HIDRO ENERGÍA

DEIVIT LENIN ECHEVERRY URIBEJAIME ALIRIO PEÑA

E.M.K VISUBESTACIONES

ANTECEDENTES

La gran cantidad de energía que tiene el agua en movimiento es bien conocida desde la antigüedad, muchas veces por sus efectos devastadores, como las inundaciones, aunque en la mayoría de las ocasiones ha sido por el aprovechamiento que le ha dado la humanidad. En la época romana se pueden encontrar molinos, norias, canales y otras obras hidráulicas que demuestran ese conocimiento y utilización.

Molino de agua

NORIA

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD

La producción de electricidad en una central hidroeléctrica se basa en la transformación de la energía cinética de un cierto caudal de agua que mueve una turbina hidráulica, en energía eléctrica producida por un alternador acoplado al eje de la turbina. La energía cinética del agua puede obtenerse directamente del caudal de un río, o bien, aprovechando y creando un desnivel suficiente en su cauce mediante una presa o canal.

PRINCIPALES HIDROELÉCTRICAS MUNDIALES.

La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW, hasta varios GW. Hasta 10 MW se consideran mini-centrales. En China se encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.

FUNCIONAMIENTO DE UNA HIDROELÉCTRICA

Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la electricidad en alternadores.

CLASIFICACIÓN DE LAS HIDROELÉCTRICAS

EN VIRTUD DE SU LOCALIZACIÓN PUEDEN SER:

A- DE TIPO FLUYENTE O DE PASADA.

B- DE ACUMULACIÓN O EMBALSE DE RESERVA

C- DE DERIVACIÓN

CENTRALES DE TIPO FLUYENTE (NO HAY ACUMULACIÓN Y DESNIVEL REDUCIDO)

DE ACUMULACIÓN O EMBALSE DE RESERVA O REGULACIÓN (LAS MÁS COMÚNES Y DESNIVELES MEDIOS)

Turbinan en cualquier momento el agua (especialmente cuando la energía es más cara). Regulan el agua para abastecimiento y regadío.

CENTRALES DE DERIVACIÓN (ALTOS DESNIVELES)

TIPOS DE PRESAS

A) GRAVEDAD: Como se muestra en la figura tienen un peso adecuado para contrarrestar el momento de vuelco que produce el agua.

B) ARCO: Necesita menos materiales que las de gravedad y se suelen utilizar en gargantas estrechas.

En estas la presión provocada por el agua se transmite íntegramente a las laderas por el efecto del arco.

C) DE CONTRAFUERTE: Las presas de contrafuertes tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares, de forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base.

Representación grafica de las 3 presas ya mencionadas.

CENTRALES HIDROELECTRICAS DE BOMBEO O REVERSIBLES

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.

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 hacer el ciclo productivo nuevamente.

TIP

OS

DE T

UR

BIN

AS

PE

LTO

N

Para centrales con pequeño caudal y gran salto (más de 300 metros).

Turbina de acción de eje horizontal. Rendimiento máximo por encima del

90%. Se obtiene para caudales de entre 30 –

100% del caudal nominal.

TURBINA FRANCIS

Centrales con valores medios de caudal y salto de entre 300 a 25m.

Turbina de reacción de eje vertical.

Rendimiento máximo por encima de 90%.

Es obtenido para caudales de entre 60 y 100% del caudal nominal.

TU

RB

INA

KA

PLA

N

Para centrales de gran caudal y pequeño salto (menos de 50m).

Rendimiento ligeramente mayor al 90% que se reduce al disminuir el caudal.

Obtenido para caudales entre 30% y 100% del caudal nominal.

¿QUÉ SE NECESITA PARA QUE LA ENERGÍA GENERADA EN LAS CENTRALES

ELÉCTRICAS LLEGUE A LOS USUARIOS?

VENTAJAS

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

› Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.

› 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.

› Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.

› Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable.

› La turbina hidráulica 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.

DESVENTAJAS›Los costos de capital por KW instalado son con frecuencia muy altos.

›Destrucción del ecosistema presenta por construcción.›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.

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

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

  SISTEMA DE GENERACIÓN EN COLOMBIA

OPERACIÓN Y MANTENIMEINTO

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO Vibraciones y pulsaciones: Durante el funcionamiento de una central

eléctrica el grupo turbina - generador está sometido a la acción de diferentes fuerzas perturbadoras; el identificar y evaluar las vibraciones y pulsaciones presentes en la unidad, separando aquellas que son propias del funcionamiento de la misma, de aquellas otras que tienen su origen en el funcionamiento anómalo de alguno de sus elementos se realiza mediante el estudio y el análisis de dichas vibraciones y pulsaciones.

Aislamiento del alternador: El diagnóstico de un alternador supone la obtención de datos sobre el estado de envejecimiento del aislamiento del estator, de su contaminación y de la estabilidad del aislamiento. Su control periódico permite valorar la evolución de su estado con el número de horas de servicio, permitiendo prever una avería intempestiva que siempre genera indisponibilidad e importantes daños añadidos.

Análisis de aceites: El análisis del aceite lubricante o del aceite de regulación complementa el diagnóstico mecánico del estado de la unidad, los análisis que se realizan sobre la muestra del aceite incluyen las determinaciones de viscosidad cinemática, oxidación, acidez, contenido en agua, aditivos y contenido en metales de desgaste y de contaminación.

Diagnóstico del transformador: Los transformadores están sometidos continuamente a un tipo particular de esfuerzo cuyo origen es la temperatura y el gradiente de campo eléctrico, provocando un envejecimiento en el aislamiento eléctrico que modifica sus características mecánicas y aislantes.

CUALQUIER ANOMALÍA DETECTADA DEBE CORREGIRSE CON LA ACCIÓN CORRESPONDIENTE Y EN EL MENOR TIEMPO POSIBLE.

IMPACTOS AMBIENTALES En las primeras fases de desarrollo de las

centrales, es decir, de su construcción y en su proceso de establecimiento, se comienza a intervenir los bosques y los causes haciendo vías de acceso mas apropiadas para el traslado de materiales, lo que significa habitualmente un numero significativo de tala arbórea, desvíos y modificaciones del curso del río, y en definitiva, un cambio brusco de todo el entorno natural.

La construcción de represas disminuye notablemente el cauce de los ríos y por tanto la población de peces que habitan en ellos.

Aquí se muestra una central hidroeléctrica. Alrededor de estas hay pequeños pueblos y muchos bosques, así como también diversos tipos de vegetación, que fueron sacrificados para la construcción de la central.