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CENTRALES HIDRÁULICAS
CENTRALES HIDRÁULICAS
CENTRALES HIDRÁULICAS
Las centrales y microcentrales hidroeléctricas hidroeléctricas transforman la energía mecánica en energía eléctrica, aprovechando el desnivel existente entre dos puntos y el caudal. La energía energía mecánica en la turbina turbina hidráulica, activa el generador, que luego la transforma en energía eléctrica
CENTRALES HIDRÁULICAS Clasificación: En función de la potencia máxima Instalada
CENTRALES HIDRÁULICAS Clasificación: En función de la caída
CENTRALES HIDRÁULICAS Clasificación: Según el emplazamiento Central de Derivación
CENTRALES HIDRÁULICAS
CENTRALES HIDRÁULICAS Clasificación: Según el emplazamiento Central pie de presa
CENTRALES HIDRÁULICAS
CENTRALES HIDRÁULICAS Clasificación: Según el emplazamiento Central de Paso
CENTRALES HIDRÁULICAS Clasificación: Según el emplazamiento Central de Bombeo
DISEÑO DE UNA CENTRAL La potencia de una central depende de manera directa de dos parámetros
P Q H Por lo tanto es importante determinar correctamente estas variables.
DISEÑO DE UNA CENTRAL Se debe realizar un análisis hidrológico con más de 25 años de registro de las estaciones implantadas.
DISEÑO DE UNA CENTRAL Con la distribución anterior, se toma un año representativo medio y se construye la curva de caudales clasificados, en base a los caudales medios diarios del año considerado como medio según el análisis anterior.
Donde se obtiene:
QM: Caudal máximo alcanzado en el año o caudal de crecida.
Qm: Caudal mínimo del año o estiaje.
Qsr: Caudal de servidumbre que es necesario dejar en el río por su cauce normal. Incluye el caudal ecológico y el necesario para otros usos. El caudal ecológico en una primera estimación es considerarlo igual al 10% del caudal medio interanual.
DISEÑO DE UNA CENTRAL
DISEÑO DE UNA CENTRAL Determinación del Salto neto:
Salto bruto (Hb): Altura existente entre el punto de
la toma de agua del azud y el punto de descarga del caudal turbinado al río. Salto útil (Hu): Desnivel existente entre la superficie libre del agua en la cámara de carga y el nivel de desagüe en la turbina. Salto neto (Hn): Es la diferencia entre el salto útil y las pérdidas de carga producidas a lo largo de todas las conducciones.
DISEÑO DE UNA CENTRAL
DISEÑO DE UNA CENTRAL
POTENCIA A INSTALAR La potencia disponible que varía en función del caudal de agua disponible y el salto existente en cada instante. m m P KW g Q s s
3
2
H m e
P = Potencia Q = Caudal de equipamiento Hn = Salto neto existente e = Factor de eficiencia de la central
POTENCIA A INSTALAR Factor de eficiencia: Donde:
e
Rt Rg Rs
Rt = Rendimiento de la turbina Rg = Rendimiento del generador Rs = Rendimiento del transformador de salida
Según el tipo de equipo y el fabricante, el rendimiento de la maquinaria varía. Pero a efectos de una primera aproximación, se puede tomar como factor de eficiencia el valor de 0,85.
ENERGÍA GENERADA la producción energía eléctrica generada puede calcularse con la siguiente expresión: m E KWh g Q s s m 2
3
H m T h e
T: nº de horas de funcionamiento (con Hn y Q fijos) η: coeficiente de imponderables que refleja las pérdidas de energía debidas al mantenimiento y reparación de la central, incluso la disponibilidad del agua y la necesidad del mercado eléctrico.
TURBINAS Turbinas de acción:
En una turbina de acción la presión del agua se convierte primero en energía cinética. No hay cambio de presión significativo en su paso. Turbinas de reacción:
En una turbina de reacción la presión del agua actúa como una fuerza sobre la superficie de los álabes y decrece a medida que avanza hacia la salida.
Turbinas de Acción
Pelton: Esta turbina se emplea en saltos
elevados que tienen poco caudal. Flujo transversal al su eje.
Turbinas de Acción
Pelton:
Turbinas de Acción
De flujo cruzado: Este tipo
de turbinas tienen un campo de aplicación muy amplio, se pueden instalar en aprovechamientos con saltos comprendidos entre 1 y 200 metros con un rango de variación de caudales muy grande.
Turbinas de Acción
De flujo cruzado: La eficiencia máxima de este
tipo de turbinas es menor que una turbina Kaplan, Francis o Pelton, Sin embargo, esta eficiencia varía menos con la carga.
Turbinas de Acción
De flujo cruzado:
Turbinas de Reacción:
Funcionamiento con flujo mixto. Esta turbina se adapta muy bien a todo tipo de saltos y caudales, y cuenta con un rango de utilización muy grande. Saltos < 800m. Francis:
Turbinas de Reacción:
Francis:
Alabes direccionales.
Turbinas de Reacción
Francis:
Turbinas de Reacción:
Turbinas Hélice, Semikaplan y Kaplan: Este
tipo de turbinas se emplean generalmente para saltos pequeños y caudales variables o grandes.
Turbinas de Reacción:
Son iguales que las Kaplan pero no pueden variar el ángulo de apertura de los álabes del rotor. Turbinas Semi-Kaplan: Son aquellas que solo son regulables los álabes del rotor. Turbinas Kaplan: En este tipo los álabes del rotor, tanto como del distribuidor, son regulables. Turbinas Hélice:
Turbinas de Reacción:
Turbinas Hélice, Semikaplan y Kaplan:
Turbina de Reacción
Turbinas Hélice, Semikaplan y Kaplan:
Elección de turbina Para la elección de la turbina a utilizar los fabricantes confeccionan ábacos, donde se marcan los rangos de aplicación de cada una de ellas.
