UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES

GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE ENERGÍA

HIDRÁULICA

DOCENTE : DIONICIO MONTALVO, FRANKLIN

ALUMNOS : AGURTO VERGARA, JACKELINEBORJAS VICENTE, BELGICACOTRINA TRUJILLO, WALTERHUERTO PAJUELO, ELDHYLEON SANTA MARIA, JONATANMATOS ZEGARRA, LERIDARODRIGUEZ EUGENIO, JHELY VALERYSANCHEZ LEON, LIZSANTILLAN TELLO, BRYANSOLSOL RAMIREZ, EVELYNTOLENTINO LUGO, CLINTON

TINGO MARIA

I. INTRODUCCIÓN

La energía hidráulica es la fuente renovable de electricidad más

importante y más utilizada en el mundo. Representa un  19% de la producción

total de electricidad, siendo Canadá el productor más importante de energía

hidroeléctrica, seguido por los Estados Unidos y Brasil.

Aproximadamente dos tercios del potencial hidroeléctrico

económicamente viable quedan aún por desarrollar. La energía hidráulica no

aprovechada es todavía muy abundante en América Latina, África central, India y

China.

La energía hidráulica tiene la cualidad de ser renovable, pues no agota

la fuente primaria al explotarla, y es limpia, ya que no produce en su explotación

sustancias contaminantes de ningún tipo. Sin embargo, el impacto medioambiental

de las grandes presas, por la severa alteración del paisaje e, incluso, la inducción

de un microclima diferenciado en su emplazamiento, ha desmerecido la bondad

ecológica de este concepto en los últimos años.

Al mismo tiempo, la madurez de la explotación hace que en los países

desarrollados no queden apenas ubicaciones atractivas por desarrollar nuevas

centrales hidroeléctricas, por lo que esta fuente de energía, que aporta una

cantidad significativa de la energía eléctrica en muchos países (en España, según

los años, puede alcanzar el 30%) no permite un desarrollo adicional excesivo.

Recientemente se están realizando centrales minihidroeléctricas, mucho más

respetuosas con el ambiente y que se benefician de los progresos tecnológicos,

logrando un rendimiento y una viabilidad económica razonables.

Objetivo general:

- Generar energía eléctrica.

Objetivos específicos:

- Identificar una catarata con un buen caudal en Tingo María.

- Medir el caudal de la catarata.

- Instalar los equipos necesarios para la generación de energía

eléctrica.

II. REVISIÓN LITERARIA

II.1. Energía hidráulica

La energía del agua o energía hidráulica, es esencialmente una forma

de energía solar. El Sol comienza el ciclo hidrológico evaporando el agua de lagos

y océanos y calentando el aire que la transporta. El agua caerá en forma de

precipitación (lluvia, nieve, etc.) sobre la tierra y la energía que posee aquella por

estar a cierta altura (energía potencial) se disipa al regresar hacia lagos y

océanos, situados a niveles más bajos. Es la energía que tiene el agua cuando se

mueve a través de un cauce (energía cinética) o cuando se encuentra embalsada

a cierta altura (es decir, en forma de energía potencial). En este momento toda la

energía hidráulica del agua estará en forma de energía potencial. Cuando se deje

caer, se transformará en energía cinética, que puede ser aprovechada para

diversos fines. Se trata de una energía renovable. Desde hace unos dos mil años,

toda la energía hidráulica se transformaba en energía mecánica que,

posteriormente, tenía aplicaciones específicas en norias, molinos, forjas,... A partir

del siglo XX se empleó para obtener energía eléctrica. Son las centrales

hidroeléctricas. Se caracteriza porque no es contaminante y puede suministrar

trabajo sin producir residuos (rendimiento 80%). 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 que

se producen son:

Según el valor de la potencia generada sea superior o inferior a 10

Mw, hablamos de minihidráulica o de hidráulica. Emplazamiento de sistemas

hidráulicos Es importante tener en cuenta para evaluar el potencial extraíble:

• El caudal de agua disponible, que se establece a partir de datos

pluviométricos medios de largos periodos de tiempo

• El desnivel que se puede alcanzar, impuesto por el terreno

Un gran desnivel (100 – 150 m) obligará a utilizar largas

canalizaciones, mientras que un pequeño desnivel (menor de 20 m), obligará a la

construcción de un embalse para aumentarlo (necesario estudiar las conducciones

y los diques).

II.2. Principios de funcionamiento

Una presa sirve para contener el agua y formar tras de sí un embalse.

