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    PEQUEAS CENTRALES HIDROELCTRICAS

    THALYA NEREA DUARTE DAMEN

    YOMALI ABIGHAIL PINEDA MEZA

    ELIANA ANDREA ORTIZ VELZQUEZ

    RODOLFO CELANO BENITEZ

    JUAN SEBASTIAN GUEX OCARIZ

    NILSON ANDRES RIOS OCAMPO

    NIDIA MERCEDES ORTIGOZA MIGLIO

    Trabajo Prctico presentado a la ctedra de Hidrulica e Hidrologa.

    Universidad Nacional de Asuncin

    Facultad de Ciencias Agrarias

    Carrera de Ingeniera Abiental

    Tercer !eestre. !egunda !eccin

    !an "oren#o$ Paragua%

    &'()

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    1. INTRODUCCIN

    *l aprovec+aiento del recurso +drico para la generacin de energa coen# en

    tiepos antiguos con el uso de ruedas +idrulicas u% rudientarias pero ,ue

    peritan la produccin de -uer#a otri# para aliviar el trabajo anual del +obre.

    uedas +idrulicas as evolucionadas acopa/aron el naciiento de la era

    industrial$ aun antes de la llegada del otor a vapor. "a revolucin industrial con su

    -uerte deanda energ0tica ovili# el desarrollo tecnolgico de los procesos de

    conversin de energa % la rueda +idrulica -ue superada por la turbina a partir del

    inicio del siglo 1I1.

    Fuer#a otri# priero % energa el0ctrica despu0s -ueron los productos energ0ticos$

    con ,ue el recurso +drico contribu%$ % lo contin2a +aciendo en la actualidad$ con el

    progreso econico % la ejora de la calidad de vida de la poblacin.

    *l proceso de conversin del recurso +drico s di-undido en la actualidad es la

    produccin de energa el0ctrica. *l desarrollo de la tecnologa +a peritido alcan#araltsios niveles de e-iciencia en la conversin de la energa +idrulica en energa

    el0ctrica as coo la instalacin de grandes dulos de produccin el0ctrica. 3asta

    coo ejeplo encionar el caso de la central +idroel0ctrica Itaip2 cu%a potencia

    instalada de (&.4'' 56 es a%or ,ue la deanda 7ia del !istea Argentino de

    Intercone7in en (888.

    A+ora bien$ los sisteas el0ctricos +an evolucionado peranenteente +acia niveles

    crecientes de intercone7in$ priero regionales$ luego nacionales % a+ora

    internacionales. "os dulos de potencia de los productores el0ctricos ,ue se

    vinculan a estos sisteas interconectados son crecientes % las centrales t0ricas +an

    increentado -uerteente su participacin en el par,ue de la generacin$

    despla#ando a las centrales +idrulicas de la o-erta el0ctrica 9e7cepcin +ec+a de

    a,uellos pases coo 3rasil$ ,ue tienen un u% alto potencial +drico % u% escasos

    recursos de origen -sil:.

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    . OBJETIVOS.

    *7pandir nuestros conociientos sobre centrales +idroel0ctricas +aciendo

    0n-asis en el -uncionaiento$ ventajas$ desventajas$ tipos % caractersticas de

    pe,ue/as centrales +idroel0ctricas.

    Coprender la iportancia de las pe,ue/as centrales +idroel0ctricas %a ,ue

    constitu%e una iportante -uente de energa renovable.

    *stablecer di-erencias entre icro$ eso % acro centrales +idroel0ctricas.

    Investigar los posibles ipactos abientales ,ue podra ocasionar su

    construccin % uso.

    Averiguar si e7isten pro%ectos para la ipleentacin de pe,ue/as centrales

    en nuestro pas.

    Conocer sobre los distintos ateriales ,ue coponen una planta as tabi0n

    coo aprovec+ar los cauces de agua % la energa producto obtenida.

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    !. REVISIN DE LITERATURA

    !.1. "Q#$ %& #'( )%'*+(, -/+0%,$)*+)(

    "as centrales +idroel0ctricas pueden de-inirse coo instalaciones ediante las

    ,ue se consigue aprovec+ar la energa contenida en una asa de agua situada a

    una cierta altura$ trans-orndola en energa el0ctrica. *sto se logra conduciendo

    el agua desde el nivel en el ,ue se encuentra$ +asta un nivel in-erior en el ,ue se

    sit2an una o varias turbinas +idrulicas ,ue son accionadas por el agua % ,ue a su

    ve# +acen girar uno o varios generadores$ produciendo energa el0ctrica.

