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  • La estructura básica de un sistema de potencia se muestra a continuación. La generación convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Los dispositivos que conectan a los generadores a los sistemas de transmisión y de los sistemas de transmisión a los sistemas de distribución son los transformadores.                 Los sistemas de potencia se desarrollaron muchos años más después que la generación de energía eléctrica. En los primeros años, cada central eléctrica suministraba energía a su propia localidad, es decir la central eléctrica geográficamente está situada cerca de los consumidores. Este concepto de los servicios de la energía eléctrica de la central – estación, primero fue aplicado en la ciudad de Nueva York en 1882.   Algunos generadores producían corriente alterna (AC) y otros corriente continua (DC) Pero como la escala del sistema creció, la caída de tensión (IR) y las pérdidas de por efecto Joule (I 2 R) en los circuitos de baja tensión de distribución DC, se convirtió en uno de los primeros factores limitantes.  
  • Durante las etapas de planeamiento y operación de los sistemas eléctricos se debe de observar algunos requisitos, los cuales básicamente recomiendan los puntos a seguir:            Las demandas de potencia activa y reactiva deben ser integramente satisfechas.          La calidad del servicio, la cual implica en:           Pequeñas variaciones de las magnitudes de tensión (  5% en torno al valor nominal) y de frecuencia (  0,05 Hz en torno al valor nominal de 60 Hz).           Alta confiabilidad (continuidad del suministro).   Esto debe ser mantenida durante el suministro.
  • La gran ventaja que la energía eléctrica es que se puede generar en bajo nivel de tensión por el generador del AC y ser elevado usando un transformador a una tensión más alta para ser enviada a mucha mayor distancia, ésta es la razón por la que prevaleció el sistema AC rápidamente y se convirtió en lo usual.   Esto significa que cada parte del sistema de alimentación puede funcionar en su tensión óptima. Así los generadores (alternadores) pueden producir energía aproximadamente entre11kV a 22kV dependiendo del diseñador. Las cargas pueden tomar energía en 230V, 400V, etc. según los requisitos del consumidor y la transmisión de la energía puede ser en 110kV, 220kV, 400kV o aún tensiones más altas.   Tensiones muy elevadas son esenciales para elevar la eficiencia de la transmisión de la energía eléctrica porque, para una potencia dada, como la tensión se eleva en el transformador en un número de veces, la corriente es reducida en la misma proporción.   Por ejemplo, una línea 400kV lleva solamente 1/3 de la corriente que lleva una línea de 132kV si ambas están transmitiendo la misma potencia. ¿Cómo varían las pérdidas si los tamaños del conductor de ambas línea son iguales? (nota: S=  3*I*V y las pérdidas = 3I 2 R).   Otra ventaja de la AC comparada con la DC es que es mucho más fácil diseñar y construir interruptores para cortar elevadas corrientes como es característico la corriente es cero en cada ciclo de la corriente alterna. Durante décadas atrás, los motores y generadores bifásicos y trifásicos fueron desarrollados y se demostró que eran superiores a las contrapartes monofásicas desde el punto de vista de tamaño, peso y eficiencia. Varias décadas más tarde, el sistema de transmisión trifásico AC de 60Hz se ha convertido en el sistema predominante en los Estados Unidos, mientras que varios países europeos utilizan 50Hz.
  • Este sistema de la entrega de energía se refiere al sistema de transmisión y distribución (T&D) que consiste en millares de las líneas de la transmisión y distribución, de subestaciones, transformadores, y otros equipos dispersos sobre un área geográfica amplia e interconectado de modo que toda la función en armonía entregue energía según las necesidades de los clientes del sistema.
  • Sirve a su propia área de carga que también es dividida. Reduce la tensión de subtransmisión para la distribución general. Consiste de uno o más bancos de transformadores de potencia con el equipo de regulación de tensión necesaria, barras y equipos de protección, control y maniobra
  • Por el nivel de tensión: cualquier transmisión opera a un nivel de tensión alto muy superior, por ejemplo, a 35kV; mientras que cualquier sistema de distribución opera por debajo de este nivel de tensión. Por la función: la distribución incluye todo el equipamiento de tensión de utilización, más todas las líneas que alimenten de energía a los transformadores de servicio. Por la configuración: la transmisión incluye una red; la distribución es todo equipamiento radial en el sistema.
