafuertes.
Esta presa es más rígida que la del tipo de losa plana (presas de contrafuerte de enlosado plano), y en consecuencia exige una cimentación mejor. Los arcos para una presa de arco múltiple se diseñan en la misma forma que para una presa de arco simple, pero comúnmente se ignora la acción del voladizo.
El diseño de arco múltiple es más económico para presas altas, donde los ahorros en concreto y acero son suficientes para alterar el mayor costo de formas y en general de obra falsa.
DE CONTRAFUERTES:La cara de la presa está sostenida por un conjunto de soportes que refuerzan la presa en el lado aguas abajo. Las presas de contrafuerte pueden tomar muchas formas: la cara puede ser plana o curva.
Por lo general, las presas de contrafuerte están hechas de concreto y pueden estar reforzadas con varillas de acero (concreto reforzado). El contrafuerte puede ser hueco o sólido.
Las presas de contrafuerte macizo o de cabeza sólida, son las variantes modernas más notables de este tipo y, para propósitos conceptuales, pueden considerarse como una versión aligerada de la presa de gravedad.
Las presas de contrafuerte generalmente necesitan sólo de un tercio a la mitad de la cantidad de concreto, en relación con las presas de gravedad de altura similar, pero no necesariamente son menos caras debido a la mayor cantidad de formas y de acero de refuerzo necesario.
Por lo general, las presas de contrafuerte están hechas de concreto y pueden estar reforzadas con varillas de acero (concreto reforzado). El contrafuerte puede ser hueco o sólido.
Las presas de contrafuerte macizo o de cabeza sólida, son las variantes modernas más notables de este tipo y, para propósitos conceptuales, pueden considerarse como una versión aligerada de la presa de gravedad.
Las presas de contrafuerte generalmente necesitan sólo de un tercio a la mitad de la cantidad de concreto, en relación con las presas de gravedad de altura similar, pero no necesariamente son menos caras debido a la mayor cantidad de formas y de acero de refuerzo necesario.
canal de derivacion
El canal de derivación se utiliza para conducir el agua desde la presa de derivación hasta las turbinas de la central.Cuando el salto es superior a unos 15 m conviene dar entrada a las aguas en la sala de turbinas por medio detuberías forzadas y, para ello, debe preverse una cámara de presión donde termina el canal y comienza la tubería.En muchos casos, de los que hemos visto algunos ejemplos, se suprime el canal de derivación y las tuberías forzadas se aplican directamente a las tomas de agua de la presa.Por lo general, y para evitar filtraciones en el terreno, los canales de derivación están revestidos interiormente de mampostería, hormigón en masa u hormigón armado. Los canales pueden realizarse en desmonte, es decir excavando el terreno, solución que es la más segura a efectos de la estabilidad y de la aminoración de filtraciones,a a media ladera, o sea excavando la ladera por un lado y disponiendo un terraplén al otro lado y, finalmente, enterraplén, es decir, con obra de fábrica a ambos lados, solución a la que se recurre sólo excepcionalmente porque es la más costosa y porque, para que la estabilidad tenga las debidas condiciones, debe consolidarse por medio decontrafuertes, cimientos, etc...
camara de presión
Es el punto de union del canal de derivacion con la tuberia de presion. En esta camara se instala la chimenea de equilibrio.Este dispositivo consiste en un deposito de compensacion cuya mision es evitar las variaciones bruscas de presion debidas a las fluctuaciones del caudal de agua provocadas por la regulacion de su entrada a la camara de turbinas. Estas variaciones bruscas se conocen con el nombre de golpe de ariete.
tuberia de presion
En las instalaciones hidroeléctricas, las tuberías de presión o tuberías forzadas, tienen por objeto conducir el agua desde la cámara de presión a las turbinas cuando, por causa de la altura del salto, se precisa tal disposición para transformar la energía potencial de posición que tiene el agua en la cámara de presión, en energía potencial presión, que tiene junto a la turbina y al final de la conducción forzada. Ya he indicado en un párrafo anterior que para alturas salto inferiores a unos 15 m, bastaba con un canal sin carga de presión; cuando la altura de salto es superior al límite citado, deben emplearse conducciones forzadas.