    !.. A2+03%)-(4%'*0 /% ,( %'%+56( -/+7#,)(

    Aprovec+aiento del agua de los cauces +dricos;

    (8 C%'*+(,%& ( 9,0 /% (5#(

    Tabi0n denoinadas centrales de agua -lu%ente o de pasada$ utili#an parte del -lujo

    de un ro para generar energa el0ctrica.

    :8 C%'*+(,%& ( 2% /% #' 2('*('0 0 %4:(,&%

    *s el tipo clsico de central +idroel0ctrica$ ,ue cuple dos -unciones; regular el

    caudal del ro o de la cuenca % generar electricidad.

    )8 C%'*+(,%& ()02,(/0& ( #'0 0 47& %4:(,&%&

    Cuando el curso del rio tiene varios ebalses consecutivos. Utili#an un ebalse para

    reservar agua e ir guardando el agua ,ue pasa por la turbina.

    /8 C%'*+(,%& +%3%+&:,%&

    Centrales +idrulicas ,ue$ cuando la energa deandada es enor$ tienen la

    posibilidad de bobear el agua +acia el pantano con la isa energa ,ue producen

    % no se consue en oentos valle 9bajo consuo:.

    !.!. "C;40 &% ),(&9)( #'( )%'*+(, -/+0%,$)*+)( &%5 ?'5< = 5ediana Hidroel0ctrica

    ?'5< = @randes +idroel0ctricas

    !.=. "C#(,%& &0' ,(& 3%'*(>(& ? /%&3%'*(>(& /% #'( 4)+0@ 4%&0@ 4()+0-/+0%,$)*+)(&

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    5icro Central Hidroel0ctrica;

    @enera energa para una pe,ue/a counidad.

    !u anteniiento es nio.

    No generan containacin visual del paisaje %a ,ue sus instalaciones nore,uieren de grandes obras civiles.

    No producen ruidos$ slo un #ubido suave por el -uncionaiento de las

    icro turbinas.

    "as icro turbinas pueden disiularse entre arbustos u otras construcciones$

    % llevan unas tuberas,ue pueden ir enterradas o disiuladas en su recorrido.

    5eso Centrales Hidroel0ctricas.

    @enera energa a nivel Ciudad.

    @enera pe,ue/o ipacto en la naturale#a.

    5acro Centrales Hidroel0ctricas.

    @enera energa a nivel pas. e,uiere de a%or anteniiento.

    Produce un iportante da/o a la naturale#a$ %a ,ue su instalacin re,uiere de

    grandes obras civiles$ odi-icando o eliinando el +abitad de ciertos

    aniales.

    Producen ruidos -uertes.

    Utili#an turbinas de gran taa/o.

    !.. "Q#$ %& #'( 2%#%( )%'*+(, -/+0%,$)*+)("as pe,ue/as centrales +idroel0ctricas son centrales de generacin con baja

    potencia. Co2nente$ se constru%en en #onas aisladas. *ste tipo de central

    tiene la desventaja de proporcionar una corriente el0ctrica variable$ por,ue

    depende de los cabios cliticos % eteorolgicos ,ue pueden +acer variar

    el -lujo de agua$ %$ en consecuencia$ la cantidad de agua disponible.

    !.. "C#7,%& &0' ,(& )(+()*%+6&*)(& /% #'( 2%#%( )%'*+(, -/+0%,$)*+)(

    "as dos caractersticas principales de una pe,ue/a central +idroel0ctrica$

    desde el punto de vista de su capacidad de generacin de electricidad son;

    "a potencia$ ,ue est en -uncin del desnivel e7istente entre el nivel edio

    del ebalse % el nivel edio de las aguas debajo de la central$ % del caudal

    7io turbinable$ ades de las caractersticas de las turbinas % de los

    generadores usados en la trans-oracin.

    "a energa garanti#ada en un lapso de tiepo deterinado$ generalente un

    a/o$ ,ue est en -uncin del voluen 2til del ebalse$ % de la potencia

    instalada.

    !.. E,%4%'*0& /% #'( 2%#%( )%'*+(, -/+0%,$)*+)(.

    Una pe,ue/a central +idroel0ctrica est constituida por diversos coponentes %

    e,uipos ,ue pueden clasi-icarse en tres grandes grupos;

    http://www.construmatica.com/construpedia/Tuber%C3%ADahttp://www.construmatica.com/construpedia/Tuber%C3%ADa
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    !..1. O:+( )3,.

    "a obra civil engloba a,uellas obras e instalaciones necesarias para derivar$ conducir

    % restituir el agua turbinada$ as coo para albergar % proteger los e,uipos

    electroecnicos. !on obra civil los siguientes eleentos;

    !..1.1. A#/%& ? 2+%&(&.