  • sep

    1. 1. SISTEMASELECTRICOS DEPOTENCIA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    2. 2. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIAObjetivos Generales• Reconocer y describir el sistema eléctrico de potencia peruano y sus organismos reguladores.• Desarrollar criterios para analizar y evaluar la operación de un sistema eléctrico de potencia ING. AUGUSTO VALDIVIA
    3. 3. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIAObjetivos Específicos• Identificar las etapas y componentes de los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP).• Realizar maniobras en un SEP.• Modelar los componentes del SEP.• Analizar y evaluar la operación en estado estable y contingencia de un SEP empleando programas computacionales especializados.• Controlar la frecuencia y tensión de un SEP.• Identificar el SEP peruano y sus organismos reguladores ING. AUGUSTO VALDIVIA
    4. 4. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIAEste curso aporta al logro de los siguientes Resultados de la Carrera:• Los estudiantes aplican matemática, ciencia y tecnología en el diseño, instalación, operación y mantenimiento de sistemas eléctricos.• Los estudiantes conducen pruebas y mediciones, analizan e interpretan sus resultados para evaluar y mejorar sistemas.• Los estudiantes trabajan eficazmente en equipo.• Los estudiantes identifican, analizan y solucionan problemas de equipos y sistemas.• Los estudiantes trabajan con calidad, seguridad y actúan con principios éticos. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    5. 5. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIASistema de Evaluación: d Nota Final = 0.30 Pa + 0.40 Pb + 0.30 EDonde:E = ExamenPa = Pruebas de AulaPb = Pruebas de LaboratorioPt = Pruebas de Taller APROBADO: Nota Final ≥ 11 ING. AUGUSTO VALDIVIA
    6. 6. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIALos sistemas eléctricos de potencia, están constituidos por:• La fuente de electricidad (centrales de generación eléctrica).• Las líneas de transporte (líneas de transmisión, subtransmisión y distribución).• Los centros de transformación (subestaciones de transformación) .• Los consumidores (cargas). ING. AUGUSTO VALDIVIA
    7. 7. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    8. 8. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIALa generación en nuestro país, en su mayor parte, es deorigen hidráulico y, en menor porcentaje, de origen térmicoLas centrales hidráulicas, se encuentran alejadas de losgrandes centros de consumo por lo que se requiere delíneas de transporte en alta tensión (A.T.) a fin de llevar laenergía eléctrica desde las centrales a los centros deconsumo. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    9. 9. SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIALa razón de elevar el nivel de tensión es la de reducir laspérdidas por efecto Joule y reducir las caídas de tensión.El nivel de tensión se eleva en las subestacioneselevadoras que se encuentran cercanas a la generación.Una vez que la energía se encuentre en los grandescentros de consumo, se distribuye a los usuarios a nivelesde tensión más manejable, evidentemente que para reducirel nivel de tensión habrá que emplear subestacionesreductoras. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    10. 10. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    11. 11. CARACTERÍSTICAS QUE INFLUYEN EN LA GENERACIÓN Y TRANSPORTE DE LA ENERGÍA ELÉCTRICALa generación y el transporte de la energía eléctrica tienebásicamente tres características fundamentales, ellas son:1) La electricidad a diferencia del gas y del agua, no puedealmacenarse y el productor de la energía eléctrica tienepoco control sobre el consumo en cualquier instante. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    12. 12. Uno de los objetivos de laoperación de un sistema depotencia es hacer que la potenciagenerada en las centrales seaigual a la potencia quedemandan los usuarios a todoinstante, manteniendo los nivelesde tensión y corriente.Para ello se parte de un estudiode carga diaria como se muestraen la figura donde la carga sepuede dividir en doscomponentes, una cargaconstante llamada carga base yotras cargas llamadas picos, quedependen de la hora. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    13. 13. 2) La carga se incrementa enforma continua por lo que elsistema de potencia debe DEMA NDA EJECUTA DA Y PROGRA MA DAadicionar centros de generación 3150 MWcon la finalidad de satisfacer el 3050 2 9 4 4 .7 M W 3 12 5 .2 M Wcrecimiento de la demanda. 2950 2850 2750 2650Asimismo las líneas de transporte 2550 2 2 2 8 .5 M Wdeben de proyectarse de tal 2450 2350manera que estén preparados a 2250modificaciones y/o ampliaciones 2150 00:30 02:30 04:30 06:30 08:30 10:30 12:30 14:30 16:30 18:30 20:30 22:30con el correr de los años. EJECUTADO REPROGRAM A PROGRAM A HO R A S ING. AUGUSTO VALDIVIA
