Prof. Jesús DE ANDRADE

Prof. Miguel ASUAJE

Aprovechamientos Hidráulicos

Turbinas Hidráulicas

La Energía Hidráulica

La Energía Hidráulica

s

s1

2

Escurrimiento Superficie

Curso natural: Río

Aprovechamiento Hidráulico

z1

z2

Plano de Referencia

L

21r21 hzz

21r2

2

221

2

11 hzg2

v

g

pz

g2

v

g

p

Métodos para el Aprovechamiento de las

Fuentes Hídricas

1) Intercepción de la corriente

2) Desviación de la corriente

1) Intercepción de la corriente

Factor de Aprovechamiento

bbruta

útil

H

H

H

H

L

Hb

H

hr

Intercepción de la corriente

Centrales a Embalse

Central Hidroeléctrica Las Tres Gargantas,

22.000 MW32 turbinas

三峡大坝,

Casi 1.900.000 personas fueron realojadas principalmente en nuevos barrios construidos en la ciudad de Chongqing.

Centrales a Embalse

Central Hidroeléctrica ITAIPU, 14.000 MW

20 turbinas

En el 2000 la represa tuvo su récord de producción (93,4 mil millones de kWh) siendo responsable del 95% de la energía eléctrica consumida en el Paraguay y el 24% de toda la demanda del mercado brasileño.

Represa

Presas de Bóvedas Notables

Macagüa, 3140 MW

Los Aliviaderos

Resalto Hidráulico

Aliviaderos

Compuertas y Aliviadero

Guía de las Compuertas

Aliviaderos

Vertedero lateral

Compuerta y Deflector

Aliviaderos

Aliviaderos

Aliviaderos

Aliviaderos tipo Sifón

2) Desviación de la corriente

wvub hhhHH

hu – pérdidas en el túnel hv – pérdidas tubería forzada hw – pérdidas canal desagüe

Hb

Central por derivación.San Rafael de Kamoirán

La Obra de Conducción

Canales de Hormigón

Canales de Elevados

Canales

La Casa de Máquinas

Cuenca hidrográfica

Histograma de Caudales

Río CaroníHistograma de Caudales

Curva duración de caudales

Definición de caudales

Caudales interesantes del punto de vista de la catalogación de los recursos hídricos:

Q100 Caudal mínimo observado los 365 días del año

(8760 horas).

Q95 Caudal mínimo observado el 95 % de los días

del año (8322 horas).

Q50 Caudal mínimo observado el 50 % de los días

del año (4380 horas).

Qm Caudal medio

365

QdtQm

Potencial del salto

Los caudales anteriores multiplicados por el peso especificodel agua y la altura del salto respectiva dan los valores depotencia posible o potencial del salto:

P100 Potencia mínima observada los 365 días del año(8760 horas).

P95 Potencia mínima observada el 95 % de los días delaño (8322 horas).

P50 Potencia mínima observada el 50 % de los días delaño (4380 horas).

Pm Potencia media

Coeficientes del salto

100

máx

mín

máx

Q

Q

Q

Q

95

50

P

P

Coeficiente fluctuación de potencia:Caracteriza la fluctuación relativa del potencial hidráulico. Laexplotación del salto es mas favorable cuanto menor sea .

Coeficiente de Crecida:Caracteriza la magnitud relativa del caudal de crecida (posibilidad deinundación).

5,2

10

Estimación del Potencial

50TD P56,0P9550 P5,2P

Potencial técnicamente disponible PTD:

Caudal instalado Qinst:Se denomina al caudal total que absorberán todas las turbinasde una central hidroeléctrica en operación normal (suma delcaudal nominal de todas las turbinas de la central)

Centrales de Aprovechamiento

Hidroeléctrico

Clasificación general

Según su función

Centrales que suministran directamente trabajoMecánico

Centrales que suministran sólo energía eléctrica

Centrales que suministran energía eléctrica ycuyo embalse tiene además otras funciones(riego, navegación, suministro de agua potable ycontrol inundaciones)

Según tipo de embalse

Centrales de agua fluyente, sin embalse (Qinst = Q100).

Centrales con embalse alimentado por cursos naturales

Centrales de acumulación por bombeo.

