INGENIERÍA QUÍMICA

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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

 

Docente:Paulino Sánchez SandovalTRUJILLO-PERÚ2015

BRACAMONTE LEÓN ROSMERYCAMPOS DÁVILA GABRIELA LUCÍAFLORIÁN DOMÍNGUEZ KIARA MEYLINGLA BARRERA CABANILLAS MOISÉS NOÉVARAS GAMBOA INGRID PAMELA

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1. PRESENTACIÓN

Los alumnos de octavo ciclo de la escuela académico- profesional de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo desarrollan el contenido referente a Centrales Hidroeléctricas mostrando la evolución histórica, definición, esquema, partes, características, tipos, operación, mantenimiento, tendencia, impactos ambientales y conclusión; nuestro objetivo es el entendimiento del tema al término del presente.

2. INTRODUCCIÓN

Indudablemente la electricidad es uno de los principales elementos del desarrollo humano en la era moderna, pero para que ésta se encuentre presente en nuestra vida diaria ha sido necesario que el hombre la fuera conociendo poco a poco y fuera descubriendo sus diversas formas de generación y sus diferentes aplicaciones. Hoy se sabe que la electricidad se genera de distintas fuentes como la hidráulica, geotérmica, eólica, atómica, solar y térmica, donde se utiliza el carbón, el petróleo y el gas natural, que son recursos no renovables. En nuestro país se utiliza el gran potencial hídrico de los ríos, lagos y lagunas para generar la electricidad que utilizamos. Esta generación hidroeléctrica representa el 60% del total de nuestra electricidad. El otro 40% lo generan las centrales térmicas, que trabajan con la fuerza del vapor y cuyo combustible principal es todavía el petróleo.

3. EVOLUCIÓN HISTÓRICA

Los antiguos romanos y griegos aprovechaban ya la energía del agua; utilizaban ruedas hidráulicas para moler trigo. Sin embargo, la posibilidad de emplear esclavos y animales de carga retrasó su aplicación generalizada hasta el siglo XII. Durante la edad media, las grandes ruedas hidráulicas de madera desarrollaban una potencia máxima de cincuenta caballos. La energía hidroeléctrica debe su mayor desarrollo al ingeniero civil británico John Smeaton, que construyó por vez primera grandes ruedas hidráulicas de hierro colado. [1]

La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial. Impulsó las industrias textiles y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satisfactoria como combustible. La energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se crearon en Europa y América hasta la construcción de canales a mediados del siglo XIX, que proporcionaron carbón a bajo precio.

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Las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas hidráulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La construcción de grandes presas de contención todavía no era posible; el bajo caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón.

La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El principal impulso de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD EN EL PERÚ

La electricidad llegaría a nuestro país en la penúltima década del siglo pasado luego de una historia de iluminación en base a hachones de madera untados con grasa, lámparas de aceite, mecheros de kerosene y, a partir de 1857, iluminación a gas.

Hacia 1895 se instaló la Empresa Transmisora de Fuerza Eléctrica, con planta en Santa Rosa de la Pampa, en la margen izquierda del Río Rímac. La primera transmisión se efectuó el 6 de agosto a las once de la mañana. Posteriormente, la Sociedad Industrial Santa Catalina absorbió los capitales constitutivos de la Empresa Transmisora y la compañía asumió el nombre de Empresa Eléctrica Santa Rosa bajo la dirección de Mariano Ignacio Prado

En 1903 se inauguró la Central Hidroeléctrica de Chosica, con una potencia de 4 mil h.p. siendo la primera en aprovechar un salto considerable en el sistema fluvial Rímac - Santa Eulalia.

El 1 de agosto de 1906 se realizó la fusión de todas las empresas relacionadas con la industria eléctrica: La Empresa Eléctrica Santa Rosa, que incluía a Piedra Lisa y la del Callao; La Compañía del Ferrocarril Urbano de Lima, el Ferrocarril Eléctrico del Callao y el Tranvía Eléctrico a Chorrillos, formando las Empresas Eléctricas Asociadas. Durante este lapso de tiempo, el primero de diciembre de 1907, se inauguró la Central Hidroeléctrica de Yanacoto.

Al amparo de la ley 4510 del 15 de mayo de 1922, celebró el contrato de alumbrado y tranvías con la municipalidad de Lima. Bajo este marco se inició la gran expansión de las Empresas Eléctricas Asociadas.

