Aprovechamientos Hidráulicos

Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Cuyo P1- PROGRAMA DE ASIGNATURA Asignatura: APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS Profesor Titular: Ing. Federico A. Di Lello

Carrera: Año: 2010

Ingeniería Civil Semestre: 10º

Horas Semestre: 75

Horas Semana: 5

OBJETIVOS ♦

Conocer los elementos básicos necesarios para el proyecto de Aprovechamientos Hidráulicos. Adquirir habilidad para diseñar, especificar, evaluar costos y controlar la ejecución de las obras civiles de los aprovechamientos hidroeléctricos y su impacto amb iental. iental.

CONTENIDOS UNIDAD 1: APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS - PARTE GENERAL 1. A. Conceptos generales sobre aprovechamientos hidráulicos para la producción de energía eléctrica.

1. B. Elementos de Elementos de un aprovechamiento hidroeléctrico . Caudal y caída aprovechable. 1. C. Clasificación de Clasificación de las centrales hidráulicas según caudal y caída que disponen. Salto bruto, útil y neto. Potencia y energía producible. Rendimientos.

UNIDAD 2: IMPORTANCIA DE LOS DISTINTOS TIPOS DE APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS 2. A. Formación del salto . Derivaciones a pelo libre o a presión. Reconocimiento Recono cimiento del río para un aprovechamiento hidroeléctrico. hidroeléctrico.

2. B. Salto aprovechable en aprovechable en un tramo del río . Distintos tipos de Aprovechamientos. Posibles ubicaciones de la Casa de Máquinas.

UNIDAD 3: ESTUDIOS PREVIOS AL PROYECTO DE UN APROVECHAMIENTO HIDROELÉCTRICO 3. A. Hidrológicos . Diagrama de caudales cronológicos. Curvas de caudales acumulados. Caudales característicos; curva de duración de caudales. Tiempo de utilización. 3. B. Estudios topográficos: Planimetría. Perfil longitudinal longitudin al de un río y sus afluentes. Escalas Escalas más convenientes. 3. C. Estudios geotécnicos y geofísicos generales y particulares según la finalidad de los mismos.

UNIDAD 4: LA 4: LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN SU FAZ INDUSTRIAL 4. A. La energía eléctrica en su faz industrial. Diagrama de carga. Factores de Servicio. 4. B. Capacidad de las obras y máquinas en relación rela ción con la Curva de Carga. Interconexión al MEM. Costo de la energía eléctrica. Tarifas. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar

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UNIDAD 5: REGULACIÓN DE LAS APORTACIONES Y TIPOS DE CENTRALES 5. A. Embalses reguladores . Regulación anual, semanal, diaria. Embalse Compensador. 5. B. Fijación de la capacidad del embalse de regulación anual . Empleo de la curva de caudales acumulados para deducir la capacidad del embalse y su régimen de explotación. 5. C. Clasificación de las centrales según su funcionamiento . Centrales de base y de pico. Centrales de acumulación por bombeo. Centrales mareomotrices.

UNIDAD 6: APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS Y LA REALIDAD NACIONAL 6. A. Recursos hidroeléctricos de la República Argentina . Cuencas hidrográficas. Situación actual del mercado eléctrico.

6. B. Etapas para la elaboración de los proyectos de los aprovechamientos hidroeléctricos. Inventario. Prefactibilidad. Factibilidad. Proyecto Básico. Proyecto Ejecutivo. 6. C. Relación con el Medio Ambiente . Nociones del Estudio de Impacto Ambiental. Medidas de mitigación.

UNIDAD 7: PARTE ESPECIAL: OBRAS DE TOMA 7. A. Obra de toma en un río y en canales . Disposiciones generales. Ataguías y compuertas. Detalles constructivos.

7. B. Obra de toma en lagos y embalses . Disposición general. Criterios para definir las secciones de embocadura, rejas y de control. Detalles constructivos y de operación. Válvulas. 7. C. Desagües de Fondo y Medio Fondo.

