Clase 2 de la segunda unidad

1. UNEFA
Octubre 2014
Ing. Vicente Díaz P
Generación de Potencia
Unidad 2 Centrales Energéticas
Centrales Hidroeléctricas
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZAARMADA NACIONAL BOLIVARIANA
SAN TOME - ESTADO ANZOÁTEGUI

2. Contenido
Centrales Hidroeléctricas:
• El ciclo hidrológico del agua.
• Ecuaciones de hidráulica.
• Potencia y energía obtenibles.
• Embalses y presas.
• Equipos esenciales de una central hidroeléctrica.
• Turbinas hidráulicas.
UNEFA
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZAARMADA NACIONAL BOLIVARIANA
SAN TOME - ESTADO ANZOÁTEGUI

3. UNEFA
¿Qué es una central hidroeléctrica?
Una central hidroeléctrica es una instalación que permite aprovechar las
masas de agua en movimiento que circulan por los ríos para transformarlas
en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a los alternadores.
Centrales Hidroeléctricas

4. UNEFA
Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden ser:
Centrales hidráulicas de gran potencia: más de 10MW de potencia
Minicentrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.
Microcentrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia.
Centrales Hidroeléctricas

5. UNEFA
El ciclo hidrológico del agua.
El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación
del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de
un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones
químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia
de estado físico.
Centrales Hidroeléctricas

6. UNEFA
Ecuaciones de hidráulica.
Ecuación de continuidad
Esta ecuación es una consecuencia del principio de conservación de la masa
aplicada a los fluidos en movimiento.
Superficie de control
A1
A2
Ecuación general de continuidad
Como la densidad es constante :
Q = Gasto, caudal o descarga (m3/s)
Centrales Hidroeléctricas

7. UNEFA
Ecuaciones de hidráulica.
Ecuación de la energía o de Bernoulli
Centrales Hidroeléctricas

8. UNEFA
Ecuaciones de hidráulica.
Centrales Hidroeléctricas

9. UNEFA
Centrales Hidroeléctricas

10. UNEFA
Potencia y energía obtenibles.
g
vp
zThf
g
vp
z
22
2
22
2
2
11
1 

T= carga hidráulica cedida a la turbina (mca).
g
v
2
2
1

1P
1P
1v
= carga hidráulica por velocidad en el punto 1 (metros de columna de agua)..
= carga hidráulica de presión (metros de columna de agua).
= presión del agua en el punto 1 (Kg/m²).
= velocidad del agua en el punto 1.
γ=1000 Kg/m³.
z1=elevación del punto 1 respecto a un nivel de referencia (m).
hf=pérdidas de carga en la trayectoria (mca).
Centrales Hidroeléctricas

11. UNEFA
Centrales Hidroeléctricas

12. UNEFA
Rendimiento de la turbina (ηt): se define, en función de potencias (P), por la expresión:
Centrales Hidroeléctricas

13. UNEFA
Centrales Hidroeléctricas

14. UNEFA
Centrales Hidroeléctricas

15. UNEFA
Embalses y presas.
Las centrales hidroeléctricas se
diseñan de acuerdo a
características como el caudal del
río, las condiciones geológicas, o la
configuración topográfica del lugar
del emplazamiento.
Centrales Hidroeléctricas

16. UNEFA
Central con agua corriente
PLANTA
CORTE
Se utiliza un estrechamiento del río, el desnivel entre “aguas arriba” de la presa y
“aguas abajo”, es reducido, y si bien se forma un remanso, no se acumula agua en
cantidad suficiente como para constituir una reserva considerable del fluido, requiere
un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia
determinada. La misma presa tiene un vertedero, por el cual es posible evacuar el
caudal sobrante de agua, o de las crecidas extraordinarias.
Centrales Hidroeléctricas

17. UNEFA
Embalse con sala de maquinas al pie de la presa.
Presa con embalse, y la casa de máquinas está al pie de la presa,
constituyendo una central con agua embalsada. La topografía del terreno
permite que, aguas arriba de la presa, se forme un lago artificial con agua
acumulada un cantidad suficiente como para asegurar el servicio aún en las
épocas del año en que el caudal del río es reducido.
Centrales Hidroeléctricas

18. UNEFA
Central con agua embalsada, con una ubicación diferente de la casa de máquinas. el
líquido se lleva por medio de canales, o tuberías a presión, hasta las proximidades de
la casa de máquinas. La chimenea de equilibrio es un conducto vertical que actúa
como amortiguador del golpe de ariete.
Central con agua embalsada ubicación diferente de la casa de máquinas
Centrales Hidroeléctricas

19. UNEFA
TIPOS DE SALTOS DE AGUA:
Salto de pie de presa Salto en derivación
Centrales Hidroeléctricas

20. UNEFA
Salto en derivación con presa de embalse
Centrales Hidroeléctricas

21. UNEFA
Salto con todas las conducciones en presión
Centrales Hidroeléctricas

22. UNEFA
Centrales de bombeo o reversibles.
Son un tipo especial de centrales que hacen posible un uso más racional de los
recursos hidráulicos.
Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda diaria
de energía eléctrica es máxima, estas centrales trabajan como una central
hidroeléctrica convencional: el agua cae desde el embalse superior haciendo girar
las turbinas y después queda almacenada en el embalse inferior.
Durante las horas del día de menor demanda, el agua es bombeada al embalse
superior para que vuelva a hacer el ciclo productivo.

23. UNEFA
Las turbinas
hidráulicas
de acción
de reacción.
Pelton
Francis
Kaplan

24. UNEFA
Turbinas hidráulicas Pelton
1- Rodete
2- Cuchara
3- Aguja
4- Tobera
5- Conducto de entrada
6- Mecanismo de regulación
7- Cámara de salida

25. UNEFA
Rodete y Cuchara

26. UNEFA
Aguja y Tobera

27. UNEFA
Mecanismo de Regulación

28. UNEFA

29. UNEFA
Entrada
de
Fluido
Voluta
Salida de Fluido
Pueden ser instaladas con el eje en posición horizontal o en posición vertical pero, en
general, la disposición más habitual es la de eje vertical.
Turbina Francis
Alabes GuíasAlabes de Rodete

30. UNEFA
Turbina Kaplan

31. UNEFA

32. UNEFA

33. UNEFA