UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS FACULTAD FACULTA D DE INGENIERA ESCUELA DE MECANICA ELECTRICA
SISTEMAS DE GENERACION PRIMER PARCIAL TAREA PRIMER PARCIAL
NOTA: SI EN ALGÚN CASO CONSIDERAN QUE FALTA UN DATO, INDÍQUENLO Y ASUMAN UN VALOR APROPIADO. 1. A partir d e los sig uientes datos: Potencia máxima = 8,000 8,000 KVA; Potenci a media media = 4,5 4,500 00 KV; Demanda Demanda máxim a = 6,000 6,000 KVA; Potencia i nstalada = 20,000 20,000 kVA; Potenci a de los generadores: A =6,000 KVA y B = 4,000 KVA, ambas con factor de potencia 0.9; Generación anual de cada generador: A = 20,000 20,000 kWh kWh y B = 14,000 14,000 kWh; Número d e horas d e operación d e cada generador: generador: A = 4200 hor as y B = 3900 horas . Determine: a) Factor de carga, b) Factor de demanda, c) Factor de Instalación, d) Utilización Anu al, e) Factor Fact or de Uti lizació li zació n, f) f ) Factor Facto r d e Reserva. 2. Complete el el sigu iente cuadro y luego: 1) Trace la curv a de duración d e caudales. caudales. 2) 2) Calcul Calcule e la energía bajo bajo l a curv a, si H = 100 m, y ηT = 0.8. 3) Calcule la energía no aprovechada si se mantiene todo el año año un c audal ecológ ecológ ico de 0.5 m³/s. 4) 4) Qué Qué caudal debe debe tenerse para para garantizar garantizar un porc entaje de excedencia excedencia de 200 días, días, 5) Calcul Calcule e la potencia de di seño, según el caudal de dis eño después de con siderar el caudal ecológ ico, 6) calcul e la energía energía aprov aprov echable según el caudal de diseño. CAUD CAUDAL, AL, m³/s MAYOR MAYOR 8.0 7.0 6.5 5.5 5.0 4.5 3.0 2.0 1.5 1.0 0.5
No. DE D AS 41 54 61 80 90 100 142 183 215 256 365
% DEL DEL A O
3. Complete el cuadro sigui ente: TURBINA
FLUJO FLUJ O
RANGO RANGO DE RANGO DE DE CAUDALES VELOCIDAD ALTURAS ALT URAS ESPECIFICA
% DE CAUDAL MINIMO
PELTON FRANCIS KAPLAN FLUJO TURGO 4. Escrib a una descri descri pció n sobre los siguientes métodos para la medición de caudales, caudales, con una extensión n o mayor que 5 líneas. líneas. RECIPIENTE FLOTADOR CORRENTOMETRO
CON ESCALA VERTEDERO DESCARGA 5. Complete el cuadro sigui ente de clasificación de presas y embalses: TIPOS DE PRESA
1.
MATARIALES COHERENTES MATERIALES INCOHERENTES PRESAS DE HORMIGON
1.
2.
3.
1.
2.
3.
1.
2.
1.
2.
2.
3.
EMBALSES DE REGULACION 3.
4.
4.