Centrales mareo motrices.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 6 12 18 24t [hora]

% d

e la

Carg

a M

áxim

a

(-)

(+) (+)

(-)

Curva de carga diaria

Centrales deAcumulación por Bombeo

Espectro de potencias

Centrales deAcumulación por Bombeo

Centrales deAcumulación por Bombeo

Centrales Mareomotrices

Vista aérea de la Central

Mareomotriz

La Rance, Francia

Centrales Mareomotrices

Mareas:

Movimiento periódico alternativo de ascenso y descenso del nivel del mar debido a las acciones gravitatorias de los astros

Factores que influyen en las mareas:

Reparto geográfico de mares y tierras Orografía del fondo Fenómenos meteorológicos

Centrales Mareomotrices

Magnitudes características:

Período: Tiempo comprendido entre dos pleamares o dos

bajamares (≈ 12 horas)

Amplitud: Diferencia de nivel entre una pleamar y una bajamar

consecutivas

Centrales Mareomotrices

Amplitud de las mareas:

Valor variable en el planeta:

Baja en el centro de los océanos ≈ 1 m

En algunos lugares se alcanzan los 15 m

Máxima si Sol, Tierra y Luna están en línea

Mínima si Sol, Tierra y Luna forman 90º

Centrales Mareomotrices

Aprovechamientos Hidroeléctricos

Centrales Hidroeléctricas

Las Centrales Hidroeléctricas

1. Embalse superior2. Presa3. Galería de

conducción4. Tubería forzada5. Central6. Turbinas y

generadores7. Desagües8. Líneas de

transporte de energía eléctrica

9. Embalse inferior o río

TURBINAS

Producen Trabajo

Tipos de Turbina Hidráulica

Kaplan

Francis

Pelton

Según el salto

a)De pequeña altura H < 15 m

b)De mediana altura 15 < H < 50 m

c) De gran altura H > 50 m

(a) (b) (c)

Según la potencia generada

Picocentrales: P < 5 kW

Microcentrales: P < 100 kW

Minicentrales : 100 KW < P < 2000 kW

Pequeñas centrales: 2000 kW < P < 10.000 kW

De gran potencia: P > 10 MW

Grandes Centrales del mundo

Nombre PaísAño de

Finalización

Potencia

instalada

Producción máx.

anual de electricidad

ItaipuBrasil

Paraguay1984/1991/2003 14,000 MW 93.4 TW-h

Tres

GargantasChina 2004

10,500 MW

(May 2007)

22,500 MW

(2009)

84.7 TW-h

Guri Venezuela 1986 10,200 MW 46 TW-h

Grand Coulee EE.UU.. 1942/1980 6,809 MW 22.6 TW-h

Sayano

ShushenskayaRusia 1983 6,721 MW 23.6 TW-h

Churchill Falls Canadá 1971 5,429 MW 35 TW-h

Aprovechamientos Hidroeléctricos en Venezuela

Centrales Hidroeléctricas

Centrales Hidroeléctricas

CentralPotencia

InstaladaTipo de Turbinas

# de

Turbinas

Guri 10000 MW

Casa máquinas # 1: TF 10

Desarrollo

Hidroeléctrico

del Río Caroní

Casa máquinas # 2: TF 10

Macagua I 370 MW TF 6

Macagua II 2540 MWCasa máquinas # 1: TF 12

Casa máquinas # 2: TK 2

Caruachi 2424 MW Turbina Hélice 14

Tocoma 2424 MW Turbina Hélice 14

San Agatón 300 MW TP 2Complejo

Uribante

Caparo

La Colorada 460 MW TF 2

La Vueltosa 825 MW TF 3

Desarrollos HidroeléctricosCuencas de los Ríos Caroní, Paragua y Caura

GURI

RÍO CAURA

CANAIMA

RÍO PARAGUA

RÍO CAURA

Desarrollos Hidroeléctricos

Río Caroní

Capacidad

Instalada

MW

MACAGUA I 372

MACAGUA

MACAGUA II 2.540CARUACHI

CARUACHI 2.280 11.331 65

TOCOMA 2.250*TOCOMA

GURI

GURI 10.000 40.702 233

Energía Firme

Anual

GWh MBEPD

TOTALES 17.670 65.267 374* INSTALACIÓN FUTURA

13.234 76

Bajo Caroní

Desarrollos Hidroeléctricos

Escalera del bajo Caroní

100

150

50

0

200

250

100

300

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

GuriSimón Bolívar

271

CaruachiFrancisco de Miranda

91.25

MacaguaAntonio José de Sucre

54.5

Río Orinoco

Distancia en kilómetros desde el Orinoco

HG

HT

HC

HM

TocomaManuel Piar

128

Escalera del alto Caroní

550 500 450 350400 50 0300 250 200 100150

Distancia Km.Progresiva desde San Pedro de las BocasEn proyecto

Complejo Uribante Caparo

El Proyecto Hidroeléctrico Uribante-Caparo es un conjunto de obras de ingeniería en las cuencas de los ríos Uribante, Doradas-Cambutito, y Caparo, ubicados en los Estados Táchira, Mérida y Barinas de la República Bolivariana de Venezuela

Complejo Uribante Caparo

Complejo Uribante Caparo

Perfil esquemático del desarrollo