CENTRALES HIDROELECTRICAS IntroduccinLa funcin de una central hidroelctrica es utilizar la energa potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energa mecnica y luego en elctrica. El esquema general de una central hidroelctrica puede ser

1. Agua embalsada 2. Presa 3. Rejas filtradoras 4. Tuberia forzada 5. Conjunto de grupos turbina-alternador 6. Turbina 7. Eje 8. Generador 9. Lneas de transporte de energa elctrica 10. Transformadores

Sistemas de Captacion de Agua

Un sistema de captacin de agua provoca un desnivel que origina una cierta energa potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente elctrica. Las ventajas de las centrales hidroelctricas son evidentes: 1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energa, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita. 2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. 3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, proteccin contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegacin y an ornamentacin del terreno y turismo. 4. Los costos de mantenimiento y explotacin son bajos. 5. Las obras de ingenieria necesarias para aprovechar la energa hidralica tienen una duracin considerable. 6. La turbina hidralica es una mquina 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 sealarse ciertas desventajas:

1. Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos. 2. El emplazamiento, determinado por caractersticas naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construccin de un sistema de transmisin de electricidad, lo que significa un aumento de la inversin y en los costos de mantenimiento y prdida de energa. 3. La construccin lleva, por lo comn, largo tiempo en comparacin con la de las centrales termoelctricas. 4. La disponibilidad de energa puede fluctuar de estacin en estacin y de ao en ao.

Tipo de Centrales HidroelctricasCentral Hidroelctrica de Pasada

Una central de pasada es aquella en que no existe una acumulacin apreciable de agua "corriente arriba" de las turbinas. En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del ro "como viene", con sus variaciones de estacin en estacin, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento. En ocasiones un embalse relativamente pequeo bastar para impedir esa prdida por rebosamiento. El esquema de una central de este tipo puede ser el siguiente: PLANTA

CORTE

En la misma se aprovecha un estrechamiento del ro, y la obra del edificio de la central (casa de mquinas) 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 ao una potencia determinada. Central Hidroelctrica con Embalse de Reserva

En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de lquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construccin de una o ms 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 energa elctrica durante todo el ao aunque el ro se seque por completo durante algunos meses , cosa que sera imposible en un proyecto de pasada. Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversin de capital mayor que las de pasada, pero en la mayora de los casos permiten usar toda la

energa posible y producir kilovatios-hora ms baratos. Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroelctricas: 1. La de casa de mquina 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 mquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo, en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de caracter mediano.

2. Aprovechamiento por derivacin del agua: En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una central de este tipo: PLANTA

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

Centrales Hidroelctricas de Bombeo

Esquema

1. Embalse superior 2. Presa 3. Galeria de conduccin 4. Tuberia forzada 5. Central 6. Turbinas y generadores 7. Desages 8. Lneas de transporte de energa elctrica 9. Embalse inferior o ro

Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroelctricas que posibilitan un empleo ms racional de los recursos hidralicos de un pas. 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 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. Principales componentes de una Central Hidroelctrica La Presa El primer elemento que encontramos en una central hidroelctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el ro y remansar las aguas. Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la contencin, y otro nivel diferente despus de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energa. Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construccin en:

Las presas de hormign son las ms utilizadas y se puede a su vez clasificar en:

Los Aliviaderos Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misin liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de mquinas. Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o de superficie. La misisn 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 disean para que la mayora del lquido se pierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguacin. Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas, de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, segn la demanda de la situacin.

Casa de mquinas Es la construccin en donde se ubican las mquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulacin y comando. En la figura siguiente tenemos el corte esquemtico de una central de caudal elevado y baja caida. La presa comprende en su misma estructura a la casa de mquinas. Se observa en la figura que la disposicin es compacta, y que la entrada de agua a la trubina se hace por medio de una cmara construida en la misma presa. Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sin agua la zona de las mquinas en caso de reparacin o desmontajes.

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 estn totalmente sumergidos en funcionamiento.

En la figura que sigue se muestra el corte esquemtico de una central de caudal mediano y salto tambin mediano, con la sala de mquinas 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 metlicos embutidos en el dique.

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

Turbinas HidralicasHay tres tipos principales de turbinas hidralicas: La rueda Pelton La turbina Francis La de hlice o turbina Kaplan El tipo ms conveniente depender en cada caso del salto de agua y de la potencia de la turbina. En trminos generales: La rueda Pelton conviene para saltos grandes. La turbina Francis para saltos medianos. La turbina de hlice o turbina Kaplan para saltos pequeos. Rueda PELTON: En la figura se muestra un croquis de la turbina en conjunto para poder apreciar la distribucin 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 energa cintica, para caer finalmente en la parte inferior y salir de la mquina. La regulacin se logra por medio de una aguja colocada dentro de la tubera. Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas.

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

Un hecho tambin 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 cmara

espiral o caracol que se encarga de la adecuada dosificacin en cada punto de entrada del agua. El rodete tiene los labes de forma adecuada como para producir los efectos deseados sin remolinos ni prdidas adicionales de caracter hidrodinmico. Turbina KAPLAN: En los casos en que el agua slo circule en direccin axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hlice o Kaplan. Las turbinas Kaplan tienen labes mviles para adecuarse al estado de la carga. Esta turbinas aseguran un buen rendimiento an con bajas velocidades de rotacin. La figura muestra un croquis de turbina a hlice o Kaplan.