El agua se libera por los desagües, que fluye por las llamadas tuberías de

conexión hasta la sala de máquinas (una vez filtrada); la energía cinética del agua

acumulada se convierte en energía cinética de rotación de la turbina, que

acoplada a un alternador de forma solidaria, genera energía eléctrica.

II.3. Elementos que la componen

II.3.1. Embalse.

Un embalse es el lugar donde se almacena el agua, y consta de la

presa y los desagües.

II.3.1.1. Presa.

Es una barrera interpuesta en el cauce de un río para retener y

almacenar su agua, elevando el nivel considerablemente y regulando e l caudal de

salida. Atendiendo a la forma de resistir el empuje de la corriente hay dos tipos de

presa: presas de gravedad, en las que el empuje del agua se contrarresta con el

peso del muro que forma la presa, y presas de bóveda, en forma de arco, con lo

que se consigue soportar mejor la presión del agua.

II.3.1.2. Desagües.

Son aperturas dispuestas en la pared principal de la presa a través de

las cuales se controla la salida del agua. Existen tres tipos de desagües: de

superficie, de medio fondo y de fondo.

a) Desagües de superficie o aliviaderos.

Se encuentran en la parte superior de la presa y tienen la función de

regular el nivel del agua para evitar el desbordamiento. Pueden ser de tres clases

en función del tipo de compuerta utilizada: de compuerta vertical, construida con

materiales que resisten la presión del agua (como la chapa reforzada) que se

desliza sobre raíles; de compuertas de segmento, que están formadas por una

estructura metálica sujeta a un eje de giro cuyo extremo tiene forma de superficie

cilíndrica, se utilizan en caudales no muy elevados; y clapetas, compuestas de una

báscula unida por uno de sus extremos a la parte superior de la compuerta de tal

forma que cuando la compuerta desciende se abre y fluye el agua.

b) Desagües de medio fondo.

Son desagües que se alimentan a media altura de la presa. -

Desagües de fondo. Son desagües situados en la parte inferior de la presa.

II.3.2. Tuberías de conexión

Desde las tomas de agua se conduce el agua de la presa hasta estas

tuberías de conexión que se encargan de llevar el agua hacia las turbinas. Están

construidas con materiales de gran resistencia como acero, fundición,

fibrocemento o plástico reforzado con fibra de vidrio. El diámetro y grosor de las

tuberías dependen del caudal de la presa, y se sostienen en el suelo mediante

apoyos y con anclajes de hormigón en los cambios de dirección; pueden ser

aéreas o subterráneas.

II.3.3. Planta transformadora

Son las instalaciones donde se transforma la energía cinética del agua

en energía eléctrica. Las partes que componen una planta transformadora son los

elementos de cierre y reguladores y las turbinas.

Elementos de cierre y reguladores. Son los encargados de impedir

o regular la entrada del agua en la planta.

Turbinas. Los dos tipos más habituales de turbinas hidráulicas son

las de acción y las de reacción.

Turbinas de acción. Para hacer girar las aspas se aprovecha sólo la

velocidad del agua. Estas turbinas pueden ser de flujo cruzado, de tipo Pelton y

otras. La más usada es la turbina Pelton, en la que el agua que empuja los álabes

es impulsada por inyectores que regulan el caudal, y se emplea para centrales de

pequeño caudal y con un gran salto de agua. Tiene la característica de que admite

una amplia variación de caudal, y, en caso de parada, cuenta con un deflector de

chorro, mecanismo que dirige el agua directamente al desagüe evitando una

sobrepresión en la tubería.

Turbinas de reacción. En estas turbinas el movimiento de los

álabes es provocado tanto por la velocidad como por la presión del agua. Hay

varios tipos de turbina de reacción: turbina Francis de hélice, Kaplan, etc.

II.4. Tipos de centrales hidráulicas

Las centrales hidroeléctricas se pueden clasificar según sus características

orográficas, atendiendo a su estructura o según la potencia que generen.

II.4.1. Según sus características orográficas. Las centrales hidráulicas se dividen en centrales fluyentes y centrales con regulación:

Centrales fluyentes. Están situadas en ríos con un caudal

constante, de forma que no requieren la formación de un embalse o éste es de

pequeñas dimensiones. La recogida de agua se hace directamente del río y va

hacia las turbinas.

Centrales con regulación. Son las que están situadas en lugares

donde es necesario embalsar el agua y provocar un salto elevado de la misma.

