INTRODUCCIÓN Los orígenes orígenes de la hidroelectric hidroelectricidad idad nos llevan a la época del Imperio Imperio Romano donde el hombre comenzó a manejar el agua con sistemas de canalización canalización,, traslado y elevación elevación de su nivel natural. natural. La rueda hidráulica hidráulica es conocida por el ser humano desde hace !!! a"os, #ue el sistema mecánico original en dar paso a lo $ue hoy en día es el manejo del agua para el aprovechamiento de la energía $ue nos brinda su movimiento y #uerza, %osé &orres &orres 'bleas ()!!*+. ()!!*+ . La rueda hidráulica obtuvo su más importante etensión durante la -dad edia donde #ormó parte de los o#icios conocidos como lo eran tejedores, moli moline nero ro,, pisa pisado dorr y demá demáss arte arte#a #act ctos os.. /ura /urant nte e su reco recorr rrid ido o se #ue #ue per# per#ecc eccio ionan nando do su sist sistem ema a ya $ue a princi principi pios os estaba estaba comp compue uest sta a por por madera, posteriormente gracias al ingeniero civil británico %ohn 0meaton, construyó grandes ruedas de hierro colado. La rueda hidráulica #ue parte importante de la Revolución Industrial y ayudó al desarrollo de importantes ciudades en 1mérica y -uropa a mediados del siglo 2L2. La primera central 3idroeléctrica #ue construida en 4**) en 501, de allí la energía hidroeléctrica evolucionó considerablemente hasta convertirse hoy en día en una importante #uente energía renovable donde el hombre ha sabi sabido do aprov aprovech echar ar caudal caudales es de agua agua y conte contene nerl rlos os en presa presass para para la trans#ormación de la energía hidráulica en energía eléctrica. 6uestro país contiene como #uente principal de energía, centrales hidroeléctricas importantes para el desarrollo de la población, esto es un considerable motivo para conocer más a #ondo sobre ésta #uente energía renovable. 0in embargo el conocimiento es minoritario, por eso el trabajo $ue a continuación se presenta, en tal sentido, se basa en ampliar las ideas sobre tan indispensable energía, su constitución y #uncionamiento, además recalcar lo importante $ue es mundialmente. 0e pretende contribuir con una mejor valoración $ue nos aporta esta invest investigac igación ión sobre sobre la hidroel hidroelect ectrici ricidad, dad, permiti permitirr visual visualiza izarr una serie serie de
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crit criter erio ioss $ue $ue pued puedan an orie orient ntar ar un trab trabaj ajo o clar claro, o, dond donde e la in#o in#orm rmac ació ión n sumi sumini nist stra rada da en el mism mismo o pued pueda a ser ser cote coteja jada da con con las las #uen #uente tess $ue $ue lo suministran. -n síntesis, esta investigación combina elementos teóricos y prácticos anal analiz izad ados os a pro# pro#un undi dida dad d y ehau ehaust stiv ivam ament ente, e, donde donde se ajust ajusta a en gran gran medida a los programas vigentes de metodología de la investigación, por lo $ue satis#ace las necesidades de todo a$uel $ue tenga la posibilidad de leerlo. 7or consiguiente este trabajo de investigación consta de cuatro capítulos especi#icados de la siguiente manera8 arco Introductorio8 arco &eórico8 arco etodológico y concluye con el cuarto y 9ltimo capítulo 1nálisis de Resultados.
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crit criter erio ioss $ue $ue pued puedan an orie orient ntar ar un trab trabaj ajo o clar claro, o, dond donde e la in#o in#orm rmac ació ión n sumi sumini nist stra rada da en el mism mismo o pued pueda a ser ser cote coteja jada da con con las las #uen #uente tess $ue $ue lo suministran. -n síntesis, esta investigación combina elementos teóricos y prácticos anal analiz izad ados os a pro# pro#un undi dida dad d y ehau ehaust stiv ivam ament ente, e, donde donde se ajust ajusta a en gran gran medida a los programas vigentes de metodología de la investigación, por lo $ue satis#ace las necesidades de todo a$uel $ue tenga la posibilidad de leerlo. 7or consiguiente este trabajo de investigación consta de cuatro capítulos especi#icados de la siguiente manera8 arco Introductorio8 arco &eórico8 arco etodológico y concluye con el cuarto y 9ltimo capítulo 1nálisis de Resultados.
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MARCO INTRODUCTIVO El Problema Planteamiento del Problema -n la vida actual eisten distintas #uentes de energía $ue impulsan el desarrollo de la humanidad, bien sean procedentes de la luz solar, del viento, el agua, entre otras. La energía hidroeléctrica es básicamente una #orma de la energía hidrá hidrául ulic ica a genera generada da por por la #uerz #uerza a del movi movimi mient ento o del del agua agua,, sien siendo do una una má$uina primaria $ue la trans#orma inicialmente en energía mecánica y luego una má$uina secundaria la trans#orma en energía eléctrica. La energía hidroeléctrica es una importante #uente de energía renovable, indispensable medio de impulso para muchos países del planeta, los cuales dependen de centrales hidroeléctricas para satis#acer el consumo energético de su población. La energía producida por una central hidroeléctrica abarca gran parte de las necesidades de estas poblaciones, siempre y cuando el caudal de agua sea apropiado para la sustentación y demanda de las mismas. La #ina #inalilidad dad de este este trab trabaj ajo o de grado grado es real realiz izar ar una una epos eposic ició ión n demostrativ demostrativa a por medio de un modelo a escala de una central central hidroeléctrica hidroeléctrica a los estudiantes de : to a"o ;<= de la 5.- >?6uestra 0e"ora de Lourdes??, debido al poco conocimiento de dicho tema, lo $ue es alarmante ya $ue es la principal #uente de energía en nuestro país, por tanto $ueremos ampliar dicho conocimiento acerca de este importante modo de generar energía8 demo demost strá rándo ndole less la tran trans# s#orm ormaci ación ón de la ener energí gía a hidrá hidrául ulic ica a en energ energía ía eléct eléctri rica. ca. 0ien 0iendo do así así la prese present nte e situ situaci ación ón,, @0e @0e pued puede e logra lograrr un mejo mejor r aprendizaje por parte de los alumnos de :to a"o sección >?
