Central hidroeléctrica

CENTRALES
ELECTRICAS
Mg. Amancio Rojas Flores
CENTRALES ELECTRICAS
En un sentido muy amplio, por central productora de energía,
entendemos toda instalación destinada a transformar energía potencial
en trabajo. En base al tema en estudio las diferentes plantas
productoras de energía se les nombran generalmente “centrales
eléctricas”
Tipos de centrales.Los tipos de centrales eléctricas, surgen en relación con las
diversas materias primas utilizadas.
Así tenemos como centrales de producción:
centrales hidráulicas
centrales térmicas
centrales nucleares
centrales mareomotrices
centrales geotérmicas
centrales eólicas
centrales solares
centrales hidrotérmicas
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Clasificación de las centrales eléctricas.Según el servicio que presten, las podemos clasificar:
Centrales de base
Centrales de punta
Centrales de reserva
Centrales de socorro
Gráficos de cargas.Interpretamos por potencia o carga de una central, la potencia
que ésta suministra o le es solicitada en un instante dado.
Por energía producida, designamos al cúmulo de potencia
aportada al sistema de consumo durante un determinado número de
unidades de tiempo; así se podrá calcular la energía suministrada
por una instalación en una hora, un mes, un año, etc
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Para una instalación concreta podemos diseñar gráficos de cargas diarios,
mensuales, anuales etc
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Diagrama de carga
de industria a ciclo
continuo
Diagrama de carga de
industria manufacturera
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Diagrama de carga de
pequeño pueblo sin
industrias
Diagrama de carga de
una gran ciudad
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La mayor o menor “bondad” de un diagrama de carga puede fácilmente
expresarse numéricamente con un factor “ Fc “ que llamaremos factor de
carga dado por la relación entre la energía producida efectivamente y la
energía producible si la potencia máxima trabajara durante todo el periodo
considerado
Podemos entonces escribir :
E
Fc 
Pmáx x h
la energía “ E ” resultante del diagrama, el factor de carga se puede definir
también como la relación entre la potencia media y la potencia máxima.
E
Pm 
horas
FACTOR DE PLANTA
Pm
Fc 
Pmáx.
E
FP 
PI x h
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Central hidroeléctrica
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Central
hidroeléctrica
cañón del pato
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
En estas centrales el agua, originalmente retenida o almacenada
y posteriormente encauzada y controlada; y debido a la energía
cinética desarrollada en su descenso, o a la energía de presión;
acciona directamente las maquinas motrices que, en estas
centrales, reciben el nombre de turbinas hidráulicas.
Las centrales hidroeléctricas aprovechan el agua de una presa
situada a un nivel más alto que la central para la producción de
energía eléctrica.
En donde el agua de la presa es llevada mediante una tubería
hasta la sala de maquinas de la central donde se encuentran
las turbinas hidráulicas.
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Importancia de las Centrales Hidroeléctricas
1. Solución de problemas de costos crecientes y dificultades en el
abastecimiento de combustible.
2. Tecnologías de fácil adaptación.
3. Reducido costo de operación.
4. Reducido costo y simplicidad de mantenimiento.
5. Larga vida útil.
6. Impacto ambiental reducido.
7. Reducción de emisiones de efecto invernadero.
8. Puede compatibilizarse el uso del agua para otros fines
mejorando el esquema de inversiones.
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Limitantes de las CHE´s
1. Requieren de elevadas inversiones unitarias por Kilovatio instalado.
2. Estudios costosos en relación a la inversión total.
3. Aplicación condicionada a la disponibilidad de recursos hidroenergeticos,
generalmente retirados de los puntos de demanda.
4. La producción de energía es afectada por condiciones metereológicas
estacionales.
5. Es necesario resolver eventuales contradicciones en las prioridades del
uso del agua.
6. Su continuidad operativa depende de las características tecnológicas de
las instalaciones, de una adecuada base económica productiva para el
aprovechamiento de la energía generada y de adecuados esquemas
institucionales para la administración, operación y mantenimiento.
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CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Según el discurrir del agua:
1. De agua fluyente
2. De derivación
3. De agua embalsada o de regulación
3.1 De bombeo
Según el salto de agua:
1. De alta presión
2. De media presión
3. De baja presión
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SEGÚN EL DISCURRIR DEL AGUA
Centrales de Agua Fluyente
Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se
construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser
utilizada en el instante en que se dispone de ella, para accionar las
turbinas hidráulicas.
Centrales de derivación o filo de agua
son aquellas instalaciones que mediante
una obra de toma, captan una parte del
caudal del río y lo conducen hacia la
central para su aprovechamiento y
después lo devuelven al cauce del río.
Esta disposición es característica de las
centrales medianas y pequeñas, en las
que se utiliza una parte del caudal
disponible en el río.
Este tipo de centrales tiene un impacto
mínimo al medio ambiente, porque al no
bloquear el cauce del río, no inunda
terrenos adyacentes.
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Centrales de Agua Embalsada o de pie de presa :
son los aprovechamientos hidroeléctricos que tienen la opción de
almacenar las aportaciones de un río mediante un embalse.
En estas centrales, se regulan los caudales de salida para utilizarlos cuando
sea necesario.
La utilización de presas tiene varios inconvenientes. Muchas veces se
inundan terrenos fértiles y en ocasiones poblaciones que es preciso
evacuar. La fauna acuática puede ser alterada si no se toman medidas que
la protejan.
Esta disposición es más característica de centrales medianas o grandes en
donde el caudal aprovechado por las turbinas es proporcionalmente muy
grande al caudal promedio anual disponible en el río.
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Central hidroeléctrica de bombeo
Una central hidroeléctrica de bombeo dispone de grupos de turbinas reversibles
que pueden generar electricidad y/o bombear agua.
Este tipo de central posibilita un empleo racional de los recursos hidroeléctricos
ya que permite adaptar la producción eléctrica a la demanda real del consumo.
La base del bombeo son dos embalses situados a cotas diferentes. Cuando la
demanda de energía eléctrica está en hora punta, la central de bombeo funciona
como una convencional generando energía al caer el agua desde el embalse
superior. El agua sobrante llega al embalse inferior donde se almacena y, cuando
la demanda energética está en hora valle, es bombeada al embalse superior a
través de una bomba centrífuga, usando la turbina como un turbo-motor
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Esquema de Central Hidroeléctrica de Bombeo
E. potencial
E. mecánica
PRESA
TUBERIA FORZADA
MOTOR
E. cinética
BOMBA
E. cinética
TURBINA
TUBERIA FORZADA
E. mecánica
E. Eléctrica
E. potencial
ALTERNADOR
PRESA
DÍA
E. Eléctrica
NOCHE
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SEGÚN EL SALTO DEL AGUA
Centrales de Alta Presión
Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es
superior a los 200 metros de altura. Los caudales desalojados son
relativamente pequeños, 20 m3/s por máquina. Situadas en zonas de
alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de
conducciones de gran longitud. Utilizan turbinas Pelton y Francis
Centrales de Media Presión:
Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200-20 metros
aproximadamente. Utilizan caudales de 200m3/s por turbina. En
valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son
Francis y Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes.
Centrales de Baja Presión:
Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se
alimenta de un caudal que puede superar los 300m3/s. Las turbinas
utilizadas son de tipo Francis y especialmente Kaplan.
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Componentes de las centrales hidroeléctricas
Embalse
Presa y aliviaderos
Tomas y deposito de carga
Canales, túneles y galerías
Tuberías forzadas
Chimeneas de equilibrio
Turbinas hidráulicas
Alternadores
Transformadores
Sistemas eléctricos de media, alta y muy alta tensión
Sistemas eléctricos de baja tensión
Sistema eléctrico de corriente continua
Medios auxiliares
Cuadros de control.
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Componentes
de una MCH
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PEQUEÑOS APROVECHAMIENTOS
No existe consenso, para definir la pequeña hidráulica. Algunos países como Portugal,
España, Irlanda y más recientemente Grecia y Bélgica, consideran "pequeñas" todas
las centrales cuya potencia instalada no supera los 10 MW.
En Italia el limite parece situarse en los 3 MW ( en Francia el limite está en 8 MW y
el Reino Unido parece favorecer la cifra de 5 MW. En lo que sigue se han adoptado
los 10 MW, siguiendo el criterio de 5 países miembros, la Comisión Europea, la
ESHA y la UNIPEDE (Unión Internacional de Productores y Distribuidores de
Electricidad).
Las organizaciones ONUDI (organización de las naciones unidas para el desarrollo
industrial) y la organización latinoamericana de energía (OLADE) hacen la siguiente
clasificación
INSTITUCION
PICO
MICRO
CENTRAL
CENTRAL
MINI
PEQUEÑA
CENTRAL
CENTRAL
ONUDI
0,1-1kW
1- 100 kW
100-1000 kW
1000- 10000 kW
OLADE
-
0- 50 kW
50- 500 kW
500-5000 KW
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