II.4.2. Según su estructura. Se clasifican en centrales por desviación de las aguas y de pie de presa:

a) Centrales por desviación de las aguas. En éstas se desvía parte

del caudal del río mediante un azud o muro situado transversalmente a la

corriente. Con ello se crea un remanso sin necesidad de elevar mucho el nivel del

agua. El agua desviada se canaliza con la toma (ensanchamiento en la parte

anterior del canal que agiliza la entrada del agua) hasta el canal de derivación, que

puede ser a cielo abierto o por tubería. Desde allí se dirige a la cámara de carga o

depósito donde se almacena el agua y del que parte la tubería forzada, que lleva

el agua hacia la planta transformadora.

b) Centrales de pie de presa. Requieren la construcción de una

presa que almacene el agua a una altura determinada. Si son de alta o media

caída el agua llega a la turbina (generalmente horizontal de impulsión) a gran

velocidad, con lo que no es necesario un generador de mucho diámetro. Si son de

baja caída se necesitan turbinas de reacción, que son mucho más voluminosas

debido al gran caudal de agua que deben hacer pasar y, además, los generadores

son también de grandes dimensiones por la poca velocidad del agua.

c) Según la potencia que generan

Minicentrales hidráulicas. Generan potencias comprendidas entre

los 250 y los 5.000 kW.

Macrocentrales o centrales hidráulicas. Se generan potencias

superiores a 5.000 kW.

Por último, un tipo especial de generación es la llamada central de

bombeo, en la que el embalse a partir del cual se genera energía hidroeléctrica

recibe el agua por bombeo desde otro embalse inferior. Para ello, además de los

elementos con los que cuenta una central convencional, es necesario el uso de

bombas que eleven el agua. Su principal aplicación es combinándola con una

central térmica, nuclear o hidroeléctrica convencional, y se implanta en lugares

donde hay un desfase entre la energía generada y la demanda de energía, bien

sea porque paralizar la producción de energía es poco rentable (centrales térmicas

y nucleares en las que el costo de tiempo y dinero del arranque no es rentable) o

porque, si no se evacua el agua, se desbordaría el embalse (centrales

hidráulicas). Por ejemplo, a lo largo del día una central puede tener una demanda

que sobrepase su capacidad de generación eléctrica, y por la noche, producir más

de lo que se consume. Para evitar este desfase, durante la noche la energía

sobrante se utiliza para bombear agua a un embalse superior, de tal fortuna que

durante el día, con el agua almacenada, se genera la energía necesaria para

cubrir el exceso de demanda sin que la central tenga que sobredimensionarse

para generaría por sí misma.

II.5. Ventajas e inconvenientes.

Entre las ventajas que ofrece tanto el uso de la energía hidráulica

como de las instalaciones que la acompañan, podemos citar las

siguientes:

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.

Las presas que se construyen para embalsar el agua permiten regular

el caudal del río, evitando de esta forma inundaciones en épocas de

crecida y haciendo posible el riego de las tierras bajas en los períodos

de escasez de lluvias.

El agua embalsada puede servir para el abastecimiento a ciudades

durante largos períodos de tiempo.

Los embalses suelen ser utilizados como zonas de recreo y

esparcimiento, donde se pueden practicar una gran cantidad de

deportes acuáticos: pesca, remo, vela, etc.

No obstante, la utilización a gran escala de la energía hidráulica

también presenta inconvenientes. Entre ellos mencionaremos:

Los embalses de agua anegan extensas zonas de terreno, por lo

general muy fértiles y en ocasiones de gran valor ecológico, en los

valles de los ríos. Incluso, en algunos casos, han inundado pequeños

núcleos de población, cuyos habitantes han tenido que ser trasladados

a otras zonas: esto significa un trastorno considerable a nivel humano.

Las presas retienen las arenas que arrastra la corriente y que son la

causa, a lo largo del tiempo, de la formación de deltas en la

desembocadura de los ríos. De esta forma se altera el equilibrio, en

perjuicio de los seres vivos (animales y vegetales) existentes en la

zona.

Al interrumpirse el curso natural del río, se producen graves

alteraciones en la flora y en la fauna fluvial.

Si aguas arriba del río existen vertidos industriales o de alcantarillado,

se pueden producir acumulaciones de materia orgánica en el embalse,

lo que repercutirá negativamente en la salubridad de sus aguas.

