Centrales Hidroelectricas -tamaño original-

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    02-Jul-2015

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<p>TRABAJO PRCTICO Mquinas TrmicasCentrales Hidroelctricas</p> <p>Integrantes:y y Castillo Ponce, Rafael Ferraris, Paula Giordano, Demis Monserrat, Lucila</p> <p>IntroduccinUna central hidroelctrica es aquella que utiliza la energa potencial del agua almacenada y la convierte, primero en energa mecnica en el eje de la turbina hidrulica, la cual acciona un generador elctrico que la transforma en energa elctrica.</p> <p>Los cauces de agua presentan dos formas fcilmente aprovechables: La energa potencial gravitatoria La energa cintica</p> <p>c1 = c2, p1 = p2 Toda la energa potencial es disipada: z1 z2 = hf</p> <p>Las dos caractersticas principales son: La potencia: es funcin del desnivel existente y del caudal mximo turbinable. La energa garantizada, en un lapso de tiempo determinado.</p> <p>Ventajas y Desventajas de las Centrales Hidroelctricas</p> <p>Ventajas: Disponibilidad. Energa limpia. Energa barata. Trabaja a temperatura ambiente. Permite el suministro para regados o la realizacin de actividades de recreo. Las obras de ingeniera tienen una duracin considerable. La turbina hidrulica es una mquina sencilla, eficiente y segura. La regulacin del caudal controla en riesgo de inundaciones.</p> <p>Desventajas: Su construccin y puesta en marcha requiere mucho tiempo y dinero. Las presas y los embalses inciden sobre el ecosistema. Empobrecimiento del agua. Suelen estar lejos de las grandes poblaciones. Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos. La disponibilidad de energa puede fluctuar.</p> <p>Energa HidrulicaSe obtiene del aprovechamiento de las energas cintica y potencial de la corriente de ros, saltos de agua o mareas.</p> <p>Caractersticas: Renovable. Limpia. La limitacin del emplazamiento esta impulsando las centrales mini hidroelctricas, que son mas respetuosas con el ambiente.</p> <p>Desarrollo de la Energa HidroelctricaHace siglos se explotaba la corriente de un ro para mover un rotor de palas. El renacimiento de la energa hidrulica se produjo por el desarrollo del generador elctrico, y el perfeccionamiento de la turbina hidrulica.</p> <p>Esquema General de una Central Hidroelctrica:1. 2. 3. 4. 5. Agua embalsada Presa Rejas filtradoras Tubera forzada Conjunto de grupos turbinaalternador 6. 7. 8. 9. Turbina Eje Generador Lneas de transporte de energa elctrica 10. Transformadores</p> <p>Principales Componentes de una Central Hidroelctrica: Presa Aliviaderos Tomas de agua Canal de derivacin Chimenea de equilibrio Tuberas de presin Cmaras de turbinas Canal de desage Sala de mquinas</p> <p>La Presa o AzudSe encarga de atajar el ro y remansar las aguas. Se logra un determinado nivel del agua antes de la contencin, y otro diferente despus. Ese desnivel se aprovecha para producir energa.</p> <p>Elementos del Sistema Presa - Embalse Embalse Vaso Cerrada Presa</p> <p>En la presa se distingue: Paramentos Coronacin Estribos Cimentacin Aliviadero o vertedero Compuertas Descarga de fondo Tomas Esclusas Escalera de peces</p> <p>Embalse:Construccin en el lecho de un ro o arroyo que cierra parcial o totalmente su cauce.</p> <p>Embalses por Causas Naturales: Derrumbe de laderas. Acumulacin de hielo. Presas construidas por castores.</p> <p>Embalses ConstruidosPueden tener la finalidad de: Regularizar el caudal. Abastecimiento de agua potable y/o industrial. Permitir la navegacin. Amortiguar los picos, evitando inundaciones. Crear una diferencia de nivel para generar energa. Crear espacios para esparcimiento, recreacin y deportes acuticos.</p> <p> Permite vas de comunicacin terrestre.