UNIDAD 8: OBRAS DE CONDUCCIÓN HACIA LA CENTRAL 8. A. Obras de conducción de las aguas . Canales a pelo libre: a cielo abierto o en túnel. Estudio de la traza. Secciones transversales. Revestimientos. Cálculos hidráulicos y estáticos. Detalles constructivos. 8. B. Túneles a presión . Estudios planialtimétricos de la traza. Diámetro económico. Secciones transversales. Revestimientos. Equipos de trabajo para obras subterráneas. Detalles constructivos.

UNIDAD 9: CÁMARAS DE CARGA 9. A. Cámara de carga o de presión . Finalidades. Disposición general. 9. B. Estructuras de fábrica . Rejas. Compuertas. Descarga de fondo y de superficie. Detalles constructivos.

UNIDAD 10: CHIMENEA DE EQUILIBRIO 10. A. Chimenea de equilibrio . Finalidades. Tipos. Oscilaciones en la masa del agua contenida en la chimenea.

10. B. Dimensionamiento de la chimenea de equilibrio . Sección mínima de Thoma. Sección necesaria.

10. C. Disposiciones constructivas para limitar la amplitud de la oscilación. UNIDAD 11: CONDUCTOS FORZADOS 11. A. Conductos forzados . Tipos de tuberías a presión. Clasificación. Datos para el proyecto. Número de tuberías. Determinación de la longitud, diámetro económico y espesor necesario. 11. B. Golpe de ariete . Determinación y cálculo de sus efectos. Construcción e instalación. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar

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Accesorios y partes especiales.

11. C. Determinación de las Pérdidas de Carga en las conducciones. Pérdidas de Carga generalizada y localizada. Línea Piezométrica. Incidencia Económica.

UNIDAD 12: TURBINAS HIDRÁULICAS 12. A. Clasificación . Principio de reacción en las turbinas. Turbinas de acción y reacción. Rendimiento hidráulico de las turbinas modernas. 12. B. Ecuación fundamental de las turbinas . Coeficiente de velocidad. Grado de reacción. Turbinas semejantes. Velocidad específica. Criterio de elección del tipo más conveniente. 12. C. Principales partes de las turbinas . Cavitación. Altura de aspiración.

UNIDAD 13: TURBINAS DE REACCIÓN Y DE ACCIÓN 13. A. Turbinas Francis y Kaplan . Características principales y rango de aplicación. Disposición de la turbina.

13. B. Partes principales de la turbina . Factores que afectan el diseño. Cámara espiral. Distribuidor. Rotor. Dimensiones tubo difusor. Diseño hidráulico. Velocidad específica. Velocidad de sincronismo. Velocidad de embalamiento. 13. C. Turbinas Pelton . Rango de operación. Características principales y generales. Disposición de la turbina.

UNIDAD 14: CASA DE MAQUINAS 14. A. Casa de máquinas . Disposición general a adoptar según las características del aprovechamiento.

14. B. Tipos de Centrales. Centrales convencionales. Centrales especiales. Centrales en caverna. Servicios accesorios de la casa de máquinas. Restitución al río. Instalaciones complementarias que deben preverse en la Central.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Dictado de la Asignatura : Se sigue el proceso de enseñanza - aprendizaje con la modalidad de Teoría y Práctica conjunta, buscando una adquisición del conocimiento en forma teórico práctica, para lo cual se acompaña el desarrollo teórico con ejemplos gráficos e ilustrativos (mediante proyecciones; transparencias; multimedios) de los conceptos explicados, tratando de motivar una activa participación de los alumnos. Visitas a obras. También se busca interiorizar y capacitar a los estudiantes en los aspectos multidisciplinarios que caracterizan a los proyectos hidráulicos y sus obras complementarias, señalándoles la importancia del Ingeniero Civil en la coordinación de las distintas especialidades y formaciones técnicas que participan durante las etapas de los estudios, proyecto y construcción de las obras.

Programa de Trabajos Prácticos : Se les prevé asignar Treinta (30) horas de clase, en las cuales los alumnos tendrán la posibilidad de llevar a cabo la parte esencial de los mismos bajo la guía del Jefe de Trabajos Prácticos, realizando el estudio del problema que estos plantean. Los alumnos que así lo deseen podrán dedicar otras horas adicionales para cuidar especialmente el aspecto y contenido de sus trabajos Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar

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TEMAS A DESARROLLAR EN LOS TRABAJOS PRÁCTICOS Nº 1 - CURVA DE CAUDALES CLASIFICADOS DE UN RÍO :

A partir de los registros medios mensuales de un río, construir la curva de caudales clasificados. Determinación del Tiempo de Utilización de un aprovechamiento en ese tramo del río. Curvas de duración de potencias. Energía Media Anual producida.