A
>?6u >?6ues estr tra a 0e"o 0e"ora ra de Lour Lourde des? s??? por por medi medio o de un sist sistem ema a diná dinámi mico co de ense"anzaB
Objetivo de Investigacin Objetivo !eneral /emostrar la trans#ormación de la #uerza hidráulica en energía eléctrica
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mediante simulación en modelo a escala.
Objetivos Es"ec#$icos
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%&sti$icacin e Im"ortancia -l modelo de la central hidroeléctrica comprende distintos grados de di#icultad, sin embargo, el conocimiento acerca del tema se lograra como resultado al #inal del proyecto será satis#actorio, además el aprendizaje y técnicas $ue obtendremos sobre la construcción de ma$uetas.
'actibilidad Rec&rsos (&manos 1utoresD 0uárez, %uan y 7i"ango, Cictoria. 7ro#esora de metodologíaD Earcía,
:
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1sesoresD Ing. /ouglas,
Rec&rsos Econmicos -l e$uipo de investigación posee los recursos necesarios re$ueridos para la obtención de los materiales.
Rec&rsos Materiales 7apel de periódico, tabla de enchapado, pinturas en aerosol, bomba de agua, cables, bombillos leds, yeso, envases, cartón de Gilo, áreas verdes arti#iciales, alambre, anime, pinturas al #rio, pegamento para tuberías, silicón, pega blanca, marcadores, juego geométrico, malla de gallinero, paletas de madera, pega loGa.
Rec&rsos Instit&cionales ?6uestra 0e"ora de Lourdes??
)imitaciones 7resentar alg9n tipo de di#icultad para la obtención de los materiales para la
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central hidroeléctrica. 7osiblemente la aparición de #allos en la circulación del agua a través de la •
central y el río. Inconvenientes re#erentes a la ad$uisición de recursos para presentar la •
charla.
MARCO TEÓRICO Antecedentes 7ro#. 0ebastián edina ()!!!+ ;7royecto de 0imulación de una Represa 3idroeléctrica=, realizada en la -scuela de 0istemas, como un proyecto de #in de curso de 0imulación, donde se plantea simular, usando el motor de simulación continua del so#tHare 1R-61, la generación de electricidad en una central hidroeléctrica. r. Eonzáles y el Ing. -rnesto ora ()!!:+ ;'ptimización del consumo de la energía hidroeléctrica almacenada en los embalses $ue con#orman el 0istema de 7otencia 'ccidental=. 7royecto de Erado elaborado en la -scuela de -léctrica, el cual trata sobre la implementación de un sistema $ue permite el control de la energía hidroeléctrica almacenada en los embalses del 0istema de 7otencia del 'ccidente del país. Jarla 7atricia Ramírez 1raujo ()!!+ ;odelado y 0imulación de una
*ases Tericas Energ#a (idroel+ctrica La energía es a$uella a la $ue se le relaciona ;la capacidad de realizar trabajo= Lehrman (4MA+, 3ierrezuelo y ontero (4**+ o lograr la trans#ormación de algo, es importante resaltar $ue la energía no puede ser creada ni destruida (7rimera Ley de la termodinámica+ no obstante podemos
N
re#erir a la energía como una magnitud abstracta $ue está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y $ue permanece invariable con el tiempo. La energía y no la materia es la sustancia del mundo #ísico, oltzmann (4*N+. 0e llega a se"alar $ue el concepto de energía es consecuencia de otros conceptos (#uerza, movimiento+ o leyes, manteniendo la idea histórica de su aparición a partir del concepto de Cis Civa, 3olton (4*N+. -n la vida actual eisten diversas maneras de producir energía8 la energía hidroeléctrica es una de esas maneras. -sta energía renovable es a$uella $ue genera electricidad como consecuencia de la energía potencial del agua en movimiento la cual es aprovechada, ;
Or#genes de la energ#a ,idroel+ctrica
M
0eg9n %osé &orres 'bleas ()!!*+ el origen de su tecni#icación nos sit9a en los tiempos del Imperio Romano8 en esta época #ue cuando el hombre empezó a aprovechar una gran parte de los recursos $ue el agua le podía proporcionar. La canalizó, la elevó mediante sistemas de bombeo por encima de su nivel natural, eplotó cauces subterráneos y la transportó a di#erentes lugares en los cuales carecían de ella mediante acueductos. -l tiempo pasó y se inició el uso generalizado de la rueda hidráulica, conocida por el hombre hace !!! a"os. Los antiguos romanos, griegos, incluso el pueblo sumerio utilizaban este tipo de ruedas para mover el agua en los molinos. 0in embargo, la posibilidad de emplear esclavos y animales de carga retrasó su aplicación generalizada hasta el siglo 2II. 0e utilizaron dos tipos de ruedas hidráulicas las denominadas horizontales o romanas con el eje horizontal y $ue #ueron las empleadas en las #errerías y en los batanes y las verticales o griegas más empleadas en el movimiento de los molinos harineros pues la transmisión del movimiento se hace de #orma directa sin recurrir a mecanismos de engranajes. Los árabes, verdaderos maestros en el manejo del agua, también usaron las ruedas en in#inidad de aplicaciones, pero #ue durante la -dad edia cuando este ingenioso mecanismo se etendió de una gran #orma a la mayor parte de los o#icios conocidos como son tejedores, molinero, pisador, #orjador de metales etc. -n esta época las grandes ruedas hidráulicas de madera desarrollaban una potencia de cincuenta caballos. Las ruedas liberaron al hombre de las tareas más duras del trabajo bruto e in#luyó en una reducción de la mano de obra. La energía hidroeléctrica debe su mayor desarrollo al ingeniero civil británico (%ohn 0meaton+, $ue construyó por vez primera grandes ruedas hidráulicas de hierro colado. -n 4M presentó ante la Royal 0ociety de Londres un tratado tituladoD