</p> <p>Niveles Caractersticos: Nivel mnimo minimorum Nivel mnimo operacional Nivel medio Nivel mximo operacional Nivel del vertedero Nivel mximo normal Nivel mximo maximorum</p> <p>Volmenes Caractersticos: Volumen muerto Volumen til Volumen de laminacin</p> <p>Caudales Caractersticos: Caudal firme Caudal regularizado</p> <p>Tipos de Presa Segn su Estructura</p> <p>Presas de Gravedad:Su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. Constituyen las de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren.</p> <p>Presas en Arco:Su propia forma es la encargada de resistir el empuje del agua. Constituyen las represas ms innovadoras en cuanto al diseo y que menor cantidad de hormign se necesita. Se emplean cuando el vano a cerrar no es muy grande.</p> <p>Presas de Bveda:Tiene curvatura en el plano vertical y en el plano horizontal. Se construyen con hormign y requieren gran habilidad y experiencia.</p> <p>De Arco y Gravedad:Combina los principios de dichas estructuras.</p> <p>Presas de Contrafuerte:Se apoyan en pilares de forma triangular que transmiten la carga a la base. Requieren de 35 a 50 % del hormign requerido para una de gravedad; los vanos son cerrados mediante pantallas planas uniformes.</p> <p>Presas de Arcos Mltiples:Sucesivos arcos apoyados en contrafuertes, se utiliza para cierres muy extensos.</p> <p>Tipos de Presas Segn su Material:</p> <p>Presas de Hormign:Son las ms utilizadas en los pases desarrollados construcciones ms estables y duraderas.</p> <p>Presas de Materiales Sueltos:Son menos costosas y suponen el 77% de las que podemos encontrar en todo el planeta. Consisten en un relleno de tierras, piedras, gravas, arenas, limos y arcillas que aportan la resistencia necesaria. Es necesario aadirles impermeabilizante. resisten siempre por gravedad.</p> <p>Tipos de Presas Segn su Aplicacin:</p> <p>Filtrantes o Diques de RetencinCuya funcin es retener slidos transportados por torrentes de agua en reas montaosas.</p> <p>Presas de Control de AvenidasSu finalidad es la de laminar el caudal de las avenidas torrenciales.</p> <p>Presas de DerivacinEl objetivo principal de estas es elevar la cota del agua para hacer factible su derivacin.</p> <p>Los Aliviaderos o VertederosTienen como misin liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de mquinas. Se disean para que la mayora del lquido se pierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguacin.</p> <p>Segn su Ubicacin Respecto de la Presa pueden ser: De superficie o lateral: una obra separada de la presa. De coronamiento: incluidas en la misma presa.</p> <p>Segn su Capacidad para Regular la Descarga: De descarga libre: la descarga se produce al superar el nivel del agua la cota del vertedero, De descarga controlada: se regula el caudal mediante compuertas</p> <p>Tomas de AguaPermiten recoger el lquido para llevarlo hasta las mquinas; pueden constituir una obra separada de la presa o estar integrada. Tener en cuenta el fenmeno de colmatacin que reduce la capacidad y puede cubrir la descarga de fondo.</p> <p>Obras de ConduccinEl canal de derivacin se utiliza para conducir agua hasta las turbinas. Generalmente con tuberas forzadas. Pueden ser: Canal a cielo abierto Canal en tnel o conducto a lmina libre Conducto forzado o tubera forzada</p> <p>Chimenea de Equilibrio o Cmara de CompensacinEvitan las sobre presiones en las tuberas forzadas y labes de turbinas. A estas sobre presiones se las denomina golpe de ariete. Acta como un muelle hidrulico o un condensador elctrico, es decir, absorbiendo y devolviendo energa.</p> <p>rganos de Cierre:Son: Compuertas Vlvula Las vlvulas pueden ser: De mariposa Esfricas De retencin De chorro hueco De aguja</p> <p>Cmara DesarenadoraEn las cmaras desarenadotas se depositan los materiales por prdida de velocidad o cambio brusco de direccin, que peridicamente son evacuados con corrientes de agua.</p> <p>Tipos de Centrales Hidroelctricas: Segn su Concepcin Arquitectnica:</p> <p>Al Aire Libre o ExterioresAl pie de la presa, o relativamente alejadas de esta Son las ms comunes.