Generación hidroeléctrica 1

GENERACIÓN
HIDROELÉCTRICA
Romeli Barbosa Pool
Miguel Piñeirua Menendez
Introducción
Como la mayor parte de las energías
renovables, la energía extraída del agua para la
generación de electricidad esta indirectamente
vinculada con la energía solar.
Proveé aproximadamente un sexto de la
generación eléctrica mundial y representa el
90% del total de generación a base de energías
renovables.
• Las características
esenciales de una
planta hidroeléctrica
son la cabeza efectiva
(la altura desde la que
cae el agua) y el gasto
volumétrico.
• A grandes rasgos, la
potencia generada es
diez veces el producto
de estos dos factores:
P(kW)= 10 x Q x H
• La cabeza y la potencia
requerida determinan el
tipo de turbina a ser
utilizada en una planta
hidroeléctrica.
• Las turbinas consisten
en un arreglo de álabes
curvos, diseñados para
extraer la mayor
cantidad de energía
posible del flujo de agua
El Recurso
Recursos Mundiales
• Tabla 5.3
Capacidad Mundial
Contribución por País
Itaipú (Paraguay)
• Es la planta
hidroeléctrica más
grande del mundo en
cuanto a capacidad de
generación
• Cuenta con 18 turbinas y
una caída de agua de
220m
• Su capacidad de
generación es de 12.36
GW
Guri (Venezuela)
• Cuenta con 20
generadores
• Tiene una altura de
162m
• Su capacidad de
generación es de 10 GW
• Es la segunda planta en
operación más grande
del mundo después de
Itaipú.
Grand Coulee (EU)
• Es la estructura de
concreto más grande de
Estados Unidos
• Cuenta con 33
generadores distribuidos
en 4 plantas generadoras
• La caída de agua es de
116 m
• Su capacidad es de
6.8 GW
Fuente: Energy Information Administration
Tres Gargantas (China)
• Para 2009, contará con
una capacidad de
18.2 GW
• Cuenta con 26
generadores y una
caída de agua de
181 m
Table 1 Hydropower installed capacity and electricity generation in recent years
fuente: http://www.sp-china.com/powerSources/h.html
BREVIARIO
HISTÓRICO
Los flujos de agua
fueron de los
primeros recursos
utilizados por el
hombre para realizar
trabajo.
La noria fue la
primera máquina en
utilizar la energía del
agua y fue utilizada
desde el año 600 a.c.
Para el año 200 a.c se
utilizaba la energía
extraída del agua en
molinos. Estos
molinos aparecieron
en medio oriente y
después fueron
perfeccionados
durante el imperio
romano.
Durante el siglo XIX, los
decubrimientos hechos
por Faraday sobre
electromagnetismo,
dieron origen a la
primera turbina
generadora de
electricidad, aunque el
desarrollo de esta
tecnología se vio
afectado por la aparición
del carbón como
principal fuente de
energía.
Turbina de Fourneyron
Turbina de Poncelet
Breast Turbine
Overshot Wheel
Turbina Ossberg
TIPOS DE PLANTAS
HIDROELÉCTRICAS
Las instalaciones de plantas
hidroeléctricas se pueden
clasificar de diferentes maneras:
•
•
•
•
Por su cabeza efectiva
Por su capacidad
Por el tipo de turbina utilizada
Por su localización o tipo de presa
Cabeza Baja
Por su poca
capacidad de
almacenamiento,
dependen mucho del
caudal y pueden
presentar problemas
debido a las
variaciones de éste
según la época del
año
Cabeza Media y Alta
Este tipo de instalaciones
requieren de flujos
menores debido a las
grandes diferencias de
presión (pueden
alcanzar hasta 100 atm),
sin embargo, la inversión
de capital es muy grande
debido a la complejidad
y dimensiones de la
instalación.
Tipos de Turbinas
Turbina Francis
• Este tipo de turbina es
de flujo radial, el caudal
entra por la parte
externa y sale por el
centro.
• La turbina Francis es la
más utilizada
actualmente ya que
puede ser utilizada en
instalciones de cabeza
muy baja (2m), hasta
300m
• Pueden ser utilizadas
con el eje de rotación
en posición vertical u
horizontal.
Turbina Kaplan
• Esta turbina es de
flujo axial.
• Son de gran utilidad
para flujos de agua
muy grandes, por lo
que su aplicación en
instalaciones de
cabeza baja es muy
común.
Turbina Pelton
• Este tipo de turbina es
ideal para instalaciones
de mas de 250m de
altura.
• El flujo de agua es
dirigido a los álabes a
través de inyectores,
aprovechando las
enormes presiones
generadas por la altura
de la instalación.
• La turbina Pelton no
esta sumergida
dentro del flujo, por
lo que opera a
presión atmosférica.
• A este tipo de
turbinas se les conoce
como turbinas de
impulsión.
Rangos de Aplicación