natural del agua y el viento. Realizó importantes estudios y mediciones rigurosas dándose cuenta de $ue la causa principal del derroche de la energía del agua $ue acciona la rueda es el cho$ue sobre las palas y para aumentar la e#iciencia de las ruedas se debía reducir lo más posible el desnivel $ue el agua recorre en la caída. La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial. Impulsó las industrias tetiles y del cuero y los talleres de construcción de má$uinas a principios del siglo 2I2. 1un$ue las má$uinas de vapor ya estaban per#eccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satis#actoria como combustible. La energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales $ue se crearon en -uropa y 1mérica hasta la construcción de canales a mediados del siglo 2I2, $ue proporcionaron carbón a bajo precio. Las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas hidráulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La construcción de grandes presas de contención todavía no era posible, el bajo caudal de agua en el verano y el oto"o unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por má$uinas de vapor. La energía hidráulica se utilizó por primera vez para obtener electricidad en 4**), mediante una rueda sobre el río Oo en Fisconsin 501, lo cual constituye la primera central hidroeléctrica del mundo. /os a"os después del descubrimiento de -dison. La energía hidroeléctrica se desarrolló considerablemente a partir de a$uel momento, tanto $ue en la actualidad se pueden encontrar plantas $ue generan desde pocos Gilovatios para viviendas aisladas, hasta miles de megavatios para abastecer grandes poblaciones. -l desarrollo del generador eléctrico, el per#eccionamiento de la turbina hidráulica y la gran demanda de electricidad a principios del siglo 22, provocaron el impulsó del uso y la utilización de la energía hidráulica.
-n 4)!, las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo 22. -l agua se transporta por unos conductos, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el #lujo de agua a la demanda de electricidad. La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo 22. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. -l caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. -l agua se transporta por tuberías #orzadas, a las turbinas. 1demás de las centrales situadas en presas de contención, $ue dependen del embalse de grandes cantidades de agua, eisten algunas centrales $ue se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uni#orme. -stas instalaciones reciben el nombre de agua #luente. 5na de ellas está en las
Centrales (idroel+ctricas 5na
convertirla en energía eléctrica. Las
)as Centrales ,idroel+ctricas "&eden ser clasi$icadas seg-n s&. P
0eg-n s& r+gimen de $l&jo Centrales de ag&a $l&1enteD &ambién denominadas centrales de #ilo de agua o de pasada, utilizan parte del #lujo de un río para generar energía eléctrica. 'peran en #orma continua por$ue no tienen capacidad para almacenar agua, no disponen de embalse. &urbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. -n estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el río tiene una pendiente #uerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja.
Centrales de Embalse. -s el tipo más #recuente de central hidroeléctrica. 5tilizan un embalse para reservar agua e ir graduando el agua $ue pasa por la turbina. -s posible generar energía durante todo el a"o si se dispone de reservas su#icientes. Re$uieren de inversión mayor. 0eg9n la capacidad del embalse puede ser de pasada, de regulación semanal, mensual, anual, bianual, $uin$uenal, etc.
0eg-n s& alt&ra de ca#da del ag&a
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Centrales de alta "resin. ue corresponden a centrales de más de )!! m de caída del agua, por lo $ue utilizan turbinas tipo pelton.
Centrales de media "resin. 0on las centrales con caída del agua de )! a )!! m, siendo dominante el uso de turbinas Orancis, aun$ue también se puedan usar Japlan.
Centrales de baja "resin. ue corresponden a centrales con desniveles de agua en torno a )! m, siendo usadas las turbinas Japlan y ulbo.
Centrales de m&1 baja "resin. 0on centrales correspondientes con nuevas tecnologías, pues llega un momento en el cual las turbinas Japlan no son aptas para tan poco desnivel $ue suelen situarse por debajo de los : m.
Partes de &na Central (idroel+ctrica 0eg9n -lsa &. ()!!+ las partes de una central hidroeléctrica comprende8 Ouente de abastecimiento, las obras de conducción, la sala de má$uinas y las subestación.
'&ente de abastecimiento R#o -l río es el principal componente de una central hidroeléctrica, ya $ue depende de este la ad$uisición de la energía $ue se aprovecha de la potencia y cinética del agua $ue lo compone, 7i"ango ()!4+. -l embalse constituye la parte adecuada para construir la represa en el río.
Presa -s el primer elemento $ue encontramos en una central hidroeléctrica, ;es una barrera #abricada de piedra, hormigón o materiales sueltos, $ue se construye habitualmente en una cerrada o des#iladero sobre un rio o arroyo=, ilano (4*M+. -sta se encarga de contener el agua de un río y almacenarla en un embalse, -nel ()!4:+, para elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante
canalizaciones
de
riego,
para
su
aprovechamiento
en
abastecimiento o regadío, laminación de avenidas o para producción de energía mecánica. 4)
Ti"os de "resa seg-n s& estr&ct&ra Presa de !ravedad /epende por completo de su propio peso para su estabilidad, es decir, las presas de gravedad son presas $ue resisten al empuje horizontal de agua totalmente con su peso propio. 0u per#il es en esencia triangular, para asegurar estabilidad y evitar es#uerzos ecesivos en la presa o su cimentación, 3ill ()!!4+.