Las tuberías de presión de palastro, son muy empleadas pues pueden adaptarse fácilmente a las más altas presiones. Son más utilizadas las tuberías de palastro de acero que las de hierro, ya que las primeras tienen mayor resistencia y resultan más económicas que las de hierro. Los tubos se forman arrollando chapas rectangulares de palastro, a las que se da forma cilíndrica uniendo longitudinalmente los bordes de estas chapas.
Las tuberías de uralita ( amianto - cemento ) se emplean saltos de poca potencia y alturas hasta 150 m; han dado resultados y por su baratura, son muy recomendables, dentro claro esta de los limites anteriormente citados los tubos se construyen en longitudes de 4 m y se unen entre si por medio de juntas adecuadas que mantienen la estanquiedad por medio de aros de goma vulcanizada. Generalmente se montan enterradas en zanjas.
Las tuberías de hormigón armado, se utilizan en casos de gran caudal y alturas de salto hasta unos 40 metros, cuando por las circunstancias de costo de adquisición y transporte de la tubería, resulta mas económica la de hormigón. Están constituidas por espiras de hierro, que hacen de directrices y por varillas de reparto que son las generatrices, fundidas ambas armaduras en hormigón hidráulica. Las tuberías de gran diámetro se fabrican sobre el terreno y las de pequeño diámetro pueden fabricarse fuera de él aunque, en este caso, conviene que la fabricación se realice cerca de la obra para reducir los gastos de transporte.
Las tuberías de presión de palastro, son muy empleadas pues pueden adaptarse fácilmente a las más altas presiones. Son más utilizadas las tuberías de palastro de acero que las de hierro, ya que las primeras tienen mayor resistencia y resultan más económicas que las de hierro. Los tubos se forman arrollando chapas rectangulares de palastro, a las que se da forma cilíndrica uniendo longitudinalmente los bordes de estas chapas.
Las tuberías de uralita ( amianto - cemento ) se emplean saltos de poca potencia y alturas hasta 150 m; han dado resultados y por su baratura, son muy recomendables, dentro claro esta de los limites anteriormente citados los tubos se construyen en longitudes de 4 m y se unen entre si por medio de juntas adecuadas que mantienen la estanquiedad por medio de aros de goma vulcanizada. Generalmente se montan enterradas en zanjas.
Las tuberías de hormigón armado, se utilizan en casos de gran caudal y alturas de salto hasta unos 40 metros, cuando por las circunstancias de costo de adquisición y transporte de la tubería, resulta mas económica la de hormigón. Están constituidas por espiras de hierro, que hacen de directrices y por varillas de reparto que son las generatrices, fundidas ambas armaduras en hormigón hidráulica. Las tuberías de gran diámetro se fabrican sobre el terreno y las de pequeño diámetro pueden fabricarse fuera de él aunque, en este caso, conviene que la fabricación se realice cerca de la obra para reducir los gastos de transporte.
camara de turbinas
La turbina es una máquina compuesta por un rodete con alabes unido a un eje central giratorio. Transforma la energía cinetica del agua ene energia cinetica de rotacion del eje.
Se pueden emplear tres tipos de turbinas:
Se pueden emplear tres tipos de turbinas:
La turbina Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo caudal. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan, la mayoría de las veces, con una larga tubería llamada galería de presión para trasportar al fluido desde grandes alturas, a veces de hasta más de doscientos metros. Al final de la galería de presión se suministra el agua a la turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que incide sobre las cucharas.ALTA PRESIÓN
Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los dos metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho que este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo, principalmente para la producción de energía eléctrica en centrales hidroeléctricas. MEDIA PRESIÓN
Las turbinas Kaplan son uno de los tipos más eficientes de turbinas de agua de reacción de flujo axial, con un rodete que funciona de manera semejante a la hélice del motor de un barco. Se emplean en saltos de pequeña altura. Las amplias palas o álabes de la turbina son impulsadas por agua a alta presión liberada por una compuerta. BAJA PRESION
potencia de una central hidroelectrica
La potencia en una central viene dada por el caudal de agua disponible y la altura de la misma (se puede multiplicar por la gravedad para hacerlo vatios)
P=C*g*h (en vatios) o P=C*h (en kgm/s)
P=C*g*h (en vatios) o P=C*h (en kgm/s)