Desarrollo de la energa hidroelctricaLa primera central hidroelctrica se construy en 1880 en Northumberland, Gran

Bretaa. El renacimiento de la energa hidrulica se produjo por el desarrollo del generador elctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidrulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroelctricas generaban ya una parte importante de la produccin total de electricidad. La tecnologa 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 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; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeos caudales. 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. Una de ellas es la de las Cataratas del Nigara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canad. A 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.

Presa de Itaip En esta fotografa area puede observarse la presa de Itaip, proyecto conjunto de Brasil y Paraguay sobre las aguas del ro Paran, y su central hidroelctrica, la mayor del mundo, de la que se obtienen importantes recursos energticos para ambos pases y el conjunto regional. Con una altura de 196 m, y 8 km. de largo, cuenta con 14

vertederos que actan como cataratas artificiales. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 Mw y es una de las ms grandes. En algunos pases se han instalado centrales pequeas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vas de desarrollo estn utilizando este sistema con buenos resultados.

GENERACIN TRMICA

Central Trmica de Lima de Ciclo Combinado (580 MW) Estudio de factibilidad y preparacin de expediente tcnico para contrato de ejecucin EPC. Nueva central termoelctrica de ciclo combinado en el sur de la ciudad de Lima, empleando el gas natural de Camisea. Comprende equipamiento con turbinas a gas, calderas de recuperacin de calor y turbina a vapor. Incluye estudios de interconexin elctrica, de gasoducto de uso propio y sistema de abastecimiento de agua para refrigeracin. Asimismo, estudio de impacto ambiental. Ubicacin: Lima. Per. Central Trmica de Ayacucho Estudio de factibilidad tcnico econmico, estudio de impacto ambiental y gestio nes para lograr la aprobacin de la viabilidad. Central diesel de 25 MW con gas natural (Camisea). Comprende estudio de factibilidad de cogeneracin, as como estudio del gasoducto y de la interconexin elctrica. Ubicacin: Ayacucho. Per. Conversin de Central Trmica de Mollendo (71 MW) Estudio de factibilidad y gestiones para lograr la aprobacin de la viabilidad. Estudio de conversin a gas natural de las unidades de generacin y traslado a una nueva ubicacin junto a la SE Independencia en Pisco. 2 turbinas a gas en ciclo abierto, modelo PG6561 (B), de 35,5 MW c/u. Comprende gasoducto. Ubicacin: Arequipa e Ica. Per. Conversin de Central Trmica de Calana (25 MW) Estudio de factibilidad y gestiones para lograr la aprobacin de la viabilidad. Elabor acin de expedientes tcnicos para contratacin de suministros y obras. Estudio de conversin a gas natural de las unidades de generacin y traslado a una nueva ubicacin junto a la SE Independencia en Pisco. Comprende 4 grupos Diesel: tres de ellos modelo 18V32E y uno modelo 18V32LN. Comprende gasoducto de uso propio de 4 km. Ubicacin: Tacna e Ica. Per. Central Trmica Refinera de Cobre de Ilo Estudio de factibilidad y diseo preliminar. Cogeneracin recuperando calor de los hornos de fundicin para producir vapor para el proceso de la planta y para energa elctrica (1 MW). Adicionalmente central diesel 6 MW con petrleo residual.

Ubicacin: Moquegua. Per. Centrales Trmicas de Iquitos (20 MW) y Pucallpa (20 MW) Estudio definitivo de 2 centrales trmicas a vapor (Skoda) de 20 MW c/u. Diseo de toma de agua y obras civiles varias en el ro Amazonas (Iquitos) y en la laguna de Yarinacocha (Pucallpa). Ubicacin: Ucayali y Loreto. Per. Central Trmica Ventanilla (200 MW) Supervisin de construccin de la nueva central, incluyendo:

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Obras civiles. Instalacin de 2 turbogases W501D5 de 100 MW cada una. Equipos auxiliares. Oleoducto de 4 km de longitud. Tanques de combustible. Estacin de transformacin de 13,8 / 220 kV.

Ubicacin : Ventanilla, Lima. Central Trmica de Trujillo (62 MW) Estudio definitivo e ingeniera de detalle. Reubicacin de las 3 turbinas a gas Frame 5 de la central trmica de Chimbote. (3 x 20,5 MW). Estudio de nueva ubicacin. Ingeniera de detalle de las nuevas instalaciones en la SE Tru Norte. jillo Documentos de licitacin de obra y montaje, incluyendo nuevos tanques de combustible. Ubicacin: Ancash y La Libertad. Per. Central Trmica Santa Rosa (400 MW) Estudio de factibilidad. Ampliacin de la central existente de 110 MW de turbinas a gas tipo aeroderivadas (twin FT4C), mediante la adicin de 300 MW de turbinas a gas y vapor en ciclo combinado. Ubicacin: Santa Rosa, Lima. Central Trmica de Talara (16 MW) Estudio de factibilidad, diseo bsico y documentos de licitacin. Ampliacin de la central elctrica diesel existente de PetroPer mediante una turbina de gas de 16 MW. Ubicacin: Piura. Central Trmica Tarapoto (12 MW) Revisin de diseos. Supervisin de construccin. Dos grupos diesel, utilizando petrleo residual. Obras civiles, tanques de combustible, planta de tratamiento de combustible, instalaciones electromecnicas, gra mvil, instalaciones de agua para refrigeracin, subestacin elctrica. Ubicacin: San Martn.

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