Presa de Arco sim"le -s a$uella en la $ue su propia #orma es la encargada de resistir el empuje del agua, ilano (4*M+.
Presa de *veda 0eg9n Samora 7arra (4M+ también se conoce como presa de doble curvatura, puesto $ue tienen una doble curvatura en direcciones vertical y horizontal.
Presa de Arco2!ravedad -sta re9ne las características de las presas de arco y de las presas de gravedad, Ciedma Robles (4M+. &iene #orma curva para dirigir la mayor parte del es#uerzo contra las paredes de un ca"ón o un valle, $ue sirven de apoyo al arco de la presa, ilano (4*M+.
Presa2P&ente
Presa de Contra$&erte o Aligerada 0eg9n 3ill ()!!4+ el concepto estructural de las presas de contra#uerte consiste en un paramento continuo aguas arriba soportando intervalos regulares por u contra#uerte aguas abajo. -n otras palabras en las presas de contra#uerte la cara de la presa está sostenida por un conjunto de soportes
4A
$ue re#uerzan la presa en el lado de aguas abajo. Las presas de contra#uerte pueden tomar muchas #ormas8 la cara puede ser plana o curva.
Presa de *veda M-lti"le 0e conoce como presa de bóveda m9ltiple a toda presa de contra#uertes con pantallas entre los mismos en #orma de arco o bóveda, Eastón Latessa ()!!4+. 0eg9n %oa$uín /ies ()!!4+ las presas de bóvedas m9ltiples se han clasi#icado habitualmente en tres grandes gruposD presas de arcos m9ltiples con pe$ue"as separaciones entre contra#uertes (macizos o en pantalla doble+, presas de arcos m9ltiples con importantes separaciones entre contra#uertes, y presas de bóvedas (c9pulas+ m9ltiples.
0eg-n s&s materiales Presas de (ormign 0on las más utilizadas en los países desarrollados ya $ue con éste material se pueden elaborar construcciones más estables y duraderas. Las tres premisas principales $ue determinan la caracterización de los hormigones en masa utilizados en la construcción de presas sonD durabilidad, impermeabilidad y economía. -videntemente la resistencia es otro #actor a considerar, si bien, el cumplimiento de los anteriores, lleva en general asociado unas resistencias mínimas iguales o superiores a las re$ueridas en hormigones de presa, %osé 1bascal ()!4A+.
Presas de materiales s&eltos 0on las presas en las cuales los materiales son provistos por la naturaleza no su#ren ning9n proceso $uímico de trans#ormación, siendo tratados y colocados mediante procedimientos de compactación propios de la mecánica de suelos. -n su composición intervienen, piedras, gravas, arenas, limos y arcillas, siendo denominadas como presas de escollera cuando más del !T de material está compuesto por piedra y presas de tierra cuando son materiales de granulometrías más pe$ue"as, OranGiln /. Roosevelt ()!!N+. 4:
Presas de Enrrocamiento con cara de (ormign 0eg9n ilano (4*M+ este tipo de presas en ocasiones es clasi#icada entre las de materiales sueltos8 pero su #orma de ejecución y su trabajo estructural son di#erentes.
Obras de cond&ccin Canal -s una obra de conducción a cielo abierto. Eeneralmente se ubica en la zona comprendida entre el río y el embalse, -lsa &. ()!!+.
T-nel -s un tramo de conducción, usualmente de gran longitud, ubicado dentro de una monta"a, -lsa &. ()!!+.
T&ber#a $or3ada -s la $ue lleva el agua a presión desde el canal o embalse hasta la entrada de la turbina.
C,imeneas de e/&ilibrio 0eg9n -nel ()!4:+ son unos pozos de presión de las turbinas $ue se utilizan para evitar el llamado >?golpe de ariete??.
Tan/&e de oscilacin -s una estructura de protección de las obras hidráulicas, comprende el t9nel la tubería de presión y las turbinas, -lsa &. ()!!+.
0ala de m4/&inas 0eg9n Ramírez 1raujo ()!!+ es el edi#icio o conjunto de edi#icios donde se instalan los grupos de generadores de energía eléctrica8 puede ser eterior o subterráneo y posee generalmente dos niveles $ue son la planta o piso de generadores y planta baja o piso de turbinas. -n el piso de generadores se encuentran estos aparatos con sus reguladores de velocidad y en la parte superior de éste nivel se instala generalmente una gr9a viajera $ue se utiliza durante el montaje y para hacer 4
reparaciones, tanto de los generadores como de los rodetes, por esta razón el techo de la casa de má$uinas debe ser su#icientemente alto para $ue la gr9a pueda transportar libremente los rotores o los rodetes por encima de los $ue están ya colocados. -n el piso de las turbinas se encuentra la espiral de alimentación, el distribuidor y el rodete de las má$uinas. Las dimensiones de la casa de las má$uinas están estrechamente relacionadas con el tipo de turbina a utilizar. /e ésta manera la cimentación y la superestructura de la casa de má$uinas contiene la turbina hidráulica, el generador, el sistema regulador, los conductores de agua, incluido el tubo de aspiración, los sótanos, los pasadizos de acceso a la carcasa, el tubo de aspiración y algunas veces la válvula de la tubería de carga. Los trans#ormadores e interruptores se encuentran en la casa de má$uinas sobre el techado o en la cubierta construida sobre una etensión del tubo de aspiración.
T&rbina -s una turbo má$uina motora hidráulica, $ue aprovecha la energía de un #luido $ue pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación $ue, trans#erido mediante un eje, mueve directamente una má$uina o bien un generador $ue trans#orma la energía mecánica en eléctrica, ilano (4*M+. -isten tres tipos de turbinas más utilizadas actualmente8 Orancis, Japlan y 7elton.