En 1928 es contratado el ingeniero Pablo Boner y en 1933 su proyecto es acogido. El proyecto Borne estuvo formulado en tres etapas para el

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aprovechamiento del potencial hídrico de la cuenca Rímac - Santa Eulalia a través de la construcción de las centrales escalonadas.

El 7 de mayo de 1938 se inauguró la central de Callahuanca con tres generadores de 12250 KW cada uno, con una potencia total de 36,750 KW En 1943 entra en funcionamiento el reservorio de regulación diaria de Autisha. El 21 de junio de 1951 fue puesto en marcha el primer grupo de 21 mil KW de la central hidroeléctrica de Moyopampa y al siguiente año le siguió 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 también de 21000 KW

En 1957 se dio inicio a los trabajos de Huinco: el 15 de diciembre se comienza la perforación del túnel transandino. En abril de 1965 se inauguró la central de Huinco.

El 30 de marzo de 1960 se inauguró la Central de Huampaní Gino Bianchini con 31 mil KW de potencia instalada. En ese año salieron del servicio las centrales de Yanacoto y Chosica.

Por la década de los cuarenta, el sabio peruano Santiago Antúnez de Mayolo, inició sus investigaciones sobre el aprovechamiento de los recursos hídricos de la zona del Pongor en la sierra central del país. En 1945 y 1961 luego de intensa investigación, Antúnez de Mayolo presentó el estudio para la explotación hidroeléctrica de la llamada primera curva del río Mantaro, en la provincia de Tayacaja, Huancavelica; y se realizaron diversos estudios preliminares, a cargo de consultores de EEUU, Japón y la República Federal Alemana, quienes confirmaron el planteamiento de Antúnez de Mayolo. Es así que en diciembre de 1961 se crea la Corporación de Energía Eléctrica del Mantaro (CORMAN), empresa pública encargada de desarrollar y explotar el potencial hidroeléctrico del río Mantaro. La Corporación inicia sus funciones en 1963, realizando un estudio comparativo de las propuestas de diversas empresas internacionales. Como resultado, se resolvió iniciar negociaciones formales con el Grupo GIE Impregilo de Italia, las que se llevaron a cabo entre Marzo y Junio de 1966.[ 2 ]

4. DEFINICIÓN

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.[ 3 ]

5. PLANOS / ESQUEMA

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6. CARACTERÍSTICAS

Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad, son:

A. La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.

B. La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.

En las centrales hidroeléctricas la fuente de energía es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador eléctrico, que es el que produce la electricidad. Las centrales hidroeléctricas permiten, además, disminuir los gastos de los países en combustibles fósiles.

7. PARTES

7.1EMBALSE: Es el volumen de agua que se retiene de los deshielos de montañas o de ríos de forma artificial utilizando una presa. Esta agua almacenada se emplea para generar electricidad principalmente, pero también se puede usar para abastecer de agua a las ciudades y para

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riego de cultivos. El embalse se construye en un lugar geológico y topográficamente estratégico.

7.2 REJILLAS FILTRADORAS: Son rejas metálicas que permiten la entrada y salida de agua. Su función principal es evitar que las tuberías se dañen por residuos sólidos que pueden venir en el agua.

7.3PRESA: Es la gran pared o muro que sirve para contener el agua. De esta manera es posible generar la caída, presión y fluido necesario para poder generar la energía eléctrica. Las presas normalmente se construyen de tierra o de hormigón. Las presas de hormigón son las más utilizadas por su resistencia y pueden ser de tres tipos de presas distintas dependiendo de la función que tenga la presa.

a) Presa de gravedad: El muro de una presa de gravedad es de forma piramidal, la construcción del muro es de larga duración y no requiere de mantenimiento. La altura del muro se limita totalmente a la resistencia del terreno.

b) Presa de bóveda: En una presa de vuelta el muro tiene una curva por dentro provocando que la presión del agua se transmita directamente a las paredes del valle. Esta pared necesita menos hormigón que las presas de gravedad siempre y cuando las condiciones del terreno sean buenas, el detalle es que es muy difícil encontrar terrenos adecuados para edificar una presa.

c) Presa de contrafuertes: La muralla de una presa de contrafuertes soporta la presión del agua por medio de contrafuertes o pilares de forma triangular. Estos pilares detienen la muralla y mueven la carga del agua hacia la parte inferior de la muralla.

7.4TUBERÍA FORZADA: Así se llama la tubería por donde fluye el agua hasta la turbina. Al fluir el agua por estos conductos contiene energía cinética, la cual va aumentando su velocidad por medio de la gravedad.

7.5DESTRUCTORES DE ENERGÍA: Protegen la infraestructura contra el efecto destructor del chorro desviado. Se utilizan para evitar que la energía que posee el agua que cae desde los salientes de una presa de gran altura produzca grandes erosiones en el terreno al chocar contra el suelo.

7.6SALA DE MÁQUINAS: Es la instalación donde están situadas las turbinas, generadores, alternadores y el resto de las máquinas de regulación de control de la central.

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7.7TURBINAS: Una turbina es el aparato que sirve para transformar la energía mecánica a energía cinética de las corrientes del agua. Su principal componente es el rotor que es donde están ubicadas las palas. El fluido de la presión del agua hace que las palas giren. Las turbinas hidráulicas se clasifican en dos grupos dependiendo de la cantidad de energía que transforman.

a) Turbinas de acción: son aquellas que aprovechan únicamente la velocidad del agua, es decir su energía cinética. El modelo más habitual es la turbina Pelton, se emplea para centrales de pequeño caudal y con un gran salto de agua, y consta de un eje horizontal y un disco circular o rodete que tiene montados unos álabes o cucharas de doble cuenca a los que llega el agua impulsada por inyectores que regulan el caudal. Puede desarrollar velocidades de giro de unas 1000 rpm. Para aumentar la potencia basta aumentar el número de chorros. Tiene una eficacia de hasta el 90%. En cada rodete es posible montar hasta 4 toberas. Puede utilizarse en saltos de altura superior a 200 m, pero requiere una altura mínima de 25 m. Existen otros modelos de turbinas de acción como la Turgo de inyección lateral y la de Ossberger o Banki-Michell de doble impulsión.

Turbina Pelton o de presión: Es una turbina de acción. Se utiliza en caudales pequeños y con una caída grande de altura. La turbina Pelton se utiliza con su eje horizontal. La turbina tiene la forma de un engrane pero en lugar de los dientes tiene palas para hacerla girar.

b) Turbinas de reacción: aprovechan tanto la velocidad del agua como la presión que le resta a la corriente en el momento de contacto. Las más utilizadas entre las de reacción son la turbina Francis y la turbina Kaplan. Estas suelen tener cuatro elementos fundamentales: carcasa o caracol, distribuidor, rodete y tubo de aspiración.

Turbina Francis o de sobrepresión: Se utiliza a caídas de diferentes alturas dentro de un gran auge del caudal ya que la presión del fluido del agua es variable en la zona del rodillo. La turbina Francis tiene su mejor rendimiento cuanto está

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laborando en caudales entre 60 y 100% del caudal máximo. Estas turbinas se pueden instalar con el eje horizontal o vertical siendo el último el más usado. La turbina Francis también es de acción. Tiene las palas perpendiculares entre dos superficies planas. Tiene un rendimiento del 90%.

Turbina Kaplan:   Esta turbina es de reacción. Es utilizada en caídas de pequeña altura con caudales medianos y grandes. Las turbinas Kaplan pueden ser utilizadas con su eje vertical, horizontal o inclinado, siendo el vertical el más usual. La turbina Kaplan tiene la forma de una hélice de barco. Tiene una eficiencia entre el 93 y el 95%

7.8ALTERNADOR: Es la máquina que sirve para transformar la energía mecánica a energía eléctrica.

7.9CONDUCCIÓN: La alimentación del agua a las turbinas se hace a través de un sistema complejo de canalizadores. Estos canales se hacen de forma artificial mediante estructuras de hormigón o excavando el terreno, dependiendo de las condiciones geográficas de la fuente de agua.

7.10 VÁLVULAS: Son para controlar el fluido del agua dentro de las tuberías.

7.11 CHIMENEAS DE EQUILIBRIO: Son pozos de presión de las turbinas para evitar el golpe de ariete, este se hace con los cambios repentinos de presión de apertura o cierre rápido de las válvulas.

8. TIPOS 8.1. CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE PASADA

Una central hidroeléctrica de paso es una situada sobre un río o un canal donde hay agua fluyente. Las instalaciones están construidas para optimizar la energía obtenida de la corriente natural del agua. Una central hidroeléctrica de paso o de agua fluyente necesita un caudal de río constante para poder asegurar una potencia determinada durante todo el año, ya que no cuenta con un embalse. Durante la temporada de lluvias y deshielo trabaja a su

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máxima potencia, en cambio en temporada de sequía disminuye su potencia llegando a ser casi nulo en algunos ríos en el verano. Normalmente en estas centrales se busca un punto óptimo para construir la central hidroeléctrica aprovechando un estrechamiento del río. En las centrales de agua fluyente las turbinas deben aceptar el caudal natural del río. Cuando el río lleva más agua de la necesaria, está agua se pierde por reblase.

8.2. CENTRAL HIDROELÉCTRICA CON EMBALSE DE RESERVA Las centrales de embalse de reserva son las plantas hidroeléctricas que se encuentran en las presas. Se construye la presa para embalsar el agua con tres posibles motivos: para  poder tener un control del agua y guiarla hacia las turbinas;  para asegurar la producción continua de energía eléctrica durante la temporada seca del año, inclusive cuando el río se seca por varios meses; y para aumentar la cantidad de energía que es posible producir de la misma fuente de agua. Las centrales de embalse de reserva pueden ser de dos tipos: centrales a pie de presa y centrales por derivación de agua.

8.2.1. CENTRAL DE EMBALSE DE PIE DE PRESA: La presa se construye a una altura determinada en tramos del río con desniveles considerados. El cuarto de turbinas se construye al pie de la presa. Estas centrales con almacenamiento de reserva provocan una gran inversión económica pero en la mayoría de los casos se utiliza todo el recurso posible para producir más kilovatios/hora a un menor costo.

8.2.2. Central de embalse de derivación de agua: Esta central es como una combinación entre la central de paso y la central de embalse. El agua que fluye del río es desviada por medio de una pequeña presa y es conducida por un canal con un ligero desnivel hasta el depósito, llamado cámara de carga o de presión. Posteriormente el agua es guiada por medio de tuberías forzadas hacia la

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sala de turbinas y el agua ya utilizada es devuelta río abajo por un canal de descarga. Se utiliza en ríos y canales pequeños donde la corriente no produce suficiente energía y donde una pequeña pared puede aumentar la cantidad y presión del agua al nivel necesario para generar energía. Esta estructura se presta para generar energía en instalaciones pequeñas como los criaderos de peces.

8.2.3. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS DE BOMBEO: Una central hidroeléctrica de bombeo está compuesta por dos embalses en diferentes niveles. El agua se mueve por medio de bombas. Esto hace que las centrales hidroeléctricas de bombeo reutilicen los recursos. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza el nivel máximo durante el día, la central de bombeo trabaja similar a una central convencional generando la energía que se requiere. El agua que fluye en el río cae en el embalse superior y hace girar las turbinas que están asociadas a un alternador. Al ser utilizada el agua cae en el embalse inferior y cuando la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para poder ser utilizada nuevamente.

9. MANTENIMIENTO

9.1. MANTENIMIENTO PREDICTIVOEste tipo de mantenimiento se basa en predecir la falla antes de que esta se produzca. Se trata de conseguir adelantarse a la falla o al momento en que el equipo o elemento deja de trabajar en sus condiciones óptimas. VENTAJAS: La intervención en el equipo o cambio de un elemento. Nos obliga a dominar el proceso y a tener unos datos técnicos, que nos comprometerá con un método científico de trabajo riguroso y objetivo.DESVENTAJAS: La implantación de un sistema de este tipo requiere una inversión inicial importante, los equipos y los analizadores de vibraciones tienen un costo elevado. De la misma manera se debe destinar un personal a realizar la lectura periódica de datos. Por todo ello la implantación de este sistema se justifica en máquina o instalaciones donde los paros intempestivos ocasionan grandes pérdidas, donde las paradas innecesarias ocasionen grandes costos.

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9.2. MANTENIMIENTO PREVENTIVOSu objetivo  es adelantarse  a  la aparición o  predecir  la presencia de las fallas. Este tipo de mantenimiento surge de la necesidad de rebajar el correctivo y todo lo que representa. Pretende reducir la reparación mediante una rutina de inspecciones periódicas y la renovación de los elementos dañados, si la segunda y tercera no se realizan, la tercera es inevitable.VENTAJAS:. El cuidado periódico conlleva un estudio óptimo de conservación con la que es indispensable una aplicación eficaz para contribuir a un correcto sistema de calidad y a la mejora de los continuos. Reducción del correctivo representará una reducción de costos de producción y un aumento de la disponibilidad, esto posibilita una planificación de los trabajos del departamento de mantenimiento, así como una previsión de los recambios o medios necesarios. Se concreta de mutuo acuerdo el mejor momento para realizar el paro de las instalaciones con producción.DESVENTAJAS:Representa una inversión inicial en infraestructura y mano de obra. El desarrollo de planes de mantenimiento se debe realizar por técnicos especializados. Si no se hace un correcto análisis del nivel de mantenimiento preventivo, se puede sobrecargar el costo de mantenimiento sin mejoras sustanciales en la disponibilidad. Los trabajos rutinarios cuando se prolongan en el tiempo produce falta de motivación en el personal, por lo que se deberán crear sistemas imaginativos para convertir un trabajo repetitivo en un trabajo que genere satisfacción y compromiso, la implicación de los operarios de preventivo es indispensable para el éxito del plan.

9.3. MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTALEs un sistema de organización donde la responsabilidad no recae sólo en el departamento de mantenimiento sino en toda la estructura de la empresa "El buen funcionamiento de las máquinas o instalaciones depende y es responsabilidad de todos". Teniendo como objetivo que el sistema está orientado a lograr: Cero accidentes, cero defectos y Cero fallas.VENTAJAS: Al integrar a toda la organización en los trabajos de mantenimiento se consigue un resultado final más enriquecido y participativo. El concepto está unido con la idea de calidad total y mejora continua.DESVENTAJAS: Se requiere un cambio de cultura general, para que tenga éxito este cambio, no puede ser introducido por imposición, requiere el convencimiento por parte de todos los componentes de la organización de que es un beneficio para todos. La inversión en formación y cambios generales en la organización es costosa. El proceso de implementación requiere de varios años.

9.4. MANTENIMIENTO CORRECTIVO. Es el que se ocupa de la reparación una vez se ha producido el fallo y el paro súbito de la máquina o

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instalación. Dentro de este tipo de mantenimiento podríamos contemplar dos tipos de enfoques:

9.4.1. MANTENIMIENTO PALIATIVO O DE CAMPO (DE ARREGLO)Este se encarga de la reposición del funcionamiento, aunque no quede eliminada la fuente que provoco la falla.

9.4.2. MANTENIMIENTO CURATIVO (DE REPARACIÓN)Este se encarga de la reparación propiamente pero eliminando las causas que han producido la falla. Suelen tener un almacén de recambio, sin control, de algunas cosas hay demasiado y de otras quizás de más influencia no hay piezas, por lo tanto es caro y con un alto riesgo de falla. Mientras se prioriza la reparación sobre la gestión, no se puede prever, analizar, planificar, controlar, rebajar costos.VENTAJAS: Si el equipo está preparado la intervención en el fallo es rápida y la reposición en la mayoría de los casos será con el mínimo tiempo. Es rentable en equipos que no intervienen de manera instantánea en la producción, donde la implantación de otro sistema resultaría poco económica.DESVENTAJAS: Se producen paradas y daños imprevisibles en la producción que afectan a la planificación de manera incontrolada. Se suele producir una baja calidad en las reparaciones debido a la rapidez en la intervención, y a la prioridad de reponer antes que reparar definitivamente, por lo que produce un hábito a trabajar defectuosamente, sensación de insatisfacción e impotencia, ya que este tipo de intervenciones a menudo generan otras al cabo del tiempo por mala reparación por lo tanto será muy difícil romper con esta inercia.

10.FUNCIONAMIENTO / OPERACIÓN Toda central hidroeléctrica transforma la energía potencial del agua acumulada en el embalse en energía eléctrica a través del alternador. Las diferentes transformaciones de energía:

La presa, acumula artificialmente un volumen de agua para formar un embalse. Eso permite que el agua adquiera una energía potencial  que después se transformará en electricidad, para esto, la presa se sitúa a desnivel

Una válvula que permite controlar la entrada de agua a la galería de presión; posteriormente, una tubería forzada conduce el agua hasta la turbina de la sala de máquinas de la central. El agua caerá por la tubería para impactar en las palas de turbina, haciéndola girar.

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El agua a presión de la tubería forzada va transformando su energía potencial en cinética (es decir, va perdiendo fuerza y adquiere velocidad). Al llegar a la sala de máquinas el agua actúa sobre los álabes de la turbina hidráulica, transformando su energía cinética en energía mecánica de rotación. El eje de la turbina está unido al del generador eléctrico (alternador), que al girar transforma la energía mecánica rotatoria en energía eléctrica,  generando corriente alterna de media tensión  y alta intensidad.El agua, una vez ha cedido su energía, es restituida al río aguas abajo de la central a través de un canal de desagüe. Mediante transformadores, es convertida en corriente de baja intensidad y alta tensión, apta para su transporte a largas distancias con un mínimo de pérdidas. Toda la energía se transporta a través de postes eléctricos, hasta los centros de consumo, donde un transformador la convierte en una corriente de baja tensión, para su uso directo en receptores domésticos e industriales. Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía mecánica en energía eléctrica. Mantiene por tanto una diferencia de potencial entre dos puntos denominados polos. Todo alternador tiene como principio básico, la inducción electromagnética.

10.1 LA LEY DE FARADAY: nos dice que “Todo flujo magnético al variar con respecto al tiempo en un circuito induce una fuerza electromotriz”.

ε=∆∅∆ t

Al hacer girar una espira dentro de un campo magnético, se produce una variación del flujo de dicho campo a través de la espira y por tanto se genera una corriente eléctrica.

En la figura anterior, la espira rectangular rota dentro de un campo magnético, por lo que el flujo del campo a través de ella varía. Se crea una corriente que circula por la espira, por lo que entre los bornes (representados en verde) aparece una diferencia de potencial ΔV (fuerza electromotriz inducida).

En las centrales de generación de energía eléctrica, la energía mecánica que el generador transforma en energía

eléctrica proviene del movimiento de una turbina.

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En la parte inferior de la figura se observan las palas de la turbina (accionada por agua) y las compuertas verticales que sirven para regular el caudal de agua que entra a la turbina. En la parte superior está representado el generador de energía eléctrica. Dicho generador consta de dos partes:

El estátor, que es la parte estática del generador. Actúa como inducido. El estátor está constituido por bobinas por las que circulará la corriente. Cuando el rotor gira, el flujo del campo magnético a través del estátor varía con el tiempo, por lo que se generará una corriente eléctrica. 

El rotor, que es la parte móvil conectada al eje de la turbina. Es el que actúa como inductor. El rotor puede estar constituido por un imán permanente o más frecuentemente, por un electroimán. El campo magnético producido por un electroimán tiene la ventaja de ser más intenso que el de uno producido por un imán permanente y además su intensidad puede regularse.

11.BENEFICIOS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS: El proceso de transformación de la energía hidráulica en eléctrica es

«limpio», es decir, no produce residuos ni da lugar a la emisión de gases o partículas sólidas que pudieran contaminar la atmósfera.

El proceso no necesita combustible. Muchas veces los embalses de las centrales tienen otras utilidades

importantes: el regadío, como protección contra las inundaciones o para suministrar agua a las poblaciones próximas.

Tienen costes de explotación y mantenimientos bajos. Las turbinas hidráulicas son de fácil control y tienen unos costes de

mantenimiento reducido.  

DESVENTAJAS: El tiempo de construcción es, en general, más largo que el de otros tipos

de centrales eléctricas. La generación de energía eléctrica está influenciada por las condiciones

meteorológicas y puede variar de estación a estación.

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En general, están situadas en lugares lejanos del punto de consumo y, por lo tanto, los costes de inversión en infraestructuras de transporte pueden ser elevados.

Al interrumpirse el curso natural del río, se pueden producir alteraciones en la flora y en la fauna fluvial.

Una posible rotura de la presa de un embalse puede dar lugar a una verdadera catástrofe

12.MEJORAMIENTO / TENDENCIAS

Con los años de funcionamiento ha sido necesario renovar las centrales hidroeléctricas y adaptar los equipos a las nuevas normas y tecnologías, este proceso se llama el revamping (modernización).