Nº 2 - REGULACIÓN Y DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE UN EMBALSE: Selección de la capacidad a instalar a partir de curvas de demanda dadas y distintos modos de satisfacción adecuado a restricciones fijadas a partir de datos de demanda de riego; volumen máximo y mínimo del embalse; evaporación mensual; capacidad máxima instalable o volumen turbinable máximo.

Nº 3 - ESTUDIO MORFOLÓGICO E HIDROLÓGICO DE UNA CUENCA: Estudio sobre una plancheta I.G.M. o planimetrías de levantamientos taquimétricos de mejor detalle para llegar al trazado de las distintas curvas características de la cuenca considerada; perfil longitudinal del río principal y sus afluentes; determinación del promedio de altitud de la cuenca.

Nº 4 - ANTEPROYECTO DE UN APROVECHAMIENTO HIDROELÉCTRICO: Comprende el estudio esquemático de un aprovechamiento hidroeléctrico, desde el planteo general del conjunto de las obras que lo constituyen hasta la determinación de las características principales de estas, dando lugar a la preparación de una serie de planos, complementados por una m emoria e informe técnico para explicar y justificar los datos básicos.

Nº 5 - MONOGRAFIA O TESINA SOBRE UN TEMA DEL PROGRAMA: Cada alumno realizará una investigación sobre un tema en particular, a definir en cada caso, de modo de buscar e interpretar la información más actualizada, de modo de profundizar un aspecto de lo desarrollado durante el cursado de la asignatura, para lo cual contará con la asistencia y guía permanente del personal de la Cátedra. Este trabajo le servirá para rendir la asignatura, si cumple además con la condición de haber aprobado con más del 75% las evaluaciones parciales. El tema a desarrollar será acompañado con una memoria técnica, gráficos y planos suficientes como para ser expuesto y defendido en clase pública por cada alumno. Se ponderará y calificará el desempeño, calidad de la presentación y el esmero en estudiar el tema por parte de cada alumno.

Carga horaria por semestre

Actividad Teoría y resolución de ejercicios simples

45

Formación práctica Formación Experimental – Laboratorio

0

Formación Experimental - Trabajo de campo

5

Resolución de problemas de ingeniería

10

Proyecto y diseño

15

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Total

75

BIBLIOGRAFÍA Bibliografía básica Año

Ejemplares en biblioteca

1964

2 + 4(copias)

1994

3

Limusa

1975

4

UNAM

1998

1

Energía Hidroeléctrica

México

1977

2

Centrales Hidroeléctricas Presas de Embalse I Aprovechamiento, Utilización y Coste de las Centrales Hidráulicas Centrales Eléctricas Transformación del Sector Eléctrico Argentino Water Power Development, Vol. I a III. Hydroelectric Engineering Practice Hydropower Development Series Vol. 1 a 17

Gustavo Gili Eyrolles

1979 1971

1 4

Interciencia

1970

4

Gustavo Gili

1975

3

Antártica

1993

1

Akadémiai Kiadó

1991

0

Blackie y Son Ltd. N.I. of Technology Trondheim

1970

0

1994

0

Año

Ejemplares en biblioteca

1985

1 + CD

1957

1

1997

1

2001

2

08/76

1

12/77

1

Autor

Título

Editorial

Gómez Navarro y Aracil Segura Iberdrola

Saltos de Agua y Presas de Embalse Tipografía - Tomos I y II Artística Centrales Hidroeléctricas I y II Paraninfo

Polo Encinas

Turbomáquinas Apuntes de Selección de Turbinas Hidráulicas

García, H. Viejo Zubicaray - Alonso Palacios Zoppetti Varlet, Henry Varlet, Henry Santo Potess Bastos y Abdala Mosonyi, Emil Guthrie Brown Norwegian Institute of Technology