T&rbina de reaccin 'rancis -s radial centrípeta, con tubo de aspiración8 el rodete es de #ácil acceso, por lo $ue es muy práctica, Oernández /íez ()!!:+.
T&rbina de reaccin 5a"lan Las palas del rodete tienen #orma de hélice8 se emplea en saltos de pe$ue"a altura, obteniéndose con ella elevados rendimientos, siendo las palas orientables lo $ue implica paso variable. 0i las palas son #ijas, se denominan turbinas hélices, Oernández /íez ()!!:+.
T&rbina de accin Pelton 4N
-s tangencial, y la más utilizada para grandes saltos, Oernández /íez ()!!:+.
!enerador -s una má$uina rotativa $ue trans#orma energía mecánica en energía eléctrica, -nel ()!4:+.
Aliviaderos &odas las centrales hidroeléctricas disponen de dispositivos $ue permiten el paso del agua desde el embalse hasta el cauce del río, aguas abajo, para evitar el peligro por desbordamiento $ue podrían ocasionar las crecidas. 0eg9n %osé Civas ()!4!+ Las compuertas y válvulas son los elementos $ue permiten regular y controlar los niveles del embalse.
0&bestacin Trans$ormadores 0on el e$uipo $ue se encarga de convertir la corriente de baja tensión en una corriente de alta tensión y disminuir la intensidad de la corriente eléctrica. /e este modo, se pierde menos energía en su transporte, %osé Civas ()!4!+6
)#neas el+ctricas La electricidad producida se transporta por cables de alta tensión a las estaciones de distribución, donde se reduce la tensión mediante trans#ormadores hasta niveles adecuados para los usuarios, %osé Civas ()!4!+.
Com"lementos a "arte Rebosaderos -lementos $ue permiten liberar parte del agua $ue es retenida sin $ue pase por la sala de má$uinas, -nel ()!4:+.
Destr&ctores de energ#a 0e utilizan para evitar $ue la energía $ue posee el agua $ue cae desde los salientes de una presa de gran altura produzca, al chocar contra el suelo, grandes erosiones en el terreno, -nel ()!4:+. 4M
De$inicin de t+rminos Energ#a.
Termodin4mica. 7arte de la #ísica $ue estudia la acción mecánica del calor y las restantes #ormas de energía
Magnit&d. 7ropiedad de los cuerpos $ue puede ser medida, como el tama"o, el peso o la etensión.
Din4mico7 din4mica. ue implica movimiento o lo produce. Electricidad. Oorma de energía $ue produce e#ectos luminosos, mecánicos, calorí#icos, $uímicos, etc., y $ue se debe a la separación o movimiento de los electrones $ue #orman los átomos.
Renovable. es un recurso natural $ue se puede restaurar por procesos naturales a una velocidad superior a la del consumo por los seres humanos.
Potencial. Ouerza o poder del $ue se dispone para lograr un #in. Ca&ce.
'&er3a motri3. es la #uerza $ue puede transmitir un medio a un objeto Rotor. 7ieza de una má$uina electromagnética o de una turbina $ue gira dentro de un elemento #ijo.
Orogra$#a. 7arte de la geogra#ía #ísica $ue se encarga del estudio, descripción y representación del relieve terrestre.
Molino. 5n molino es un arte#acto o má$uina $ue sirve para moler utilizando una energíaD la #uerza del viento o del agua, un motor térmico o uno eléctrico.
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'errer#a. era una antigua instalación sider9rgica en la $ue se trans#ormaba el mineral de hierro en metal.
*at4n. un batán es una má$uina destinada a trans#ormar unos tejidos abiertos en otros más tupidos.
4
MARCO METODO)Ó!ICO Ti"o de Investigacin >?La investigación eplicativa se encarga de buscar el por$ué de los hechos mediante el establecimiento de relaciones causaKe#ecto??Oidias E. 1rias ()!4)+ /e igual manera, 3ernández, Oernández y aptista ()!!N+ consideran $ue la investigación eplicativa va más allá de la descripción de #enómenos es decir están completamente dirigidos a responder a las causas de los eventos y #enómenos #ísicos o sociales. -l tipo de investigación es eplicativo ya $ue eiste una relación causaK e#ecto entre la eposición con simulación a escala de la central hidroeléctrica y el aprendizaje retenido por parte de los alumnos. -ste tipo de investigación trata del objeto, hecho o #enómeno $ue en este caso es la energía hidroeléctrica, y esta es la $ue genera la pregunta sobre el conocimiento de los estudiantes.
Dise8o de Investigacin 0eg9n 0abino ()!!)+ el dise8o de cam"o >? se basa en in#ormación o datos primarios, obtenidos directamente de la realidad??. 7osteriormente 1rias ()!!N+ dice $ue el dise"o de campo >?consiste en la recopilación de datos directamente de los sujetos investigados, o de la realidad donde ocurren los hechos??. La investigación realizada es de campo puesto $ue, de datos primarios se basó la misma, siendo así desarrollada dentro de la institución para aumentar de manera creativa el aprendizaje.
0istema de Variables
)!
0eg9n Ramírez (4+ plantea $ue una variable esD >?la representación característica $ue puede variar entre individuos y presentan di#erentes valores??. -ntonces, una variable es una cualidad susceptible de su#rir cambios (característica $ue varía+.
Variable Inde"endiente 0e re#iere a >?a$uella donde el investigador puede manipular ciertos e#ectos8 en otras palabras supone la causa del #enómeno estudiado?? (Ibid, p.+ La variable independiente $ue se presenta en este trabajo de investigación es el modelo a escala constituida por las partes de una central hidroeléctrica y un área residencial.