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

verdadera catástrofe (ejemplo: presa de Tous, en la provincia de

Valencia).

Por último, reseñar la gran dependencia que experimenta la energía

hidráulica respecto a las precipitaciones, pues en épocas de sequía es

necesario reservar parte del agua embalsada para otros usos no

energéticos.

II.6. Energía hidráulica y medio ambiente

La producción de electricidad en centrales hidráulicas genera, al igual

que la mayor parte de las actividades productivas, ciertas afecciones sobre el

medio ambiente. Pero, al centrar la atención, de forma casi exclusiva, en los

impactos que ciertas obras de regulación, necesarias para este uso,han tenido

sobre el entorno local, se ha creado una imagen medioambiental generalmente

negativa de este uso del agua y de la energía producida.

Los nuevos retos ambientales cuestionan estos planteamientos y

exigen, como ya lo hace la Unión Europea en el Libro Blanco sobre

Responsabilidad Ambiental (2000), adoptar otro tipo de enfoques más integrales

que tengan en cuenta todos los problemas ambientales,junto a los económicos y

sociales. Los costes ambientales de la energía hidroeléctrica viene causados

principalmente por los embalses necesarios para su producción,cuyos impactos

son,por lo general, locales, cuantificables y variables en función de la ubicación del

proyecto y de las medidas de corrección que se adopten.Por ello, siempre que

estos impactos se tengan en cuenta desde la concepción del proyecto, pueden

disminuirse o evitarse en gran medida con un estudio apropiado de alternativas y

de medidas correctoras. Cuestiones que han de abordarse necesariamente en los

estudios de impacto ambiental.

La Agencia Internacional de la Energía realizó en el año 2000 un estudio,

con participación de más de 10 países, entre ellos España, que trató de definir los

retos básicos de mejora ambiental de esta energía:

Integrar los aspectos relacionados con la preservación de la biodiversidad

en el diseño de los proyectos.

Optimizar el régimen de explotación de los embalses para mantener los

caudales aguas abajo.

Definir sistemas que faciliten el paso de peces por las presas.

Mejorar la gestión de los sedimentos acumulados.

imitar los problemas de calidad del agua mediante una buena selección de

las ubicaciones.

Gestionar la contaminación y la eutrofización del agua en la operación de

las centrales.

A la superación de estos retos se están dedicando ya importantes

recursos humanos y económicos en proyectos nacionales y transnacionales en

todo el mundo. La experiencia adquirida por el sector hidroeléctrico en cuanto al

diseño de los proyectos, unido al desarrollo de programas de mitigación de

impactos ambientales, ha contribuido a evitarlos o a reducirlos. Hasta el punto que

hoy, los proyectos hidroeléctricos pueden ser perfectamente sostenibles después

de internalizar sus costes medioambientales.

Pero quizás el aspecto más novedoso en cuanto a las relaciones entre

el uso del agua para la generación de energía y el medio ambiente es el papel que

la energía hidroeléctrica, como energía no contaminante, puede jugar en relación

con el problema del cambio climático, porque no genera emisiones de gases de

efecto invernadero, salvo en la fase de su construcción. En el cuadro adjunto se

presentan,para los diferentes sistemas de producción de eléctrica, agrupados por

nivel y tipo de servicio que prestan, las emisiones de los principales parámetros

ambientales que se tienen en cuenta en este tipo de análisis.Para el cálculo de

emisiones se ha adoptado el enfoque de “análisis del ciclo de vida del proyecto”.

Del análisis de estos datos se desprende que el sistema de producción

hidroeléctrica es el que, en la práctica totalidad de las variables, tiene unas

menores emisiones por kWh generado.

De acuerdo con el cuadro, la energía hidroeléctrica emite, en su ciclo

de vida, entre un 1% y un 500% menos de gases de efecto invernadero que la

energía producida por centrales térmicas convencionales.

Los estudios realizados por la Agencia Internacional de la Energía

(2000) ponen de relieve que la producción hidroeléctrica en el mundo representa

hoy en día el 6,7% del total de la energía primaria. De acuerdo con estas mismas

fuentes, y teniendo en cuenta los sistemas de producción que se utilizarían para

sustituir a este tipo de energía,el porcentaje de ahorro de emisiones de CO2 que

implica la producción hidroeléctrica es del 8,5% del total mundial por usos

energéticos de cualquier tipo y, si nos referimos sólo al sector eléctrico, este

ahorro se eleva al 25% a escala mundial.

