Centrales de Generación

1. Prof. Roberto Rivera Espinoza

2. Fundamentos básicos de la energía
hidroeléctrica
 La hidrodroelectricidad es la fuente de energía renovable más utilizada
en el mundo, totalizando un 71% de la generación de energía renovable
durante el 2016. A ese año contaba con una capacidad instalada de
1.064 GW, generando un 16,4% del total de electricidad en el mundo.
 La energía hidroeléctrica se basa en el principio de conservación de la
energía, aprovechando la energía potencial del agua cuando se
encuentra a una altura superior respecto a un punto de descarga [2]. La
hidroelectricidad, al provenir del agua, es una fuente limpia, por lo cual
no emite contaminantes a diferencia de otras fuentes que queman
combustibles. Adicionalmente la energía hidroeléctrica es una fuente
de energía local, evitando la dependencia de fuentes de energía
importada.

3. La hidroelectricidad con regulación (ver centrales de embalse o de
bombeo) es de respuesta muy rápida y flexible, por lo que son un
complemento ideal para energías variables como la solar fotovoltaica o
eólica, permitiendo una mayor incorporación de estas fuentes a la red y
otorgando seguridad al suministro.

4. ¿Para qué sirve una central
hidroeléctrica?
 La función de una central hidroeléctrica es utilizar la
energía potencial del agua almacenada y convertirla,
primero en energía mecánica y luego en eléctrica.

5. Partes
y
funcionamiento
de
las
centrales
hidroeléctricas:

6. Partes y funcionamiento de las
centrales hidroeléctricas:
El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas,
controlados con válvulas para adecuar el flujo de agua con
respecto a la demanda de electricidad. En la figura se aprecia
cómo el agua que llega con alta presión a la turbina, incide en sus
álabes, haciendo girar su eje, el cual va conectado a un generador
produciendo en éste energía eléctrica. Luego el agua sale por los
canales de descarga. Los generadores están situados justo encima
de las turbinas y van conectados con árboles verticales. El diseño
de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se
utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las
turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

7. Principales componentes de una
Central Hidroeléctricas
 Presa de hormigón
 Presa de tierra

8. Tipos de turbinas
 PELTON
 1.-Rodete
 2.-Cuchara
 3.-Aguja
 4.-Tobera
 5.-Conducto de entrada
 6.-Mecanismo de
regulación
 7.-Cámara de salida

9. Tipos de turbinas
 KAPLAN

10. Tipos de turbinas
 FRANCIS

11. Alternadores

12. Tipos de centrales hidroeléctricas
 C.H. fluyente.
 C.H. con embalse de reserva.
 C.H. de bombeo.

13. Central hidroeléctrica fluyente
 Una central de pasada es aquella en que no
existe una acumulación apreciable de agua
"corriente arriba" de las turbinas

14. Central hidroeléctrica con embalse de
reserva
En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de líquido "aguas
arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que
forman lagos artificiales.
El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del
volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las
turbinas.

15. Centrales hidroeléctrica de bombeo
Son las que en las horas bajas utilizan la energía sobrante para bombear agua
a un embalse superior y en las horas punta se aprovechan para dar energía a la
red.

16. El Potencial Hidroeléctrico de Chile
Zona en la que se
lleva a cabo la
evaluación de
potencial. Los
colores ayudan a
distinguir
los límites de las
cuencas que tienen
al menos una PCH
(Potencial Central
Hidroeléctrica).

17. El Potencial Hidroeléctrico de Chile
La Tabla muestra un resumen del potencial hidroeléctrico para cuatro
macrozonas: Zona CentroNorte: Cuencas entre las regiones de Valparaíso
y del Maule; Zona Centro-Sur: Cuencas de las
regiones del Biobío y La Araucanía; Zona Sur: Cuencas de las regiones de
Los Ríos y Los Lagos; y Zona Austral: Cuencas de la región de Aysén

18. El Potencial Hidroeléctrico de Chile
Resultados por etapas de la metodología de estimación del potencial
hidroeléctrico disponible. Capacidad y potencia media corresponden a las
acumuladas por todas las centrales.
DAANC: Derechos de Aprovechamiento de Agua No Consuntivas

19. El Potencial Hidroeléctrico de Chile
Resumen del potencial en macrozonas

20. El Potencial Hidroeléctrico de Chile
Localización de las centrales hidroeléctricas identificadas

21. El Potencial Hidroeléctrico de Chile
Potencial hidroeléctrico disponible por tamaño de centrales. Número
de centrales Capacidad acumulada (MW), Potencia Media, y factor
de planta promedio por categoría

22. Ventajas
 No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de
energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera
gratuita.
 Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.
 A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego,
protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos,
navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.
 Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.
 Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía
hidráulica tienen una duración considerable.
 La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que
puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca
vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general,
reducidos

23. Inconvenientes
 Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy
altos.
 El emplazamiento, determinado por características naturales,
puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la
construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que
significa un aumento de la inversión y en los costos de
mantenimiento y pérdida de energía.
 La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación
con la de las centrales termoeléctricas.
 La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación
y de año en año.

24. Tipos de centrales hidroeléctricas
Centrales de Embalse:
Instalación que utiliza un embalse para almacenar el agua y luego
liberarla para producir electricidad según requerimientos del sistema.
Este tipo de central hidroeléctrica puede generar electricidad para
satisfacer demanda de energía base así como también apagarse o
prenderse para ajustarse a variaciones en la demanda.

25. Centrales de Pasada:
Instalación que utiliza el flujo del agua a través de un río o canal. Este tipo de
centrales proporcionan un suministro continuo de electricidad para
demanda de energía base y no puede almacenar reservas para ajustar
generación a la demanda [1]. El agua captada en la bocatoma es conducida a
la casa de máquinas a través de una tubería forzada o de un conjunto canal –
tubería forzada, donde se genera la energía eléctrica. Posteriormente el agua
es devuelta al río, quedando disponible para todo tipo de usos, ya que no se
realizan modificaciones químicas ni físicas.
Tipos de centrales hidroeléctricas

26. Centrales de Bombeo (Pumped Storage):
Instalación que además de producir energía eléctrica a partir de la energía
potencial, puede realizarlo de manera inversa. Cuando la demanda es alta el
agua es liberada y se genera electricidad, mientras que cuando la demanda es
baja el agua se bombea a un compartimiento superior para luego liberarla de
acuerdo a requerimientos de la demanda.
Tipos de centrales hidroeléctricas