Variable De"endiente Implica >?el e#ecto producido por la variable independiente, es decir representa lo $ue se $uiere determinar en #orma directa en la investigación?? (Ibid, p.N!+. La variable dependiente $ue se presenta constituye al nivel conocimiento sobre la energía hidroeléctrica de los 4) alumnos de :to a"o sección >??6uestra 0e"ora de Lourdes??.
Poblacin 1 M&estra Poblacin 0abino ()!!)+ de#ine la población como >?el conjunto universal de todos los elementos a $ue se re#iere el dominio del discurso de la lógica??. 3urtado ()!!!+ >?la población está constituida por el conjunto de seres en los cuales se va a estudiar el evento, y $ue además comparten como características comunes, los criterios de inclusión??. )4
1demás, incluimos a 7arra ()!!N+ el cual plantea $ue >?una población es un conjunto integrado por todas las mediciones u observaciones del universo de interés de la investigación, por lo cual puede ser #inito o in#inito?? La población $ue presenta este trabajo de investigación, son los )N alumnos de :to a"o sección >??6uestra 0e"ora de Lourdes??.
M&estra 0abino ()!!)+ de#ine la muestra como >?parte del universo, objetivo $ue esté especí#icamente en el tiempo y en el espacio por el investigador??. alestrini ()!!N+ se"ala $ue >?una muestra es una parte representativa de una población, cuyas características deben producirse en ella, lo más eactamente posible??. /e arrera ()!!*+, se"ala $ue la muestra se realiza cuando la población es tan grande e inaccesible $ue no se puede estudiar toda, entonces el investigador tendrá la posibilidad de seleccionar una muestra. -n esta investigación se presenta como muestra a 4) alumnos del :to a"o sección >??6uestra 0e"ora de Lourdes??.
T+cnicas e instr&mentos de recoleccin de datos Las técnicas utilizadas en este trabajo de investigación constituyeron un sistema dinámico de aprendizaje (ma$ueta+ además la presentación por medio de una eposición con diapositiva, y, los instrumentos de recolección de datos lo con#orman las encuestas, diapositiva, cámara #otográ#ica, y por supuesto la ma$ueta de la central hidroeléctrica.
Procedimientos
))
7ara el presente trabajo de tesis se construyó un modelo a escala de una central hidroeléctrica $ue se utilizó para la eposición a los alumnos de :to a"o >?c??, donde se inició con el re$uerimiento de los materiales necesarios para su elaboración, posteriormente sobre una tabla de enchapado se armó el es$ueleto de la central hidroeléctrica comenzando por las monta"as embalse y presa tomando en cuenta el sistema interno para la circulación del agua. -l modelo a escala constituyó la central hidroeléctrica (embalse, presa, casa de má$uinas, subestación+ y un área residencial para hacer constar el #uncionamiento de tal energía en las casas. 0e realizaron detalles de pintura y algunos ajustes para posteriormente acordar la #echa de presentación, donde, consultamos en dirección y obtuvimos como respuesta $ue la eposición seria el día 4! de abrilU)!4. 7ara eponer se necesitaría el proyector de diapositiva y el salón m9ltiple libre, por ello se le comunicó al pro#esor -duardo y a la encargada de los recursos audiovisuales. Oinalmente se realizó la charla el día propuesto a los alumnos de :to a"o >?
)A
AN9)I0I0 DE RE0U)TADO0 An4lisis e inter"retacin de res<ados La in#ormación recopilada se analizó mediante una tabulación manual8 se eaminó la in#ormación obtenida $ue conllevó a la interpretación de resultados de tal manera $ue dicha in#ormación se presenta en #orma ordenada y resumida en grá#icos estadísticos de porcentaje. 7or tanto obtuvimos $ueD P /e la primera encuesta denotamos $ue los 4) alumnos de :to a"o >??5.- 6uestra 0e"ora de Lourdes?? tenían poco conocimiento sobre la energía hidroeléctrica, centrales hidroeléctricas, y demás temas relacionados a este tipo de energía renovable. Los porcentajes #ueron los siguientesD un ),4NT de los alumnos respondieron positivamente a tales preguntas, el N:,*T lo cual es un alto porcentaje respondió negativamente, y la tercera opción la cual era un >?tal vez?? obtuvo como porcentaje y además el más bajo un N,)T. P /e la segunda encuesta obtuvimos tales respuestas8 un AA,AAT respondió a#irmando, el :M,4T respondió negando, y un 4*,MT respondió >?tal vez??. P ?0í?? aumentó un :,4MT, la opción >?6o?? a di#erencia disminuyó un 4N,NMT y por 9ltimo la opción >?tal vez?? aumentó un 4),T.
!r4$ico : Di$erencia entre la energ#a el+ctrica 1 energ#a ,idr4&lica
):
17% 33% Sí No Tal Vez
50%
-n el grá#ico n9mero uno un interesante porcentaje de AA,AAT conoce cuál es la di#erencia entre la energía eléctrica y la energía hidráulica lo cual es bueno ya $ue se esperaba un menor porcentaje. -l 4N,NNT tal vez la sabrían, más el !T no conoce la di#erencia entre estas.
!r4$ico ; (istoria de la energ#a ,idroel+ctrica 25% Sí No
75%
Tal Vez
-n el grá#ico n9mero dos se encuentra $ue un MT no conoce la historia de la energía, orígenes y demás proveniencias mientras $ue el )T sí.
!r4$ico < '&ncionamiento de &na central ,idroel+ctrica
)
33% Sí No
67%
Tal Vez
-l grá#ico tercero demuestra $ue los alumnos del NN,NNT no conocen cómo #unciona una central hidroeléctrica, lo cual no es bueno ya $ue son conceptos algo básicos. -l otro AA,AAT si tiene conocimientos acerca de su #uncionamiento.