El objetivo del revamping de una central hidroeléctrica es principalmente maximizar su eficiencia con los recursos disponibles, aumentar la seguridad y fiabilidad de la explotación hidroeléctrica y reducir sensiblemente los gastos de explotación y los gastos de mantenimiento. 

El proceso de trabajo de un revamping abarca desde el estudio hidrológico hasta la aplicación de las diferentes reparaciones y/o correcciones necesarias para la optimización de la central. Con los años de funcionamiento, los equipos y obra civil de una central van sufriendo los efectos del tiempo como la sedimentación, erosión y corrosión. Estos problemas provocan perdidas de rendimiento y de producción. 

En conclusión, el revamping es una solución muy interesante para la optimización de la producción en centrales ya construídas. Esta solución permite aumentar la producción pero también reduce los riesgos y los gastos vinculados a la operación.

13. IMPACTOS AMBIENTALES

Los potenciales impactos ambientales de los proyectos hidroeléctricos son siempre significativos. Sin embargo, existen muchos factores que influyen en la necesidad de aplicar medidas de prevención en todo.

La construcción y operación de la represa y el embalse constituyen la fuente principal de impactos del proyecto hidroeléctrico. Los proyectos de las represas de gran alcance pueden causar cambios ambientales irreversibles en una área geográfica muy extensa. Durante la última década han aumentado las críticas a estos proyectos. Los críticos más severos sostienen que los costos sociales, ambientales y económicos de estas represas pesan más que sus

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beneficios y que, por lo tanto, no se justifica la construcción de las represas grandes. 

Hay impactos ambientales directos asociados con la construcción de la represa (por ejemplo, el polvo, la erosión, problemas con el material prestado y con los desechos), pero los impactos más importantes son el resultado del embalse del agua, la inundación de la tierra para formar el embalse, y la alteración del caudal de agua aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos directos en los suelos, la vegetación, la fauna y las tierras silvestres, la pesca, el clima y la población humana del área.

Los efectos indirectos de la represa incluyen los que se asocian con la construcción, el mantenimiento y el funcionamiento de la represa (por ejemplo, los caminos de acceso, los campamentos de construcción o las líneas de transmisión de energía) y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales que posibilita la represa.

Los proyectos hidroeléctricos implican necesariamente la construcción de líneas de transmisión para transportar la energía a los centros de consumo. [13]

14.PRINCIALES CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN EL PERÚ

Las Centrales Hidroeléctricas de nuestro país están agrupadas en dos sistemas eléctricos: 

A. El Sistema Interconectado Centro Norte. 

Es el de mayor capacidad, ya que genera casi 3 mil megawatts. Abastece a las principales ciudades del país como: Piura, Chiclayo, Trujillo, Chimbote, Huaraz, Huánuco, Tingo María, Cajamarca, Huancayo y Lima. Las principales centrales hidroeléctricas que componen este sistema son:1) Carhuaquero: Ubicada en Cajamarca, aprovecha las aguas del río Chancay y cuenta con una caída neta de 475 m para generar 75 Megavatios (Mw). Fue puesta en servicio en 1988 y pertenece a la empresa EGENOR S.A.2) Cañón del Pato: Ubicada en Ancash, a 120 Km. de Chimbote en la provincia de Huaylas, utiliza las aguas del río Santa aprovechando una caída de 395 m y generando 154 Megawatts (Mw). Fue puesta en servicio en dos etapas: 1958 y 1981 respectivamente. Pertenece también a EGENOR S.A. 3) Gallito Ciego: Ubicada en la provincia de Contumazá, en Cajamarca. Genera 34 Megawatts. Ha sido entregada en concesión definitiva a la empresa Cementos Norte Pacasmayo. 4) Central Hidroeléctrica Santiago Antúnez de Mayolo: Ubicada en el departamento de Huancavelica, provincia de Tayacaja. Produce 798 Mw, con una caída neta de 748 m también con turbinas Pelton. Fue puesta en servicio en dos etapas 1973 y 1979 respectivamente. 