    14. 14. 3) Para generar electricidad se requiere de combustible,como el carbón, petróleo, gas; o de energía potencial deríos; todos ellos generalmente alejados de los centros deconsumo de electricidad, por lo que uno de los problemasconsiste en localizar la central de generación y la distanciade transporte que influye directamente en el costo.Un aspecto adicional es la influencia sobre el paisaje y laecología. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    15. 15. TÉRMINOS DE USO FRECUENTE• Sistema.- se utiliza para describir la red eléctrica completa,incluyendo la generación, transmisión y cargas.• Carga.- esta expresión puede utilizarse para describir: • Un consumidor o conjunto de consumidores de energía eléctrica, por ejemplo motores eléctricos. • Un circuito alimentador determinado que distribuye energía eléctrica. • La potencia o corriente que pasa a través de una línea o máquina.• Barra de distribución.- conexión eléctrica de impedancia cero queune varios aparatos o elementos como líneas, cargas, etc. Generalmente es de cobre o de aluminio. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    16. 16. TÉRMINOS DE USO FRECUENTE• Conexión a tierra.- la conexión de un conductor o armazón de undispositivo al sistema de puesta a tierra. El objetivo es tener una resistenciaentre el aparato y el sistema de tierra por debajo de los límites establecidospor la norma. El sistema de tierra consiste en enterrar grandes conjuntos devarillas de cobre en un terreno tratado y emplear conectores de seccióngrande.• Avería.- consiste en un mal funcionamiento de la red de potencia,normalmente debido a un defecto del aislamiento.• Seguridad en el suministro.- uno de los objetivos primordiales de laoperación de un sistema eléctrico de potencia es la de asegurar la continuidaddel suministro a los consumidores y que esté servicio este disponiblepermanentemente. Es por ello que los sistemas de potencia son mallados,para garantizar la continuidad del servicio por varios caminos. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    17. 17. GENERACIÓN DE ELECTRICIDADUna central eléctrica es una instalación capaz de convertir la energíamecánica, obtenida de otras fuentes de energía primaria, en energíaeléctrica.En su mayor parte la energía mecánica procede de:• La transformación de la energía potencial del agua almacenada en unembalse.• De la energía térmica suministrada al agua mediante la combustióndel gas natural, petróleo o del carbón, o a través de la energía de fisiónde nuclearOtras fuentes que han obtenido una utilización limitada hasta la fechason las energías geotérmica y mareomotriz. También se han utilizadopara generación de pequeñas cantidades de energía eléctrica laenergía eólica y la energía solar. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    18. 18. CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICASSegún el tipo de servicio que prestan:CENTRALES DE BASECENTRALES DE PUNTACENTRALES DE RESERVACENTRALES DE SOCORRO ING. AUGUSTO VALDIVIA
    19. 19. CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICASCENTRALES DE BASETambién reciben la denominación de centrales principales. Sonlas destinadas a suministrar la mayor parte de la energíaeléctrica permanente, es decir, sin interrupciones defuncionamiento de la instalación, estando en marcha durantelargos periodos de tiempo.Estas centrales preferentemente nucleares, térmicas ehidráulicas, son de gran potencia.Dentro del tipo de centrales térmicas, un ejemplo característicode centrales de base son las instaladas al pie de mina obocamina, las cuales se mantienen en funcionamientoininterrumpido haciendo las paradas imprescindibles para ING. AUGUSTO VALDIVIAoperaciones de mantenimiento.
    20. 20. CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICASCENTRALES DE PUNTA.Están destinadas exclusivamente, para cubrir la demanda deenergía eléctrica en las horas de mayor consumo, horas punta.Su funcionamiento se puede considerar periódico, en brevesespacios de tiempo, o sea, casi todos los días durantedeterminadas horas.Han de ser instalaciones de respuesta muy rápida, tanto en loreferente a la puesta en marcha como a la regulación de suselementos.Por tales razones técnicas, suelen ser centrales de tipohidráulico o térmico con turbinas de gas, que sirven de apoyo alas calificadas como de base. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    21. 21. CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICASCENTRALES DE RESERVASu intervención dentro del sistema se planifica según losconceptos de reserva económica y reserva técnica.El primero tiene por objeto disponer de instalaciones quepuedan sustituir, total o parcialmente a las centrales de basecuando para éstas exista escasez o carestía de las materiasprimas: agua, carbón, fuel-oil, etc.Se entiende por reserva técnica, la necesidad de tenerprogramadas determinadas centrales, primordialmentehidráulicas o con turbinas de gas, dadas sus características derapidez de puesta en servicio, para suplir a las centrales de granproducción afectadas de fallos o averías en sus equipos.. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    22. 22. CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICASCENTRALES DE SOCORROTienen, prácticamente, igual cometido que las anteriores, peroen este caso, se trata de pequeñas centrales autónomas quepueden ser transportadas fácilmente en camiones, vagones deferrocarril o barcos diseñados para tal cometido a los lugaresdonde se requiere su asistencia.Generalmente son accionados por motores Diesel. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    23. 23. CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICASSegún el tipo de generación:• CENTRAL HIDROELÉCTRICA• CENTRAL TÉRMICA NO NUCLEAR – • Centrales térmicas a vapor ( turbina de vapor) – • Centrales térmicas de gas ( turbina de gas) – • Centrales térmicas de ciclo combinado – • Centrales térmicas de cogeneración.• CENTRAL NUCLEAR• CENTRAL SOLAR• CENTRAL EÓLICA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    24. 24. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS Por su condición de funcionamiento: – Centrales de agua fluente. – Centrales de agua embalsada. • Centrales de regulación. • Centrales de bombeo. En relación con la altura del salto de agua existente, o desnivel: – Centrales de alta presión. – Centrales de media presión. – Centrales deING. AUGUSTO VALDIVIA baja presión.