!r4$ico = Partes de &na central ,idroel+ctrica 8%
25% Sí No
67%
Tal Vez
-l cuarto grá#ico demuestra $ue las partes de una central hidroeléctrica las conoce un )T de los alumnos entrevistados, un *,AAT tal vez la saben, es decir tal vez conozcan una $ue otra, y por 9ltimo el NN,NNT restante no conoce absolutamente nada sobre las partes de centrales hidroeléctricas. !r4$ico > Investigacin sobre el tema
)N
8%
50%
42%
Sí No Tal Vez
-l siguiente grá#ico presenta $ue los 4) alumnos entrevistados el *,AAT respondió $ue seguirían investigando este tema, $uiere decir $ue estos alumnos están interesados en y están dispuestos a averiguar más a #ondo sus orígenes. -l !T respondió con un tal vez, aun$ue no es de manera segura, tienen algo de atención hacia la energía hidroeléctrica. -l :4,NNT restante no $uiere seguir investigando sobre este tema.
!r4$ico ? Energ#a renovable 8%
Sí No 92%
Tal Vez
-l seto grá#ico muestra $ue positivamente respondió un 4,NNT de los estudiantes ya $ue estos creen $ue la energía hidroeléctrica es una buena #uente de energía renovable mientras $ue el *,AAT no lo cree así. !r4$ico @ Conocimiento alcan3ado "ara res"onder sobre tal energ#a
)M
17%
25% Sí No Tal Vez
58%
0e les preguntó a los alumnos de :to >?c?? si sabrían responder en cual$uier circunstancia sobre la energía hidroeléctrica luego de haber escuchado la charla, entonces, este séptimo grá#ico aclara $ue el )T respondió $ue sí, este porcentaje de alumnos se sabrían de#ender ante cual$uier situación con preguntas re#erentes a la energía hidroeléctrica. -l 4N,NNT respondieron $ue tal vez sabrían responder ante tales preguntas y el *,AAT no sabrían $ue decir.
!r4$ico Ins"iracin "ara crear &n sistema ,idr4&lico 8%
8%
Sí No
83%
Tal Vez
-n el grá#ico n9mero ocho se encontró $ue un *,AAT al escuchar la charla se inspiró para en alg9n momento idear un sistema hidráulico, lo $ue es bueno por$ue este pe$ue"o porcentaje de alumnos pueden tener gran potencial y crear sistemas para el #uturo, el mismo porcentaje para los $ue tal vez lo harían y el *A,AAT no.
)*
!r4$ico B Porcentaje general de la "rimera enc&esta
6%
29% Sí No
65%
Tal Vez
-n éste grá#ico se demostró $ue el porcentaje de alumnos $ue no tienen el conocimiento necesario se encuentra en una gran cantidad.
!r4$ico : Porcentaje general de la seg&nda enc&esta
)
19% 33% Sí No
48%
Tal Vez
-n el décimo grá#ico se puede decir $ue un AA,AAT del conocimiento es un buen porcentaje, el :M,4T no conoce y el restante de 4*,MT tal vez.
!r4$ico :: Com"aracin de "orcentajes
A!
70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00%
Sí
10.00%
No
0.00%
Tal Vez
-ste grá#ico presenta $ue los cambios entre la primera encuesta y la segunda encuesta son signi#icativos ya $ue para la respuesta >?0í?? hubo un aumento del :,4MT, la segunda opción >?6o??, disminuyó con un buen porcentaje de 4N,NMT, y el >?tal vez?? aumentó un 4),T.
Concl&siones 1 Recomendaciones A4
Concl&siones Luego de las comparaciones de los resultados de las encuestas podemos concluir $ue al eponer la demostracin de la trans$ormacin de la $&er3a
,idr4&lica en energ#a el+ctrica mediante sim&lacin en modelo a escala a los 4) alumnos de :to a"o sección >?
Recomendaciones Cariar las técnicas de estudio y amoldarlas a los estudiantes es una buena opción para métodos de conocimiento más prácticos. Las nuevas #ormas de ense"anza $ue se le pueden brindar a los estudiantes crean un mundo de imaginación donde la monotonía no tiene espacio y el aprendizaje se convierte en eperiencia inolvidable para retenerlo durante mucho más tiempo a di#erencia de una ense"anza #ormal. 0e pueden incentivar a los estudiantes para crear sistemas hidráulicos, donde una buena idea puede llegar a resolver un problema com9n.
*ibliogra$#a Re$erencias Electrnicas6
A)
1rriaza 1lejandro (4*+ 7artes de una
()!4A+
7resas
de
3ormigón
disponible
enDhttpsDUUHHH.ieca.esU5ploadsUdocsU7resas.pd# V
1lva
()!!M+
&ubería
#orzada
enDhttpDUUes.scribd.comUdocU4AM*N4*AUtuberiaK#orzadaXscribd
disponible V
)!4U!:U44W arrios 1 ()!!M+ 'rígenes de la energía hidroeléctrica disponible enDhttpDUUHHH.ambientum.comUrevistaU)!!4Y)MU)!!4Y)MY-6-REI1U3I/R'L <&34.htm V
1lomá
()!!M+.
-nergía
disponible
enDhttpDUUes.HiGipedia.orgUHiGiU-nergT
.
()!!!+.
-nergía
3idroeléctrica
disponible
enDhttpDUU#luidos.eia.edu.coUhidraulicaUarticulosesUhistoriaUgeneracionUgeneraci on.htm V
%oa$uín
()!!4+
7resas
de
óveda
m9ltiple
disponible
enDhttpsDUUbooGs.google.co.veUbooGsB idZL1v#IF%Lb2H<[pgZ7&4AA[lpgZ7&4AA[d$Zpresas\de\boveda\multiple [sourceZbl[otsZNjFhRAlA2j[sigZ&$sz$%5GSG/HjEvCJa03*L)uzI[hlZes [saZ2[eiZyv-iCeaE3onLs120Q/g/1[vedZ!