6. Con relación a los pro yectos hidr oeléctrico s, complete el siguiente cuadro agregando los espacios necesarios.
EMBALSE-PRESA CONDUCCCION CASA DE MAQUINAS SUBESTACION LINEA DE
PROYECTOS HIDROELECTRICOS VENTAJAS DESVENTAJAS 1. 2 . … 1. 2. … IMPACTOS AMBIENTALES POSITIVOS NEGATIVOS 1. 2. … 1. 2. …
7. Se tiene un aprovechamiento con un a altura neta de 100 m equipada con un a turbina Francis en mal estado. Existe la posibilidad de utilizar otra turbina, que casi no ha funcionado, cuyas características son: H = 120 m, P = 1000 kW, n = 750 rpm y ηT = 0.90. Calcular: a) qué caudal puede turbi nar en el aprovechamiento, b) cuál s erá la potencia generada y a qué veloci dad deberá trabajar. 8. Seleccio nar una turb ina para una altura neta de 200 m y un caudal de 1.5 m³/s cuy a casa de máquinas está si tuada a 1000 m de altitud; además, ηT = 0.85. 9. Un proyecto h idroeléctr ico ti ene una altura de 150 m y un caudal de diseño de 3.5 m³/s. Determine: a) El tipo de turbina a utilizar, b) Calcule la velocidad de rotación, la velocidad específica y el número de polos, c) compare y explique los resultados si se utiliza uno o dos chorros. 10. Como parte de la evaluación financiera de un proyecto hidroeléctrico se tienen los siguientes datos: Costo de Capital Anual = Q100,000.00, Costo de Operación y Mantenimiento = Q10,000.00, Potencia instalada = 0.7 MW, Utilización de la carga A = 200 kW durante 6 horas diarias y Utilización de la carga B = 300 kW durante 8 horas diarias. Determine: a) El Factor de Planta, b) El cost o unit ario de energía.
11. Calcula la potencia que puede desarrollar un salto de agua de 90 m con un caudal de 6 m³/s. Calcula la potencia útil en kW y en CV que se puede obtener con una turbina de 94 % de rendimiento. 12. Calcul a la energía eléctrica generada por la central anterior si estuviera funcionando un mes sin parar. 13. Calcul a la potencia en kW y en CV de una central hidroeléctrica que tiene dos turbinas con un rendimiento del 90 % sabiendo que el salto de agua es de 50 m y el caudal por cada turbina es de 4000 l/s. 14. Calcul a la energía generada en un mes por la central del ejercicio anterior si funciona 6 horas al día. 15. Una central hidroeléctrica tiene 2,5 Hm de agua embalsada a una altura media de 120 m en relación a la turbina. Halla: a) Energía potencial en J y en kW·h. b) Si el rendimiento de sus instalaciones es del 65%, calcula cuánta energía se produce cada hora si cae un caudal de 2m³/s. 16. Se quiere construir una presa en un río cuyo caudal medio a lo largo del año es de 10 m ³/s. Qué altura mínima debe tener l a presa para poder generar una potencia de 7.500 kW? Cuántas turbinas se puedencolocar en la presa si su caudal de trabajo es de 5 m³/s? Qué potencia desarrolla la central si las turbinastienen un rendimiento del 95 %? 17. Qué potencia teórica en kW se puede generar en una presa con un salto hidráulico de 100 m y un caudal de 3 m³/s? Calcular la potencia útil en kW y en CV que generan 2 turbinas instaladas en ese salto, si cada una tiene un caudal de trabajo de 1 m³/s y un rendimiento del 97 %. 18. En una central hidroeléctrica se sabe que el caudal que atraviesa la turbina es de 5 m³/s, siendo su velocidad de 10 m/s. Calcula la potencia (energía cinética/tiempo) del agua. La turbina está conectada aun alternador que produce electricidad y éste a un transformador. Sabiendo que el rendimiento de la turbina es del 80 %, el del alternador del 80 % y el del transformador del 90 %, calcula la energía efectiva que se obtiene a la salida de l a central. 19. Una central hidroeléctrica tiene un salto de agua de 240 m y una potencia útil de 90 MW con seis turbina idénticas. Si esta central funciona 10 horas diarias durante 9 meses y 4 horas di arias durante 3 meses, calcular: a) El caudal por cada turbina suponiendo que no haya pérdidas b) La energía anual generada en MWh c) Si el rendimiento de las turbinas es del 90%, calcular el caudal por cada urbina 20. El Gran Embalse tiene una capacidad de 56 hm³ de agua y un salto bruto de 140 m. Si posee una potencia instalada de 50 MW y 5 turbinas idénticas, calcular: a) El caudal de cada turbina b) La energía potencial almacenada en cada turbina c) Si el embalse produce una energía media anual de 350 GWh, ¿cuál será el tiempo medio de utilización, en horas, al día de la central? d) Si se quiere producir la misma cantidad de energía eléctrica en una central térmica, ¿Cuántas toneladas de carbón, en TEC, se deberían quemar al día si se tiene un rendimiento de 45%?