    25. 25. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS C.H. DE AGUA FLUENTE (DE PASADA) Se construyen en lugares en el que la energía hidráulica hay que utilizarse en el instante que se dispone de ellas para accionar las turbinas hidráulicas. No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando su caudal según las estaciones del año. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    26. 26. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS C.H. DE AGUA EMBALSADA El agua de alimentación, proviene de grandes lagos, o de pantanos artificiales, conocidos como embalses, conseguidos mediante la construcción de presas. Un embalse es capaz de almacenar los caudales de los ríos afluentes, llegando, en ocasiones, a elevados porcentajes de captación de agua. El agua embalsada se utiliza, según demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    27. 27. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS C.H. DE AGUA EMBALSADA CENTRALES DE REGULACIÓN Son centrales con posibilidad de acopiar volúmenes de agua en el embalse, que representan períodos, más o menos prolongados, de aportes de caudales medios anuales. Al poder embalsar agua durante determinados espacios de tiempo, noche, mes o año seco, etc., prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, regulándose éstos convenientemente para la producción. Se adaptan muy bien para cubrir las horas punta de consumo. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    28. 28. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS C.H. DE EMBALSE – A PIE DE PRESA Agua embalsada Presa Rejas filtradoras Tubería forzada Conjunto de grupos turbina-alternador Turbina Eje Generador Líneas de transporte de energía eléctrica Transformadores ING. AUGUSTO VALDIVIA
    29. 29. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICASC.H. DE EMBALSE – A PIE DE PRESA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    30. 30. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICASC.H. DE EMBALSE – POR DERIVACION DE AGUA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    31. 31. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS C.H. DE BOMBEOSuelen denominarse centrales de acumulación.Se trata de centrales que acumulan caudales mediante bombeo, conlo que, su actuación, la podemos comparar a la de “acumuladores” deenergía potencial.Para cumplir la misión que da nombre a estas centrales, se recurre ados sistemas distintos.Refiriéndonos a un solo grupo, uno de los procedimientos consiste endotar al mismo de una turbina y una bomba, ambas máquinas, confunciones claramente definidas, independientes entre síEl otro método, se basa en la utilización de una turbina reversible ING. AUGUSTO VALDIVIA
    32. 32. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    33. 33. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICASC.H. DE BOMBEO CON TURBINA Y BOMBA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    34. 34. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS C.H. DE BOMBEOREVERSIBLEhttp://www.epec.com.ar/PaginaOficial2/generacion_central_ ING. AUGUSTO VALDIVIAh_rio-grande-como-funcionan.html
    35. 35. TurbinaING. AUGUSTO VALDIVIA
    36. 36. BombaING. AUGUSTO VALDIVIA
    37. 37. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS C.H. DE BOMBEOPara ambos sistemas, turbina y bomba o turbina reversible, durantelas horas nocturnas, y previas las maniobras oportunas en la centralde bombeo, se prepara al grupo para que funcione como bomba unavez que, con otro grupo de la misma central o desde otra hidráulica,térmica o nuclear, se alimenta al generador, el cual hace lasfunciones de motor síncrono ING. AUGUSTO VALDIVIA
    38. 38. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICASEn relación con la altura del salto de agua existente, o desnivel Según el salto de agua existente pueden ser : Centrales de Alta Presión: salto superior a 200m y caudales promedios de 20m3/s Turbinas Pelton y Francis Centrales de Media Presión: salto entre 200 y 20m alcanzando caudales de hasta 200m3/s. Preferentemente, las turbinas utilizadas son de tipo Francis y Kaplan (Pelton para saltos altos) Centrales de Baja Presión: saltos inferiores a 20m con caudales de hasta 300m3/s Resulta apropiada la instalación de turbinas Francis y especialmente, las turbinas Kaplan ING. AUGUSTO VALDIVIA