Oernández
()!!:+
&urbinas
disponible
enDhttpDUU#iles.p#ernandezdiez.esU&urbinasU3idraulicasU7/OsU!4&urb.3idr.pd# V
Roosevelt
()!!N+.
7resas
de
materiales
sueltos
enDhttpDUUHHH.orsep.gob.arUpresasKmaterialesKsueltos.php )!4U!:U!NW
AA
disponible V
-nel
()!4:+.
7artes
de
una
central
hidroeléctrica
disponible
enDhttpDUUHHH.endesaeduca.comU-ndesaYeducaUrecursosK interactivosUproduccionKdeKelectricidadUi.KlasKcentralesKhidroelectricas V
-.
(4!K!AK)!4!+
Eeneración
3idroeléctrica
disponible
enD
httpsDUUHHH.youtube.comUHatchBvZ$hNQu4:g V
()!!4+
7resa
de
contra#uertes
disponible
enDhttpDUU#luidos.eia.adu.coUpresasUtiposYpresaUpaginasUpYcontra#uerte.htm V
()!!4+
7resas
de
gravedad
disponible
enDhttpDUU#luidos.eia.edu.coUpresasUtiposYpresaUpaginasUpYgravedad.htm V
()!!M+.
-nergía
3idráulica
disponible
enDhttpDUUhispagua.cede.esUsitesUde#aultU#ilesUespecialesUenergiaYhidrUYrecur sos.htmX V
Earcía
()!!M+.
-nergía
disponible
enDhttpDUUHHH.monogra#ias.comUtrabajos)UenergiaUenergia.shtmlV
(4*M+
7resa
de
1rco
0imple
disponible
enDhttpDUUes.m.HiGipedia.orgUHiGiURepresa V
1.
()!!+
Leyes
de
6eHton
disponible
enDhttpDUUes.HiGipedia.orgUHiGiULeyesYdeY6eHtonV
A:
Recio
i"arro
()!!N+
La
energía
enDhttpDUUneHton.cnice.mec.esUmaterialesYdidacticosUenergiaU
disponible V
)!4U!AU44W Redondo /iego ()!!+ Ouncionamiento de una central hidroeléctrica disponible enD httpDUUtecnologianivel).blogspot.comU)!4)U!UcomoK#uncionaK unaKcentral.html V
'bleas
()!44+
-nergía
3idroeléctrica
disponible
enDhttpDUUhidroenergia.netUinde.phpB optionZcomYcontent[vieHZarticle[idZ)N*Di$ueKesKlaKenergiaK hidroelectrica[catidZADabcKdeKlasKhidroelectricas[ItemidZNM
V
)!4U!AU44W &orres 'bleas ()!!*+ 'rígenes de la energía hidroeléctrica disponible enDhttpDUUhidroenergia.netUinde.phpB optionZcomYcontent[vieHZarticle[idZNDicualKesKlaKprimeraKplantaK hidroelectricaKdelKmundo[catidZ)*DisabiasK$ue[ItemidZ
V
)!4U!:U4)W &ovar -lsa ()!!+ 7artes de una central hidroeléctrica disponible enDhttpsDUUespanol.ansHers.yahoo.comU$uestionUindeB $idZ)!!!N!*4!!N)*114M V
()!!+.
-nergías
Renovables
enDhttpDUUtHenergy.comUenergíasUenergíasKrenovables
disponibles V
)!4U!AU44W Civas %osé ()!4!+ -lementos de una central hidroeléctrica disponible enD httpDUUHHH.ecovive.comUelementosKprincipalesKdeKunaKcentralKhidroelectrica V
Caldés 'rlandoK QorG
Samora 7arra, Ciedma Robles (4M+
AN
Aneos Aneo A Estr&ct&ra de la ma/&eta
a$ueta de la central hidroeléctrica durante su elaboración. 0e encuentra su estructura armada pero con muchos detalles #altantes.
Aneo * Casa corres"ondiente al 4rea residencial
5na de las casas a9n sin pintar correspondiente al área residencial.
Aneo C 9rea Residencial AM
]rea Residencial de la ma$ueta
al
pie
monta"a
de
la
de
la
central
hidroeléctrica con sus casas respectivamente pintadas.
Aneo D Ma/&eta terminada
a$ueta de la central hidroeléctrica lista para la presentación de la charla.
Aneo E Presentacin de la c,arla
A*
Aneo '
7resentación de la charla sobre la energía hidroeléctrica a los alumnos de :to a"o sección >?
Aneo ! Primera Enc&esta /emostración de la trans#ormación de la #uerza hidráulica en energía eléctrica mediante
A
simulación en modelo a escala. 4K@
0#
No
Tal Ve3
)K@0abes cuál es el origen de la energía hidroeléctricaB
0#
No
Tal Ve3
AK@0abes cómo #unciona una central hidroeléctricaB
0#
No
Tal Ve3
:K@&ienes conocimiento sobre las partes de una central hidroeléctricaB
0# No Aneo (
Tal Ve3
0eg&nda Enc&esta /emostración de la trans#ormación de la #uerza hidráulica en energía eléctrica mediante simulación en modelo a escala.
4K@0eguirías investigando sobre este temaB
0#
No
Tal Ve3
)K@
0#
No
Tal Ve3
AK@&endrías alg9n apoyo para responder en cual$uier circunstancia sobre la energía hidroeléctricaB
0#
No
Tal Ve3
:K@&e inspirarías para crear un sistema hidráulicoB
0#
:!
No
Tal Ve3