Bibliografía complementaria Autor

Título

Editorial

ra

Río Grande N°1: 1 Central Hidraul. XII Congreso del Di Lello, F. A. et. al. en Caverna de la República Agua Mendoza Argentina Mainardis, E. Centrale Elettriche Hoepli Guías Metodológicas para Ministerio de Medio Ambiente Elaboración de EIA. en Gdes. MOPU España - España Presas Ortiz Flores Pequeñas Centrales Hidroeléctricas Mc Graw Hill Modern Trends in Selecting and Water Power & De Siervo F. y De Leva F. designing Francis Turbines. Dam Construction Modern Trends in Selecting and Water Power & De Siervo F. y De Leva F. designing Kaplan Turbines. Dam Construction De Siervo F, y Lugaresi, A. Modern Trends in Selecting and Water Power & designing Pelton Turbines. Dam Construction Modern Trends in Selecting and De Siervo F. y Lugaresi, A Water Power & designing reversible Francis Pump Dam Construction Turbines. Pressure Distribution in Steel - Lined Water Power & Jacobsen, S. Rock Tunnels and Shafts. Dam Construction

12/78

1

05/80

1

12/77

1


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Falhbusch, F.

Determining Diameters of Power Tunnels and Pressure Shafts. Estimating Hydro Power - House Crane Capacity

Gordon, J. L

Water Power & Dam Construction Water Power & Dam Construction

02/87

1

11/78

1

MODALIDAD DE CURSADO Y EVALUACIONES 1 - Asistencia a los Trabajos Prácticos : El alumno deberá cumplir un 75 % de asistencia al dictado de los Trabajos Prácticos.

2 - Forma de Aprobación 2.1 - Trabajos Prácticos : Se requiere el 100% de aprobación de los mismos y para ello es necesario lograr un puntaje igual o mayor al 60 % del total de cada evaluación, las que serán mediante preguntas individuales sobre los temas desarrollados en cada Trabajo Práctico. 2.2 - Evaluaciones parciales: Se tomarán además dos evaluaciones parciales escritas sobre los temas desarrollados en los Trabajos Prácticos y en la Teoría ya dictada a la fecha prevista para cada una de ellas, debiendo lograr un puntaje igual o mayor al 60 % para su aprobación.

3 - Condición de Regular y Examen Final 3.1 - Evaluaciones parciales aprobadas con un puntaje igual o superior al 75 % : Los

alumnos que alcanzaren esta condición podrán optar por rendir la Asignatura mediante el desarrollo de un Trabajo de Investigación o Tesina previamente acordada con la Cátedra. 3.2 - Evaluaciones parciales aprobadas con un puntaje inferior al 75 % : Aquellos alumnos que habiendo aprobado todas las evaluaciones parciales, no alcanzaren el 75 % del puntaje en cada una de ellas, obtendrán la condición de alumno regular, debiendo rendir el Examen Final con el sistema tradicional mediante extracción de bolillas.

4 - Recuperatorios 4.1 - Evaluaciones parciales no aprobadas: Los alumnos que no aprobaren una evaluación, tendrán una recuperación por cada evaluación. 4.2 - Pérdida de la condición de alumno regular de la Asignatura : Los alumnos que no cumplan con el 75% de asistencia al dictado de los Trabajos Prácticos o que acumulen dos evaluaciones sin aprobar perderán la condición de alumno regular.

Programa de examen Bolilla Bolilla Bolilla Bolilla Bolilla Bolilla Bolilla Bolilla Bolilla

Nº 1: Nº 2: Nº 3: Nº 4: Nº 5: Nº 6: Nº 7: Nº 8: Nº 9:

Unidades Unidades Unidades Unidades Unidades Unidades Unidades Unidades Unidades

Temáticas Temáticas Temáticas Temáticas Temáticas Temáticas Temáticas Temáticas Temáticas

1 2 3 4 5 6 7 8 9

y 14 y 13 y 12 y 11 y 10 y 14 y 13 y 12 y 11

Mendoza, 30 de Junio de 2010

Ing. Federico A. Di Lello Profesor Titular

Aprovechamientos Hidráulicos Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar

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