    39. 39. PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICAHacer un listado completo, de todos los elementos que integran unacentral hidroeléctrica, sería una tarea excesivamente laboriosa.Por tal motivo, vamos a exponer, a grandes rasgos, la relación de loscomponentes fundamentales que conforman dichas instalaciones, sibien, ya de entrada, la presentamos dividida en dos grandes conjuntos1.Conjunto Presa– Embalse:,Obras, equipos, etc. (almacenar yencauzar el agua)2.Central: Edificios, equipos, sistemas, etc. (transformaciones de laenergía eléctrica) ING. AUGUSTO VALDIVIA
    40. 40. PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA Conjunto Presa– Embalse: •Embalse • Presa y aliviaderos. •Tomas y depósito de carga. • Canales, túneles y galerías. • Tuberías forzadas. • Chimeneas de equilibrio. Central: •Turbinas hidráulicas. •Alternadores. •Transformadores. •Sistemas eléctricos de media, alta y muy alta tensión. •Sistema eléctrico de baja tensión. •Sistema eléctrico de corriente continua. •Medios auxiliares. ING. AUGUSTO VALDIVIA •Cuadros de control.
    41. 41. EMBALSES ING. AUGUSTO VALDIVIA
    42. 42. EMBALSESING. AUGUSTO VALDIVIA
    43. 43. ESCLUSAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    44. 44. ESCLUSAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    45. 45. EMBALSES TIPOS DE PRESASPresa de GravedadTienen un peso adecuado paracontrarrestar el momento de vuelco queproduce el qgua ING. AUGUSTO VALDIVIA
    46. 46. EMBALSESTIPOS DE PRESAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    47. 47. EMBALSESTIPOS DE PRESAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    48. 48. EMBALSESTIPOS DE PRESAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    49. 49. EMBALSESTIPOS DE PRESAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    50. 50. EMBALSESTIPOS DE PRESAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    51. 51. EMBALSESTIPOS DE PRESAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    52. 52. PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA CONDUCCIONES DE AGUASon todos los conductos y equipos afines comprendidos entre el embalse y la descarga. Esquema de una conducción de agua a gran distancia ING. AUGUSTO VALDIVIA
    53. 53. CONDUCCIONES DE AGUA A PELO LIBRE ING. AUGUSTO VALDIVIA
    54. 54. CONDUCCIONES DE AGUA A PELO LIBRE ING. AUGUSTO VALDIVIA
    55. 55. CONDUCCIONES DE AGUA POR TUNEL ING. AUGUSTO VALDIVIA
    56. 56. CONDUCCIONES DE AGUA POR TUNEL ING. AUGUSTO VALDIVIA
    57. 57. CAMARA DE CARGA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    58. 58. CAMARA DE CARGA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    59. 59. CONDUCCIONES DE AGUA TUBERIA FORZADATambien se nombran tubers de presión, debido a las elevadas presiones que han de soportar entoda su superficie, al estar totalmente llenas de agua, y desplazarse ésta no por la pendienteexistente sino por efecto de presión.Tienen la misión de conducir al agua directamente desde el punto de alimentación hasta lasturbinas instaladas en la central ING. AUGUSTO VALDIVIA
    60. 60. TUBERIA FORZADA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    61. 61. TUBERIA FORZADA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    62. 62. CONDUCCIONES DE AGUA CHIMENEA DE EQUILIBRIOEn toda C.H. en la que la conducción del agua sea por un túnel ó galería a presión y que termine enuna tubería forzada, se construye al fin del túnel un pozo vertical denominado chimenea de equilibriocuya misión es la de reducir al máximo las consecuencias nocivas provocadas por los golpes deariete ING. AUGUSTO VALDIVIA
    63. 63. PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA ORGANOS DE APERTURA Y CIERRESon todos aquellos equipos hidromecánicos que se emplean para permitir y cerrar el paso del agua en diferentespuntos de la central.Se distinguen los siguientes tipos:A) AtaguíasUbicadas al inicio de un túnel en una represa, sólo se emplean cuando se hace mantenimiento al túnel.B) CompuertasEquipos ubicados en túneles después de las ataguías, al inicio de canales y en cámaras de carga. Son fabricadas enplancha de acero y accionadas mecánicamente. Existen diferentes tipos de compuertas tales como la compuertaVagón, radial, de clapeta, deslizante, de oruga, etc.C) VálvulasSon dispositivos mecánicos de cierre que actúan en tuberías o conducciones cerradas.Las más empleadas son el tipo compuerta, mariposa y esférica. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    64. 64. ORGANOS DE APERTURA Y CIERRE VALVULA MARIPOSASe utilizan solamente para dar pasototal o bloquear por completo lacirculación de agua.Se instalan preferentemente, en lastuberías forzadas, antes de lallegada del agua a la turbina. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    65. 65. VALVULA MARIPOSA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    66. 66. ORGANOS DE CIERRE Y APERTURA VALVULA ESFERICAEstán diseñadas para realizar laapertura o cierre total en unconducto.Tienen cierre estanco , se usan ensaltos de gran altura y gran caudal.En la mayoría de los casos disponende by-pass para equilibrar presiones ING. AUGUSTO VALDIVIA
    67. 67. SALA DE MÁQUINAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    68. 68. TURBINAS HIDRÁULICAS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    69. 69. TURBINAS DE ACCIÓNTURBINAS DE REACCIÓN ING. AUGUSTO VALDIVIA
    70. 70. TURBINAS PELTON ING. AUGUSTO VALDIVIA
    71. 71. MONTAJE DE CANGILONES ING. AUGUSTO VALDIVIA
    72. 72. TURBINA PELTON DE UN SOLO INYECTOR ING. AUGUSTO VALDIVIA
    73. 73. TURBINA PELTON DE VARIOS INYECTORES ING. AUGUSTO VALDIVIA
    74. 74. CARCAZA FRANCIS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    75. 75. INGRESO Y SALIDA DE AGUA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    76. 76. ÁLABES DIRECTRICES ING. AUGUSTO VALDIVIA
    77. 77. RODETE FRANCISING. AUGUSTO VALDIVIA
    78. 78. DISPOSICIÓN DEL EJE DE LA TURBINA ING. AUGUSTO VALDIVIA
    79. 79. MONTAJE DE LA TURBINA FRANCIS ING. AUGUSTO VALDIVIA
    80. 80. TURBINA KAPLAN ING. AUGUSTO VALDIVIA
    81. 81. SECCIÓN TRANSVERSAL DE UNA C.H. CON TURBINA KAPLAN ING. AUGUSTO VALDIVIA
    82. 82. ROTOR KAPLANING. AUGUSTO VALDIVIA
    83. 83. TURBINAS DE BULBO ING. AUGUSTO VALDIVIA
    84. 84. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    85. 85. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    86. 86. Centrales térmicas convencionalesUsan la presión del vapor deagua o de gases paraproducir la energía mecánicaque mueve el alternador. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    87. 87. Centrales térmicas convencionalesDe vapor.• Se utiliza vapor de agua en un ciclo cerrado.• El agua se calienta en grandes calderas mediante la combustión de carbón o fuel y se produce vapor a mucha presión.• La presión del vapor de agua mueve una turbina que acciona un generador eléctrico. (carbón: grandes chimeneas, fuel: volatilidad del precio) ING. AUGUSTO VALDIVIA
    88. 88. Centrales térmicas convencionales ING. AUGUSTO VALDIVIA
    89. 89. Centrales térmicas convencionales1. Combustible.2. Caldera.3. Calentadores.4. Chimenea.5. Torre de enfriamiento.6. Turbinas .7. Alternador/transformador8. Salida de línea. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    90. 90. Esquema de una central térmica convencionalentradade carbón recalentador recalentador primario secundario chimenea tolva de carbón economizador entrada de aire caliente carbón pulverizado producción de vapor trituradora torre de refrigeración recuperadores T.B.P. alternador parque de transformación ING. AUGUSTO VALDIVIA condensador
    91. 91. Centrales térmicas convencionalesDe gas.• Se utiliza gas en lugar de agua.• La combustión del carbón gas o fuel produce gases.• Los gases a altas temperaturas mueven la turbina que acciona el generador eléctrico. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    92. 92. Turbina a gas en ciclo simple compresor turbina Cámara deCombustión ING. AUGUSTO VALDIVIA
    93. 93. Centrales térmicas convencionalesInconvenientes: residuos contaminantes• Humos: desulfurizador de humos• Particulas sólidas: precipitador de partículas• Evitar residuos: Tecnología de lecho fluidizado ING. AUGUSTO VALDIVIA
    94. 94. Centrales térmicas de ciclo combinado• Dos turbinas, una de gas y una de vapor para generar electricidad• Se aprovechan los gases de salida de la turbina de gas para calentar el agua y producir vapor que acciona un generador movido por una turbina de vapor cuya potencia se suma a la del generador de la turbina de gas• Mayor aprovechamiento energético ING. AUGUSTO VALDIVIA
    95. 95. Centrales térmicas de ciclo combinado ING. AUGUSTO VALDIVIA