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5) Restitución: Esta central recibe las aguas ya utilizadas en la Central Antúnez de Mayolo a través de una caída de 258 m generando 216 Mw. Fue puesta en operación en 1984. Ambas componen el complejo hidroenergético más grande del país y pertenecen a Electroperú S.A.. 6) Cahua: Ubicado en Pativilca, al norte de Lima, aprovecha las aguas del río Pativilca a través de una caída de 215 m produciendo 41 Mw. Fue puesta en servicio en 1967 y abastece de electricidad a Huacho, Supe, Paramonga, Pativilca y Barranca. 7) Huinco: Es la principal central hidroeléctrica de Lima. Su producción es de 262 Mw a través de 4 generadores. La cuenca hídrica que abastece a Huinco es recogida de las lagunas de Marcapomacocha y Antacoto a 5 mil m.s.n.m. Las aguas son derivadas a través de una caída neta de 1.245 m para ser absorbidas por 8 turbinas Pelton.

B. El Sistema Interconectado Sur:

Suministra energía a una población de más de millones de habitantes. Entre las principales ciudades que abastece están Arequipa, Cusco, Tacna, Moquegua, Juliaca, Ilo y Puno. En este Sistema Interconectado con 711 kilómetros de líneas de transmisión se hallan las siguientes centrales hidroeléctricas: 1) Charcani: Ubicada en Arequipa, esta central es una de las más modernas del país. Fue inaugurada en 1988. Genera 136.8 Mw con una caída de agua de 690 m y pertenece a la Empresa EGASA.

2) Machu Picchu: Ubicada en la provincia de Urubamba cerca a las ruinas de Machu Picchu en el Cusco. Genera 110 Mw y su caída neta es de 345 m. Esta Central trabaja con turbinas tipo Francis y fue puesta en servicio en 3 etapas: 1964, 1972 y 1984 respectivamente. En la actualidad esta central se encuentra inoperativa por los graves daños ocasionados por el aluvión sufrido durante la temporada del fenómeno de El Niño de febrero de 1998. 3) Aricota 1 y 2: Se localizan en la provincia de Candarave, en el departamento de Tacna. Aricota I fue construida en 1967 y en la actualidad produce 23.80 Mw con una caída de agua de 617 m a través de un sistema de turbinas Pelton. Aricota 2 genera 11.9 Mw. Estas centrales pertenecen a la empresa EGESUR S.A. 4) San Gabán: Ubicada en la provincia de Carabaya, en el departamento de Puno. Es una moderna central que genera 110 Mw de potencia. [14]

15.CONCLUSIÓN Las centrales hidroeléctricas, a lo largo de su evolución histórica, han mejorado la calidad de vida del ser humano, ya que generan energía eléctrica, lo que constituye una necesidad básica en todos los hogares de hoy en día; así como han apoyado el desarrollo económico de la población generando muchos puestos de empleo, puesto que se requiere mano de obra para su construcción y mantenimiento.

16.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

INGENIERÍA QUÍMICA

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[ 1 ]http://www.osinerg.gob.pe/newweb/uploads/GFE/1.2%20COMPENDI O%20CENTRALES%20ELECTRICAS%20SEIN.pdf

[ 2 ]http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html

[ 3 ]http://www.minem.gob.pe/_detallenoticia.php?idSector=6&idTitular=5

[4]https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2012/11/energc3ada-hidrc3a1ulica.pdf

[5] http://vidaverde.about.com/od/Energias-renovables/tp/En-fotos-Tipos-de-centrales-hidroeleacutectricas.htm

[6] http://www.profesorenlinea.cl/fisica/CentralesHidroelectricas.htm

[7] http://es.slideshare.net/geopaloma/energa-hidrulica-1967699

[8]http://www.unesa.es/sector-electrico/funcionamiento-de-las-centrales-electricas/1347-central-hidroelectrica

[9]http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/produccion-de-electricidad/xi.-las-centrales-hidroelectricas

[10]http://energia-renovable-y-no-renovable-hoy.blogspot.pe/2013/02/ve ntajas-y-desventajas-energia-hidroelectrica.html#.ViUTNDGG-AV

[11]https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2012/11/energc3ada-hidrc3a1ulica.pdf

[12] http://www.profesorenlinea.cl/fisica/CentralesHidroelectricas.htm [13] https://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica

[14]http://gacetageografica.blogspot.pe/2010/01/centraleshidroelectricas-en-el-peru.html