En nuestro país, la energía hidroeléctrica, por el peso que actualmente

tiene en la producción eléctrica, es uno de los instrumentos básicos para hacer

frente al problema del cambio climático y para cumplir los compromisos adquiridos

en el Protocolo de Kioto. Una tarea difícil a juzgar por las tendencias actuales. Se

estima, en este sentido, que la producción hidroeléctrica en España evita cada año

la emisión de entre 15 y 30 millones de toneladas de CO2, de entre 110.000 y

209.000 toneladas de SO2 y de entre 50.000 y 90.000 toneladas de NOx a la

atmósfera, según el tipo de combustible fósil que se utilizara para generar esta

energía.

III. MATERIALES Y METODOS

III.1. Lugar de estudio

III.1.1. Ubicación Geográfica

Distrito : Mariano Dámaso Beraun

Provincia : Leoncio Prado

Departamento : Huánuco

III.1.2. Coordenadas Geográficas

Altitud : 868 msnm

Latitud : -9.35557

Longitud : -76.0518

III.1.3. Datos Climatológicos Promedio

Temperatura : 15°C

Humedad : 77 %

Condiciones : Nublado

Viento : 36 km/h NNE

III.1.4. Información Turística

La Catarata Las Golondrinas es un encantador recurso natural que el

visitante puede hallar al visitar el distrito de Mariano Dámaso Beraún, en la

provincia de Leoncio Prado, dentro de la región de Huánuco.

El nombre que presenta esta catarata de Huánuco, se debe a que en

los bosques próximos al recurso, es natural hallar un gran número de golondrinas

anidando y volando por su territorio. La caída de agua Las Golondrinas, cuenta

con una altura de 150 metros y sus aguas se precipitan sobre una poza natural

que invita al visitante a nadar o refrescarse. Esta precipitación da lugar a una

cascada de 4 metros, aproximadamente, que se presenta como un estupendo

lugar no solo para refrescarse, sino para ser utilizado para hidroterapias.

La belleza de la caída de agua se amplifica con las pequeñas cuevas

que se encuentran al inicio de la misma, y donde se puede observar la presencia

de variedad de aves, entre las que se encuentran, además de golondrinas, 

gallitos de las rocas y hasta loros.

Para poder visitar la Catarata Las Golondrinas  es necesario ir primero

hacia el Caserío de Honolulo, que se ubica  a 25 Km de Tingo María. Desde este

caserío hasta la catarata, solo se  puede continuar a pie por un camino de  que

fácilmente puede concluirse en poco más de una hora.

A quienes quieran visitar la catarata  se les recomienda, primero estar

vacunados contra el dengue, entre otras enfermedades que se sugieran en el

centro médico de la ciudad; segundo, contratar el servicio de guías, ya que no

existe señalización para llegar al mismo; y tercero, ir con ropa ligera y llevar ropa

de muda por si quiere refrescarse en las aguas de la catarata.

Se sugiere que las visitas a la caída de agua se den entre los meses

de abril hasta octubre, y en el horario de  9 de la mañana, hasta las 5 de la tarde.

III.1.5. Superficie

El Centro poblado cuenta con una superficie aproximado de 29,730.00

Has. El área total del terreno correspondiente al Centro Poblado de Bella, consta

de setenta y tres mil ochocientos cincuenta y cuatro y diez metros cuadrados

(73,854.10 m²).

III.1.6. Recurso Hídrico

El Centro Poblado de Bella cuenta con un número de ríos y

quebradas que se encuentran agrupadas en cuencas las mismas que son:

Cuenca del Río Bella.

Cuenca del Río Santa.

Cuenca del Río Inti.

Cuenca del Río San Andrés.

Y además otros ríos importantes como son:

Río Patay Rondos, río Nueva América, río oro, río perdido y río Tres

de Mayo, El rio Tigre.

III.1.7. Flora y Fauna

Dentro del Centro Poblado se encuentra una gran diversidad de

especies en cuanto a la flora y fauna así tenemos el siguiente cuadro:

ÁRBOLESFamilia Especie Nombre común

ANACARDIACEAE Spondias mombin.L UbosANNONACEAE Xylopia parviflora.Spruce AnonillaAPOCYNACEAE Brunfelsia grandiflora. D.Don Chiricsanango

ARALIACEAE Scheflera morototoni.(Aublet). Ducke Aceite caspiBIXACEAE Bixa platycarpa. L Achiote caspi

BURSERACEAE Protium opacum.Swart. CopalilloCAESALPINIACEAE Tachigalia polyphylla.Poeppig. Ucshaquiro

CECROPIACEAE Cecropia albina CeticoPourouma minor Sachauvilla

CLUSIACEAE Calophyllum brasiliense.Camb. Lagarto caspiVismia cayanennsis.(Jack.) Pers. Pichirina hoja anchaSenefeldera inclinata.M.A. Huangana caspi

LAURACEAE Aniba roseadora.Ducke. MoenaMezilaurus synandra.(Mez.).kost. Moena sin olorNectandra amplifolia.Nees Moena blancaNectandra cuspidata.Nees Moena negraNectandra meyeriana.Laser. Moena amarillaOcotea marmellensis.Mez. Isma moenaPersea grandis.Mez. Palta moena

MELASTOMATACEAE Loreya arborescens. (Aublet.).D.C. LoreyaMiconia francii. Ward. Miconia hoja anchaMiconia minutiflora. (Bonp).D.C. Rifari blancoMiconia punctata.(Desv).D.C. Rifari colorado

MELIACEAE Carapa guianensis. CarapaCedro masha

MIMOSACEAEA Cedrelinga catenaeformis (Ducke) TornilloMORACEAE Brosimum rubescens.Taubert. Manchinga

Clarisia racemosa.Ruiz y Pav. TulpayFicus insipida.Will. Oje

MYRISTICACEAE Iryanthera elliptica.Ducke. Cumala rojaOsteophloeum platyspermum. Favorita (osteo)Virola pavonis. (A.D.C.).Sm. Cumala blanca

MYRTACEAE Eugenia sp. Huayaba silvestrePAPILIONACEAE Ormosia coccinea. L Huayruro

PIPERACEAE Piper amplifolia Matico hoja anchaRUBIACEAE Cinchona hirsuta. Ruiz et Pav. Cinchona

Cinchona humboltiana.Lamb. Cinchona humbolCinchona officinalis. Linn. Árbol de la QuinaCinchona pubescens Cascarilla

SAPINDACEAE Matayba purgans.(Poeppig.).Radlk. MataybaSAPOTACEAE Pouteria scasilis.Penn. Caimitillo

SIMAORUBACEAE Simaoruba amara.Aubl. Cacapana caspiTILIACEAE Apeiba membranacea.Spruce. Maquisapa ñaccha

PALMERASFamilia Especie Nombre Vulgar

ARECACEAE Euterpe precatoria Huasai

C.Martius.Chamaedora linearis L Palmera realHyospathe ulei Dammer. PalmicheIriartea deltoidea Ruiz et Pav.

Huacrapona

Socrotea salazarii.H. PonillaORQUIDEAS

Familia Especie Nombre VulgarORCHIDACEAE N.D. Orquidea vainilla

BROMELIASFamilia Especie Nombre Vulgar

BROMELIACEAE

Aechmea comusus. L Bromelias

N.D. Piña silvestreGRAMINEAS

Familia Especie Nombre VulgarPOACEAE N.D. Chusquea

ANTURIOSFamilia Especie Nombre Vulgar

N.D. Anturio rojo

AVES ANFIBIOS MASTOFAUNAGallinazo cabeza

negraSapo Chinches

Águila blanco y negra

Sapo venenoso Armadillos o Carachupa

Paujil Rana TábanosManacaraco Murciélago con bigotes

Paloma común Zancudos

Paloma Murciélago lengua largaLoro verde REPTILES Abejas

Loro cabeza azul Lagartija Mono machín negroGuardacaballo Serpiente arborícola Avispas

Picaflor Víbora Mono choroPicaflor ala blanca Otorongo, Jaguar, Tigre

Loro verde PumaPicaflor pecho

plomoAchuni, cashuna

Tucán INSECTOS Nutria o Lobo de ríoTucaneta Mariposa helena Sajino

Carpintero Mariposa amarilla ArdillaGallito de las rocas Mariposa Rata de agua

Atrapamoscas Escarabajo Rata arrocera trepadoraTordo Grillos Rata arrocera

Mieleros Saltamontes AñujePicuro

Picuro mamaMuca

III.2. Materiales

III.2.1. Material de Campo

Rafia

Wincha

Balde

Botella

III.2.2. Equipos

GPS

Cámara Fotográfica

III.2.3. Material de Gabinete

ArcGis

Microsoft Word

Microsoft Excel

III.3. