CENTRALES ELCTRICASIntroduccin:La energa elctrica debido a sus numerosas ventajas como: facilidad de empleo, la no contaminacin del medio ambiente, su facilidad de transporte a grandes distancias y el que se pueda obtener a partir de variadas fuentes de energa (hidrulica, trmica, nuclear elica, fotovoltaica, etc.), ha incrementado su participacin en el consumo mundial de energa, sustituyendo a todas las dems fuentes en los procesos tecnolgicos de carcter mecnico.La energa elctrica adems de ser bsica en la industria electroqumica, va incrementando, en forma progresiva, su participacin en: procesos trmicos, usos domsticos, usos comerciales, en las comunicaciones, etc.La energa elctrica ha tenido un papel muy importante en el desarrollo de los pases industrializados en las ltimas dcadas, representando as un ndice de desarrollo y del nivel de vida de un pas.Tabla N: 1 Extrado de ngel Luis Orille Fernndez.Historia y Evolucin de la Energa Elctrica:Si queremos hablar sobre la historia de la energa elctrica tendramos que remontarnos a 1867 donde Werner Von Siemens utiliz el efecto dinamo electrnico para la generacin de corriente elctrica. En 1887 el cientfico alemn Friedrich August Haselwander construye el primer alternador trifsico que se encargaba de transferir la prdida de energa y en 1889 Mikhail Dolivo-Dobrovolsky construye el primer transformador trifsico que le permita transportar energa elctrica a 176 Km. con una eficiencia del 75 %.En cuanto a los inicios de la distribucin de la energa elctrica deberamos comenzar hablando de Edison y la creacin de la primera planta de distribucin de energa elctrica la General Electric en 1882. En este mismo ao Oscar Miller durante una exposicin elctrica de Mnich hizo una demostracin de una transmisin de corriente continua de 1.5 kW a 2 kV y a una distancia de 57 km.Tambin podemos mencionar la creacin de la primera central elctrica de Berln en 1884 y la primera transmisin en corriente alterna entre Lauffen y Frankfurt en 1891, con una distancia de 178 km, con una distancia de 15 kV y una potencia de 200kW, con un rendimiento del 70%.Historia de la Energa Elctrica en el Per:Nuestro pas tuvo una iluminacin a base de hachones de madera untados con grasa, lmparas de aceite y mecheros de kerosene, hasta el ao 1857 fecha en la que empieza a utilizar iluminacin a base de gas. Pero fue partir del 15 de mayo de 1886 en que el Per empieza a utilizar la energa elctrica para el alumbrado pblico, corriente proceda de una planta a vapor de 500 h.p. instalada frente al Parque Neptuno, hoy Paseo de la Repblica.Hacia 1895 se instal la Empresa Transmisora de Fuerza Elctrica, con planta en Santa Rosa de la Pampa, en la margen izquierda del Ro Rmac. La primera transmisin se efectu el 6 de agosto a las once de la maana. Posteriormente, la Sociedad Industrial Santa Catalina absorbi los capitales constitutivos de la Empresa Transmisora y la compaa asumi el nombre de Empresa Elctrica Santa Rosa bajo la direccin de Mariano Ignacio Prado.En 1903 se inaugur la Central Hidroelctrica de Chosica, con una potencia de 4 mil h.p. siendo la primera en aprovechar un salto considerable en el sistema fluvial Rmac - Santa Eulalia.El 1 de agosto de 1906 se realiz la fusin de todas las empresas relacionadas con la industria elctrica: La Empresa Elctrica Santa Rosa, que inclua a Piedra Lisa y la del Callao; La Compaa del Ferrocarril Urbano de Lima, el Ferrocarril Elctrico del Callao y el Tranva Elctrico a Chorrillos, formando las Empresas Elctricas Asociadas. Durante este lapso de tiempo, el primero de diciembre de 1907, se inaugur la Central Hidroelctrica de Yanacoto.El 7 de mayo de 1938 se inaugur la central de Callahuanca con tres generadores de 12250 kW cada uno, con una potencia total de 36,750 kW. En 1943 en tra en funcionamiento el reservorio de regulacin diaria de Autisha. El 21 de junio de 1951 fue puesto en marcha el primer grupo de 21 mil kW de la central hidroelctrica de Moyopampa y al siguiente ao le sigui el segundo grupo con igual potencia. En 1955 fue posible ampliar la central de Callahuanca con un cuarto grupo de 31000 kW y la central de Moyopampa con un tercer grupo tambin de 21000 kW. En 1957 se dio inicio a los trabajos de Huinco: el 15 de diciembre se comienza la perforacin del tnel transandino. En abril de 1965 se inaugur la central de Huinco.El 30 de marzo de 1960 se inaugur la Central de Huampan Gino Bianchini con 31 mil kW de potencia instalada. En este ao salieron del servicio las centrales de Yanacoto y Chosica.En el ao 1972, durante el gobierno militar del General Juan Velazco Alvarado, por el Decreto Ley 19521 las Empresas Electricas Asociadas se constituyeron en ELECTROLIMA S.A. Finalmente, en 1994, Electrolima se divide en tres nuevas empresas con el objetivo de su posterior privatizacin.Hoy en da en el Per la nica fuente de energa renovable explotada es la energa hidroelctrica. En 2006, corresponda al 48% de la capacidad instalada total y al 72% de la electricidad generada. La instalacin hidroelctrica ms grande del pas es la del complejo del Mantaro de 900 MW, al sur de Per, operada por la compaa estatal Electroper. Las dos plantas hidroelctricas del complejo generan ms de un tercio del suministro elctrico total de Per. En febrero de 2006, Egecen S.A. complet la construccin de la planta hidroelctrica Yuncn de 130-MW, ubicada al noreste de Lima.A pesar de las buenas condiciones climticas con las que cuenta nuestro pas no se ha dado importancia otras fuentes de energa como lo es la energa elica que slo aporta 0.7 MW y la energa solar que a pesar de las condiciones favorables en la cordillera Sur an no ha sido explotada en nuestro pas.Sistema de Energa Elctrica:Un sistema de energa elctrica es el conjunto de todas las instalaciones electrotcnicas, redes elctricas incluidas, y todas las instalaciones adicionales para la generacin, transporte y utilizacin de la energa elctrica dentro de una determinada unidad territorial. Extrado de ngel Luis Orille Fernndez. Un sistema de energa elctrica, hiendo desde su generacin hasta que llegue a un consumidor, debe contar con las siguientes unidades estructurales:1. Central Elctrica: Instalacin de produccin de energa que comprende los grupos generadores, los aparatos a utilizar y la parte de las obras en la que estn instaladas. El objeto de las centrales elctricas es el de transformar los distintos tipos de energa primaria en energa elctrica.

2. Subestacin: Es el conjunto situado en el mismo lugar, de los aparatos elctricos donde se realizan alguna de las siguientes funciones: transformacin de tensin, de la frecuencia, del nmero de fases, etc. Son de dos tipos:

a. Subestacin de maniobra: Est destinada a la conexin de dos o ms circuitos y su maniobra.

b. Subestacin de transformacin: Es la destinada a la transformacin de la energa elctrica mediante uno o ms transformadores cuyos secundarios se emplean en la alimentacin de otras subestaciones o centros de transformacin.

3. Centro de transformacin: Instalacin provista de uno o varios transformadores reductores de alta a baja tensin, con los aparatos elctricos y obra complementaria precisa.En una instalacin de central elctrica tambin se pueden encontrar las siguientes estaciones: Estacin transformadora elevadora. Lnea de transporte. Lnea de interconexin. Red de distribucin primaria. Red de distribucin secundaria. Red de baja tensin.

Imagen N: 1

Extrado de ngel Luis Orille Fernndez.

Centrales Elctricas:Una central elctrica es esencialmente una instalacin en la que es posible convertir energa mecnica, obtenida mediante otras fuentes de energa primaria, en energa elctrica.La energa mecnica utilizada en las centrales elctricas procede de la transformacin de: La energa potencial del agua almacenada en un embalse. La energa trmica suministrada al agua mediante la combustin del carbn. gas natural, fuel u otro combustible. La energa de fisin del uranio, etc.

Estos procesos de transformacin suceden en las llamadas CENTRALES ELCTRICAS CONVENCIONALES, pero tambin existen las no convencionales que son aquellas que transforman en energa elctrica otras energas primarias como:

La energa del viento. La diferencia de las mareas. La energa solar a travs de paneles, etc.

Clasificacin de las Centrales Elctricas:

A. Segn el tipo de energa primaria que utilizan:

Tabla N: 2NombreClasificacin

HidroelctricasConvencionales, de bombeo, mareomotrices.

TrmicasCarbn, fuel, gas, nuclear.

Elicas-------

SolaresFotovoltaicas, termoelctricas.

Geotrmicas-------

Biomasa-------

Magneto hidrodinmica-------

Creacin del autorB. Segn la funcin que desempean dentro del sistema de energa:

Tabla N:3NombreDescripcin

Centrales de BaseSuministran la mayor parte de la energa elctrica de forma continua. Estas centrales llamadas tambin centrales principales, son de gran potencia y utilizan generalmente como maquinas motrices las turbinas de vapor, turbinas de gas y turbinas hidrulicas.

Centrales de PuntaTrabajan en paralelo con las centrales de base y tienen funcionamiento de forma peridica. Exclusivamente proyectadas para cubrir las demandas de energa elctrica en las horas punta; en dichas horas punta, se ponen en marcha y trabajan en paralelo con la central principal. Si la central de base es de pequea potencia, se utilizan grupos electrgenos de los que maquina motriz es un motor de explosin; si la central de base es mayor, se utilizan generalmente pequeas centrales con motor Diesel.

Centrales de ReservaSe utilizan en centrales hidrulicas, y su funcin es sustituir a la central de base en casos de escases de agua.

Centrales de SocorroSirven para paliar los efectos de algn fallo o avera en las lneas de transporte.

Centrales de BombeoSon siempre hidroelctricas, se aprovecha el sobrante de potencia de una central hidroelctrica en las horas de pequea demanda, para elevar agua de un ro o de un lago hasta un depsito, mediante bombas centrifugas accionadas por los alternadores de la central, que se utilizan como motores.

Creacin del Autor

C. Segn el tipo de mando: Centrales con mando manual. Centrales con mando semiautomtico. Centrales con mando automtico.Centrales Hidroelctricas:El ro desde su fuente hasta su desembocadura pierde energa potencial geodsica (energa producida por los desniveles del ro), la cual se gasta en vencer los rozamientos. La funcin de una central hidroelctrica consiste en aprovechar esta energa geodsica del agua hacindola pasar por una turbina hidrulica, la cual transmite la energa a un generador donde se convierte en energa elctrica.Aprovechamiento de la energa hidrulica: 1. Interceptacin de la corriente por medio de una presa: Este mtodo consiste en la construccin de una presa de agua que retenga el cauce de agua causando un aumento del nivel del ro en su parte anterior a la presa de agua, el cual podra eventualmente convertirse en un embalse. La construccin de una presa en un ro eleva el nivel del mismo, lo que se traduce en una disminucin de la pendiente del mismo y la consiguiente ralentizacin de la corriente, disminuyendo por tanto las prdidas.

2. Desviacin de la corriente: La corriente de agua se intercepta por medio de un dique y se desva por medio de un canal o un conducto artificial a la central, de donde, una vez que pasa por la turbina se le regresa al mismo ro. El principio fundamental de esta forma de aprovechamiento hidrulico de los ros se basa en el hecho de que la velocidad del flujo de estos es bsicamente constante a lo largo de su cauce.

Obras en un Aprovechamiento Hidrulico: Se entiende por obra hidrulica o infraestructura hidrulica a una construccin, en el campo de la ingeniera civil, donde el elemento dominante tiene que ver con el agua. Se puede decir que las obras hidrulicas constituyen un conjunto de estructuras construidas con el objeto de manejar el agua, cualquiera que sea su origen, con fines de aprovechamiento o de defensa.1. Presas Hidrulicas: En ingeniera se denomina presa o represa a una barrera fabricada con piedra, hormign o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un ro o arroyo. Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regado, para elevar su nivel con el objetivo de derivarla a canalizaciones de riego, para laminacin de avenidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la produccin de energa mecnica al transformar la energa potencial del almacenamiento en energa cintica y sta nuevamente en mecnica al accionar la fuerza del agua un elemento mvil. De acuerdo a su forma de trabajo pueden ser: de gravedad o de bveda.a. De gravedad: El par de vuelco producido por el empuje del agua se ve contrarrestado por la reaccin del suelo sobre la presa. La estabilidad de este tipo de presas depende de su propio peso y el esfuerzo del terreno sobre el que se apoya.

b. De bveda: El funcionamiento en este tipo de presas consiste en transmitir el esfuerzo debido al empuje del agua a las laderas del valle, para que esto ocurra la presa deber tener cierta curvatura, de tal modo que se transmita el empuje hacia los laterales del valle.

Tabla N: 4PARTES DE UNA PRESAEl DiqueBase

Paramentos

Coronacin

Los AliviaderosFijos

Mviles (Compuertas)

Las tomas de agua

Los rganos de evacuacin o desages

Creacin del autor.Imagen N: 10 - Obras de aprovechamiento hidralico.

Extrado de ngel Luis Orille Fernndez.

Elementos que constituyen una Central Hidroelctrica:El objeto de una central hidroelctrica es albergar el sistema hidrulico y trmico. La central acostumbra a dividirse verticalmente en tres niveles.1. Nivel de los tubos de aspiracin, galeras de desage.2. Nivel de las tuberas forzadas y turbinas.3. Nivel de los alternadores.

Equipo de una Central Hidroelctrica:Abarca todos los materiales y personal que permiten el funcionamiento de la central.

Tabla N: 5Material HidrulicoTurbinas

Vlvulas

Bombas

Material ElctricoAlternadores

Transformadores

Aparatos de control, registro y proteccin.

Fuentes de alimentacin de los servicios auxiliares.

Grupos electrgenos de emergencia.

Material MecnicoEquipo de mantenimiento.

Equipo de reparacin.

Creado por el Autor.

Tipos de Centrales Hidroelctricas:1. Centrales Semi-intemperie: El techo de este tipo de centrales no deja espacio para la colocacin del puente gra, por esto se le sustituye por una gra prtico exterior. Los grupos electrgenos grupos electrgenos poseen una cubierta que permite el desmontaje de los grupos. Imagen N: 12

Extrado de ngel Luis Orille Fernndez.

2. Centrales Intemperie: Este tipo de centrales carecen de techo, por lo tanto, hay que cubrir los grupos con un envolvente metlico y retirarlo cada vez que se desee reparar los grupos.

Imagen N: 13

Extrado de ngel Luis Orille Fernndez.

3. Centrales Subterrneas: Este tipo de centrales se encuentran excavadas en la roca y la causa de su creacin pueden deberse a las condiciones geogrficas o econmicas. Imagen N: 14

Extrado de ngel Luis Orille Fernndez.

Centrales hidroelctricas del Per:Tabla N: 6NOMBREDESCRIPCIN

Central Hidroelctrica Machupicchu 140 MW Estudio y definicin de alternativas de rehabilitacin del equipamiento principal y auxiliar de las 2 casas de mquinas, inundadas por un severo desastre natural (Avalancha de Febrero Marzo 1998). Definicin de ampliacin a 140 MW, 50 m3/s.

Diseo de obras civiles complementarias: bocatoma, ampliacin de tnel de aduccin, modificaciones en casas de mquinas.

Investigaciones bsicas: Geologa estructural. Presencia de huaycos en el ro Aobamba. Metodologa para el diseo del sostenimiento de roca. Sostenimiento de la segunda etapa de la casa de mquinas. Excavaciones de corte abierto.

Ubicacin: Cuzco.

Central Hidroelctrica Can del Pato 240 MW Participacin en el diseo y supervisin de la Fase I del repotenciamiento y ampliacin a 240 MW.

Proyecto de tres fases que comprendi: 6 unidades de 40 MW. Nueva bocatoma de 72 m3/s. Ampliacin del desarenador existente. Tnel de derivacin de 3,0 km. Tnel de aduccin de 9,5 km.

Ubicacin: Ancash.

Central Hidroelctrica Charcani V 135 MW Supervisin de construccin de la segunda y ltima fase. Revisin de diseos. Ingeniera de detalle de algunas estructuras. Diseo definitivo de la presa Puente Cincel. Pruebas integrales de puesta en servicio.

Caudal mximo: 24 m3/s. Altura bruta: 710 m. Tnel a presin de 10,1 km de longitud y 3,10 m de dimetro, revestido en 6,2 km y con blindaje en 3,9 km. Casa de mquinas en caverna a 373 m de la superficie. 3 turbinas Pelton verticales. Conducto forzado de 859 m de largo. Chimenea de 90 m de altura. Cmara de vlvulas mariposa de 2,2 m de dimetro.

Ubicacin: Arequipa.

Complejo Hidroenergtico Mantaro Segundo Tnel y Repotenciacin de las Centrales Hidroelctricas Mantaro y Restitucin

Estudio de factibilidad del segundo tnel para la central Santiago Antnez de Mayolo de 684 MW, cada de 857 m y caudal de 96 m3/s; y para la central Restitucin de 217,5 MW y 257 m de cada; para mayor produccin de energa y para permitir mantenimiento del tnel existente. Incluye repotenciamiento de las centrales existentes.

Longitud de tnel: entre 15 y 20 km.

Central Hidroelctrica Mollepata 592 MW Estudio de factibilidad. Definicin del equipamiento y obras civiles. Caractersticas: 4 turbinas Pelton Cada neta 1060 m Tnel de presin de 2 km de longitud y 5m de dimetro Casa de mquinas en caverna

Central Hidroelctrica El Cao 100 MW Estudio de factibilidad. Definicin del equipamiento principal, auxiliar y obras civiles.

Caractersticas: Cada neta: 272 m Caudal: 43 m3/s Tnel: 7,5 km de longitud Galeras: 510 m Casa de mquinas en caverna Lnea de transmisin 220 kV / 50 km.

Ubicacin: Cerro de Pasco

Central Hidroelctrica Cochas I Estudio de factibilidad avanzado. Definicin del equipamiento principal, auxiliar y obras civiles.

Caractersticas: Potencia: 42 MW Caudal: 28 m3/s Cada bruta: 200 m Tnel: 12 km de longitud. Casa de mquinas en superficie Lnea de transmisin 220 kV / 45 km.

Ubicacin: Lima

Central Hidroelctrica San Gabn I 110 MW Revisin del estudio de factibilidad. Diseo definitivo e ingeniera de detalle.

Caractersticas: Caudal: 23 m3/s. Cada neta: 550 m. Tnel de presin de 6,4 km de longitud. Casa de mquinas en caverna. Lnea de transmisin 138 kV/160 km. 3 subestaciones elctricas 138/60 kV.

Ubicacin: Puno.

Central Hidroelctrica San Gabn II 110 MW Estudio de factibilidad, diseo definitivo e ingeniera de detalle.

Caractersticas: Caudal: 19,2 m3/s. Cada neta: 655 m. Tnel de aduccin de 7,1 km de longitud. Casa de mquinas en caverna. Lnea de transmisin 138 kV/160 km de longitud. 3 subestaciones elctricas 138/60 kV.

Ubicacin: Puno.

Central Hidroelctrica El Platanal 140 MW Proyecto de doble propsito, generacin e irrigacin.

Estudio de factibilidad del proyecto original (1985), que incluye: Estudio del sistema elctrico interconectado. Tnel de aduccin de 10 km. Caudal mximo: 38 m3/s. Cada neta: 488 m. 2 turbinas Pelton. Potencia alternadores: 83,4 MVA. Lnea de transmisin: 50 km / 220 kV.

Ubicacin: Provincia de Caete, Lima.

Adaptacin de la webBibliografa:1. ngel Luis Orille Fernndez. Centrales Elctricas 1993.2. Claudio Mataix. Mecnica de Fluidos y Mquinas Elctricas 1986.3. Stephen J. Chapman. Mquinas Elctricas.4. http://es.wikipedia.org5. http://www.mpl.ird.fr/divha/aguandes/peru/che.htm6. http://cienciageografica.blogspot.com/2010/02/central-rio-departamento-1.html