    96. 96. Ventajas de un ciclo combinadoEFICIENCIA:• Utilizando los gases de escape de la turbina a gas, en el caldero de la turbina a vapor se consigue un ciclo combinado, con el cual se logra incrementar la eficiencia de 38 % a 58 %.• En la actualidad es el sistema mas eficiente comercialmente disponible para la generación de energía eléctrica.POTENCIA:• Se logra aumentar la potencia en 50%. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    97. 97. Centrales nucleares• El calor liberado por los elementos combustibles en el reactor nuclear se utiliza para generar vapor que mueve la turbina ING. AUGUSTO VALDIVIA
    98. 98. Centrales nuclearesElementos del reactor nuclear:1. Combustible: material fisionable (compuesto de uranio)2. Moderador: disminuye la velocidad de los neutrones rápidos (agua, grafito o agua pesada)3. Refrigerante: extrae el calor que genera el combustible (líquidos o gases)4. Reflector: reduce el escape de neutrones (agua, grafito o agua pesada)5. Barras de control: absorben neutrones para controlar la reactividad del reactor (más barras, más energía)6. Blindaje: evita escapes (hormigón, agua o plomo). ING. AUGUSTO VALDIVIA
    99. 99. Centrales nuclearesTipos de reactor nuclear, según velocidad de losneutrones:– Reactores térmicos– Reactores rápidos o reproductores ING. AUGUSTO VALDIVIA
    100. 100. Esquema de una central nuclear ING. AUGUSTO VALDIVIA
    101. 101. Generadores eólicos• Se aprovecha la energía cinética del viento, disponiendo molinos con las palas orientadas en la dirección del viento• Componentes: Palas, generador, torre de soporte, cables de tensión• Ventajas: coste del combustible• Inconvenientes: variaciones de viento, suministro irregular. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    102. 102. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    103. 103. Centrales solares Se aprovecha la radiación solar para producir energía eléctrica• Proceso fototérmico. Calor de la radiación calienta un fluido, produciendo vapor. Para captar la radiación se utilizan helióstatos que captan la variación del Sol respecto a la Tierra• Proceso fotovoltaico. Efecto fotovoltaico, la radiación incide en unos módulos solares (cristal de semiconductor). Los módulos solares generan electricidad en corriente continua. Un inversor fotovoltaico convierte la corriente continua en corriente alterna que finalmente se suministra a la red eléctrica. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    104. 104. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    105. 105. Sistema Eléctricos de Potencia• Es un conjunto de centrales eléctricas, transformadores, dispositivos de maniobra y otros componentes que están interconectados por líneas aéreas y cables de energía para proveer de electricidad a los consumidores ING. AUGUSTO VALDIVIA
    106. 106. Partes del sistema de potenciaPuede ser dividido en tres subsistemas:• Generación: fuentes de energía eléctrica.• Transmisión: Transporta la energía eléctrica desde las fuentes a los centros de carga en altas tensiones.• Distribución: Distribuye la energía eléctrica desde subestaciones (22,9kV-10 kV) al usuarios final. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    107. 107. Objetivo de un SEP• generar la energía suficiente, en los lugares apropiados, y transmitirla a los centros de consumo. En estos centros, la energía debe ser distribuida a los consumidores en forma individual, de forma y calidad apropiadas, con los menores costos económico y ecológico con la mayor seguridad posible. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    108. 108. Estructura SEP La estructura de un sistema de potencia es grande y compleja. Sin embargo, ella puede ser dividida en los siguientes componentes principales:• Fuente de energía.• Convertidor de energía.• Sistema de transmisión.• Sistema de distribución.• Carga. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    109. 109. Requisitos• Durante las etapas de planeamiento y operación de los sistemas eléctricos se debe de observar algunos requisitos: – Las demandas de potencia activa y reactiva deben ser integramente satisfechas. – La calidad del servicio, la cual implica en: – Pequeñas variaciones de las magnitudes de tensión (± 5% en torno al valor nominal) y de frecuencia (± 0,05 Hz en torno al valor nominal de 60 Hz). – Alta confiabilidad (continuidad del suministro). ING. AUGUSTO VALDIVIA
    110. 110. Producción energía eléctricaEólica Combustible s fósiles HidráulicNuclear a ING. AUGUSTO VALDIVIA
    111. 111. Rol de los transformadores• Gran ventaja de la energía eléctrica es que se puede generar en BT en un generador AC y ser elevado a una tensión más alta para ser transmitida a una distancia mucho mayor. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    112. 112. Rol de los transformadores• Esto significa que cada parte del sistema de potencia puede funcionar a una tensión óptima: – Generadores (11-22 kV) – Las cargas (220V, 400V, etc.) – Transmisión (138 kV, 220 kV, 400 kV, o superior). ING. AUGUSTO VALDIVIA
    113. 113. Rol de los transformadores• Las altas Tensiones son esenciales para elevar la eficiencia de la transmisión de la energía eléctrica: – la tensión se eleva en el transformador en un número de veces, la corriente es reducida en la misma proporción. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    114. 114. Sistemas de entrega de la energía eléctrica ING. AUGUSTO VALDIVIA
    115. 115. Sistemas de entrega de la energía eléctrica Este sistema de la entrega de energía se refiere al sistema de transmisión y distribución (T&D)• Miles de km de L.T. y distribución.• Cientos de SE, transformadores y otros equipos.• Gran área geográfica.• Interconectados.• Operando adecuadamente.• Satisfacciendo necesidades del cliente. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    116. 116. Función de T&D• entregar energía eléctrica confiable a los consumidores de electricidad en el lugar de consumo y lista para ser usado. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    117. 117. Transporte de energía eléctrica ING. AUGUSTO VALDIVIA
    118. 118. Esquema general del sistema eléctrico ING. AUGUSTO VALDIVIA
    119. 119. Niveles de tensión Los valores normalizados en muchos países son:• a)      Transmisión: 750; 500; 220; 138; 69 kV.• b)      Subtransmisión: 138; 110; 60; 34,5 kV.• c)      Distribución.Primaria: 34,5; 22,9; 10 kV.• d)      Distribución Secundaria: 380/220V, 220V. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    120. 120. Según la topología• Radial .• En anillo (mallado). ING. AUGUSTO VALDIVIA
    121. 121. Interconexión• Ventajas. – Economía; – Confiabilidad; – Mejor utilización de los recursos• Desventajas: – Incremento del nivel de corriente de falla. – Propagación de los disturbios a otros sistemas. – Mayor dificultad en satisfacer el requisito en cuanto a la frecuencia de operación. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    122. 122. InterconexiónING. AUGUSTO VALDIVIA
    123. 123. Sistema de transmisión• Se extiende desde la fuente de generación.• Consiste de cables subterráneos yo conductores aéreos de conductores separados. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    124. 124. Subestaciones de distribución • Sirve a su propia área de carga. • Reduce la tensión de subtransmisión. • Consiste de uno o más bancos de transformadores de potencia con el equipo de regulación de tensión necesaria, barras y equipos de protección, control y maniobra ING. AUGUSTO VALDIVIA
    125. 125. Distribución• Funciona desde la barra de baja tensión a los centros de carga donde se ramifica los alimentadores trifásicos y laterales monofásicos ING. AUGUSTO VALDIVIA
    126. 126. Transformadores de distribución • Reduce la tensión de distribución al nivel de utilización. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    127. 127. Transmisión vs. distribución• POR EL NIVEL DE TENSIÓN: UTRANSMISIÓN>35kV, USUBTRANSMISIÓN<35kV• POR LA FUNCIÓN: la distribución incluye todo el equipamiento de tensión de utilización, más todas las líneas que alimenten de energía a los transformadores de servicio.• POR LA CONFIGURACIÓN: transmisión - anillo; la distribución – radial. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    128. 128. Distribución y suministros• Líneas de transmisión y distribución: traslada la energía eléctrica de de un punto a otro.• Transformadores: cambia los niveles de tensión de la energía transmitida.• Equipo de protección: provee seguridad y opera cuando la seguridad falla. ING. AUGUSTO VALDIVIA
    129. 129. Distribución y suministros• Equipo de regulación de tensión: mantiene el nivel de tensión entro de los límites aceptables con los cambios de la carga.• Equipo de supervisión y control: para evaluar el funcionamiento de equipos y del sistema, alimentando de esta información al sistema de control. ING. AUGUSTO VALDIVIA

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