</p> <p>En Caverna o SubterrneasConectadas al embalse por medio de tneles, tuberas en presin, o por la combinacin de ambas, se encuentran por debajo de la cota de la central.</p> <p>Tipos de Centrales Hidroelctricas: Segn su Rgimen de Flujo:</p> <p>A Filo de AguaTambin denominadas de agua fluyente, de canal en derivacin o de pasada; utilizan parte del flujo de un ro para generar energa. Requiere un caudal suficientemente constante para asegurar una potencia determinada.</p> <p>Centrales a Filo de Agua Vista en Planta</p> <p>Centrales a Filo de Agua Vista en Corte</p> <p>De EmbalseEs el tipo ms frecuente; requieren una inversin mayor. Permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. La toma de agua divide el embalse en dos zonas, la zona situada entre la toma y la superficie libre, denominada zona til y la zona situada por debajo de la toma, denominada zona muerta.</p> <p>Centrales de EmbalsePueden ser: La de casa de mquina al pie de la presa Aprovechamiento por derivacin del agua</p> <p>La de Casa de Mquina al Pie de la Presa Vista en Planta</p> <p>La de Casa de Mquina al Pie de la Presa Vista en Corte</p> <p>Aprovechamiento por Derivacin del Agua Vista en Planta</p> <p>Aprovechamiento por Derivacin del Agua Vista en Corte</p> <p>De Acumulacin por BombeoSolo genera energa en horas punta y la consume en horas valle tres tipos: puras de acumulacin, mixtas de acumulacin y de acumulacin por bombeo diferencial. Disponen de dos embalases situados a diferente nivel con lo que se compensan las diferencias ocasionadas; sus turbinas son reversibles.</p> <p>Esquema de una Central de Acumulacin por Bombeo1. Embalse superior 3. Galera de conduccin 4. Chimenea de equilibrio 5. Tubera forzada 6. Central 7. Turbinas y generadores 8. Desages 9. Lneas de transporte de energa elctrica 10. Embalse inferior o ro</p> <p>Otros Tipos de Centrales Centrales mareomotrices: Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Centrales mareomotrices sumergidas: Utilizan la energa de las corrientes submarinas. Centrales que aprovechan el movimiento de las olas.</p> <p>Casa de Mquinas1. Embalse 2. Presa de contencin 3. Entrada de agua a las mquinas (toma), con reja 4. Conducto de entrada del agua 5. Compuertas planas de entrada, en posicin "izadas". 6. Turbina hidrulica 7. Alternador 8. Directrices para regulacin de la entrada de agua a turbina 9. Puente de gra de la sal de mquinas. 10. Salida de agua (tubo de aspiracin 11. Compuertas planas de salida, en posicin "izadas" 12. Puente gra para maniobrar compuertas de salida. 13. Puente gra para maniobrar compuertas de entrada</p> <p>AlternadoresEl alternador genera una corriente alterna de alta intensidad y baja tensin que pasa a un transformador que la convierte en alta tensin, apta para su transporte a grande distancias con un mnimo de prdidas.</p> <p>La Curva de Duracin de Caudal</p> <p>Obras de RestitucinLos canales de desage estn encargados de recoger el agua a la salida de la turbina devolverla al cauce natural del ro. Pueden estar constituidas por el tubo de aspiracin y canal de restitucin.</p> <p>Central MinihidrulicaSe considera minihidrulica si tiene una potencia inferior a 5000KW. Dos grandes tipos: de regulacin y fluyentes. Las de regulacin pueden almacenar grandes cantidades de agua mediante un embalse. Por ello, son ms comunes las de tipo fluyente.</p> <p>Turbina HidrulicaEs una turbo mquina motora, que aprovecha la energa de un fluido que pasa a travs de ella para producir un movimiento de rotacin que, transferido mediante un eje, mueve un generador que transforma la energa mecnica en elctrica.</p> <p>Generalidades: El medio que circula no experimenta variacin en el peso especfico y en la temperatura. No tienen velocidades circunferenciales extraordinariamente elevados, por lo que las solicitaciones debidas a las fuerza centrifuga sern mas fciles de dominar que en el caso de turbinas de vapor y compresores. Las velocidades en los canales de los alabes no se aproximan a la velocidad snica. El desarrollo normal de ruido no es tan grande.</p> <p>Caractersticas Especiales: potencias desde 0,5 a 200.000 CV. ejecucin es de un solo escaln y, en general de un solo chorro, o sea, de un solo rodete por maquina. El salto varia de 1 a 2000 metros. El dimetro del rodete mvil de 0,3 a 10 metros. La posicin del rbol puede ser horizontal o vertical.</p> <p>Elementos Constitutivos1. Canal de llegada o tubera forzada. 2. Caja espiral transforma presin en velocidad. 3. Tubo de aspiracin es el rgano de desage, crea una aspiracin o depresin a la salida del rodete. Distribuidor transforma presin en velocidad y acta como tobera. Rodete.</p> <p>Clasificacin de Acuerdo al Diseo del Rodete Kaplan Pelton Francis</p> <p>Clasificacin de Acuerdo al Cambio de Presin en el Rodete o al Grado de Reaccin Turbinas de Accin ( = 0) Turbinas de Reaccin ( 0) Grado de Reaccin:Altura.de. presin.absorbida . por.el.ro det e t ! Altura.absorbida . por .el.ro det e</p> <p>Turbina de AccinAprovechan la velocidad del flujo de agua. El fluido de trabajo no sufre un cambio de presin importante. Son de admisin parcial. El rodete no est inundado. Se encuentra a la presin atmosfrica. No tiene tubo de aspiracin.</p> <p>Partes de una Turbina de Accin Tubera forzada Distribuidor Rodete</p> <p>Turbina de ReaccinAprovechan adems la prdida de presin que se produce en su interior. Fluido de trabajo si sufre un cambio de presin importante. Son de admisin total. La presin a la entrada del rodete es superior a la atmosfrica. El rodete est inundado. La salida de la tubera se encuentra en el nivel de aguas abajo.</p> <p>Partes de una Turbina de Reaccin Tubera forzada Distribuidor Rodete Tubo de aspiracin</p> <p>ACCIN</p> <p>Slo se construyen de flujo tangencial y son las turbinas Pelton De flujo semiaxial (a veces flujo radial)</p> <p>De labes fijos: turbinas Francis</p> <p>REACCIN</p> <p>De labes orientables: Turbinas Driaz (Francis de labes orientables) De labes fijos: turbinas hlice</p> <p>De flujo AxialDe labes orientables: Turbinas Kaplan (hlice de labes mviles)</p> <p>Turbinas PeltonEs uno de los tipos ms eficientes. Es de flujo trasversal, admisin parcial y de accin. Consiste en una rueda dotada de cucharas en su periferia que convierten la energa de un chorro de agua que incide sobre ellas. Estn diseadas para explotar grandes saltos (100 a 2000m) de bajo caudal.</p> <p> Las centrales cuentan con una larga tubera llamada galera de presin. Al final de la cual se tiene una o varias vlvulas de aguja (inyectores) con forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo. Para que el dimetro del rodete no sea muy pequeo se recurre a varias toberas (1 a 6), y si fuera preciso se aumenta tambin el numero de ruedas (1 a 3).</p> <p>Partes de una Turbinas Pelton1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Codo de entrada Inyector Tobera Vlvula de aguja Servomotor Regulador Mando del deflector 8. Deflector 9. Chorro 10. Rodete 11. labes o cucharas. 12. Freno de la turbina 13. Blindaje 14. Destructor de energa</p> <p>Funcionamiento de una Turbina PeltonLa tobera lanza el chorro contra las cucharas. El doble de la distancia entre el eje de la rueda y el centro del chorro se denomina dimetro Pelton. En la abertura de las boquillas existen dos formas distintas de desviadores de chorro: el que se introduce en el chorro y lo corta y el que lo empuja porque abarca solo una parte del chorro.</p> <p>Tiene un excelente rendimiento debido a la posibilidad de hacer mnima la prdida por velocidad residual y por friccin del agua sobre las cucharas.</p> <p>Clasificacin de las Turbinas Pelton segn el Nmero Especfico de Revoluciones: ns = n x Nu1/2 x...</p>