    !on las obras ,ue se constru%en en el curso del agua$ transversalente al iso$

    para la retencin % desviacin +acia la toa del caudal ,ue se deriva +acia la ini

    central. *n los a#udes se produce una retencin del agua sin ,ue +a%a una variacin

    iportante del nivel de agua. *n las presas$ el uro se constru%e para elevar la

    super-icie libre del curso de agua creando un ebalse.

    !..1.. O:+( /% *04(.

    "as obras de toa derivan el agua +acia las conducciones ,ue la transportarn a la

    ini central. @eneralente$ en la toa se instala una reja$ para ipedir el paso de

    peces % aterial slido.

    !..1.!. C('(, /% /%+3();'.

    *s la conduccin ,ue transporta el agua ,ue se deriva +acia la ini central desde latoa +asta la cara de carga. Al -inal del canal$ antes de la cara de carga$ suelen

    instalarse una reja de -inos con su correspondiente ,uina lipia rejas$ as coo

    una copuerta de seguridad.

    !..1.=. C74(+( /% )(+5(.

    Consiste en un depsito situado al -inal del canal de derivacin del ,ue parte la

    tubera -or#ada. *sta cara es necesaria para evitar la entrada de aire en la tubera

    -or#ada$ ,ue provocara sobrepresiones.

    !..1.. T#:%+6( 90+(/(.

    "a tubera -or#ada conduce el agua desde la cara de carga +asta la turbina.

    @eneralente la tubera es de acero. Al inicio de la tubera se instala un rgano de

    cierre ,ue perite evitar el paso de agua % vaciar la tubera poco a poco.

    !..1.. C('(, /% &(,/(.

    *s la conduccin a trav0s de la ,ue se restitu%e el agua al cauce.

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    !... E#2(4%'*0 %,%)*+04%)7')0.!...1. +5('0 /% )%++% /% ,( *#+:'(.

    !on vlvulas o copuertas ,ue aslan la turbina en caso de

    parada % periten el vaciado de la tubera % las labores de

    reparacin % anteniiento.

    !.... T#+:'(&.

    !on ,uinas capaces de trans-orar la energa +idrulica en

    energa ecnica en su eje de salida. !u acoplaiento

    ediante un eje a un generador perite$ -inalente$ la generacin de energa

    el0ctrica.

    !e pueden clasi-icar bsicaente$ atendiendo a su -uncionaiento$ en turbinas de

    accin % de reaccin.

    "as turbinas de accin son a,u0llas ,ue utili#an tan slo la velocidad del -lujo del

    agua para +acerlas girar. *l tipo de turbina de accin s conocido es la Pelton. "as

    turbinas de reaccin eplean tanto la presin coo la velocidad para reali#ar el

    trabajo de rotacin. "os tipos bsicos son; Francis$ H0lice % Baplan.

    T#+:'(& P%,*0'.

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    "a turbina Pelton consta de un disco circular$ o rodete$ ,ue lleva ontadas en la

    peri-eria unas cuc+aras sobre las ,ue incide el c+orro de agua dirigido por uno o

    varios in%ectores ,ue estn repartidos uni-oreente en torno al rodete *l in%ector

    regula el caudal % por tanto la potencia de la turbina.

    ecoendadas en a,uellos aprovec+aientos caracteri#ados por grandes saltos %

    caudales relativaente bajos. *ste tipo de turbina perite una gran -le7ibilidad de

    -uncionaiento$ al ser capa# de turbinar +asta el (' de su caudal noinal con

    rendiientos ptios.

    Figura ); Turbina Pelton. Fuente; Pe,ue/as Centrales Hidroel0ctricas; 5anual. (88D.

    T#+:'( F+(')&.

    *sta turbina se caracteri#a por tener un rodete -orado por una corona de paletas

    -ijas ,ue constitu%en una serie de canales +idrulicos ,ue reciben el agua radialente

    % la orientan +acia la salida del rodete en direccin a7ial.

    Una de las principales ventajas de la turbina Francis es su gran adaptabilidad a

    distintos saltos % caudales. !e eplea para saltos generalente superiores a los &'

    etros. *l rendiiento de la turbina Francis en condiciones ptias de dise/o es del

    DD.

    Figura E; Turbina Francis.Fuente; Pe,ue/as Centrales Hidroel0ctricas; 5anual. (88D.

    T#+:'( (2,('.

    "a turbina H0lice consta bsicaente de una cara de entrada ,ue puede ser abiertao cerrada$ un distribuidor$ un rodete con E ? palas -ijas en -ora de +0lice % un tubo

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    de aspiracin. "a turbina Baplan es una variante de la H0lice$ cu%o rodete de palas

    ajustables % su ecaniso de orientacin se controla por el regulador de la turbina.

    !e adaptan ptiaente a los aprovec+aientos caracteri#ados por pe,ue/os saltos$

    en general in-eriores a )' $ % caudales altos.

    Figura ?; Turbina Baplan. Fuente; Pe,ue/as Centrales Hidroel0ctricas; 5anual.

    (88D.

    As$ para saltos pe,ue/os % caudales variables$ la turbina s adecuada es la Baplan.

    Para saltos de ediana altura % variaciones oderadas del caudal$ la turbina Francis

    o-rece buenos rendiientos$ % para saltos de gran altura$ la turbina s apropiada es

    la Pelton.

    !...!. G%'%+(/0+%&.

    *stas ,uinas trans-oran la energa ecnica de rotacin ,ue suinistran las

    turbinas en energa el0ctrica en sus bornas o terinales. Pueden ser de dos tipos;

    sncronos % asncronos.

    "os generadores sncronos suelen eplearse en centrales con potencia superior a

    &.''' GA conectadas a la red$ o en centrales de pe,ue/a potencia ,ue -uncionan en

    isla 9sin estar conectadas a la red:. *l generador asncrono$ por el contrario$ debe

    estar siepre conectado a la red el0ctrica$ de la ,ue toa la energa necesaria para

    producir su agneti#acin. *s usual eplearlos en centrales de enos de ?'' GA$

    siepre acopladas a la red.

    Para centrales con potencia aparente entre ?'' % &.''' GA la eleccin de un

    generador sncrono o asncrono$ depende de la valoracin econica$ del sistea de

    -uncionaiento % de los condicionantes t0cnicos e7igidos por la copa/a el0ctrica.

    !...=. E,%4%'*0& /% +%5#,();'.

    !on a,uellos ,ue regulan los coponentes viles de las turbinas % pueden ser de

    dos tipos; +idrulicos % electrnicos. !u isin es conseguir adecuar la turbina a lascircunstancias e7istentes en cada oento 9caudal turbinable$ deanda el0ctrica$

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    etc.: para ,ue pueda trabajar con el ejor rendiiento energ0tico posible en cada

    circunstancia.

    !.... T+('&90+4(/0+%&.

    !on ,uinas destinadas a convertir una tensin de entrada en otra distinta a la

    salida. *l objeto del trans-orador es elevar la tensin de generacin el0ctrica para

    reducir en lo posible las p0rdidas de transporte en la lnea.

    !.... C%,/(& ? )#(/+0& %,$)*+)0&.

    !uelen instalarse generalente en el interior de la inicentral % estn constituidos

    por diversos coponentes el0ctricos de regulacin$ control$ proteccin % edida.

    !.... L6'%( %,$)*+)( /% '*%+)0'%;'.

    "a lnea el0ctrica transporta la energa el0ctrica desde la inicentral +asta el punto de

    cone7in con la copa/a el0ctrica o +asta el centro de autoconsuo.

    !..!. E#20& (#,(+%&.

    *stos e,uipos son tabi0n necesarios para el correcto -uncionaiento de una ini

    central. *ntre los s counes estn; las copuertas$ las rejas % ,uinas de

    lipie#a$ gr2a para el oviiento de ,uinas$ sistea contraincendios$ alubrado

    % un caudaletro.

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    !.. "C#7,%& &0' ,0& *20& /% 2%#%(& )%'*+(,%& -/+0%,$)*+)(&

    "as centrales +idroel0ctricas se pueden clasi-icar$ seg2n la potencia instalada$ en las

    siguientes;

    Potencia de '?' Gilovatios; 5icro central.

    Potencia de ?'?'' Gilovatios; 5ini central.

    Potencia de ?'' a ?''' Gilovatios; Pe,ue/a central.

    "a diversidad de pe,ue/as centrales ,ue reali#an la trans-oracin de la energa

    potencial del agua$ en energa el0ctrica$ se puede clasi-icar en dos tipos bsicos;

    centrales de agua -lu%ente$ % centrales con regulacin propia.

    !..1. C%'*+(,%& /% (5#( 9,#?%'*%.

    !e denoinan centrales de agua -lu%ente a los aprovec+aientos +idroel0ctricos ,ue

    ediante slo una obra de toa desvan un deterinado caudal del cauce sin

    regularlo % lo conducen +asta la central.

    *l salto 2til peranece prcticaente constante$ pero el caudal ,ue se turbina es

    variable$ dependiendo de la aportacin del ro en cada oento$ lo ,ue...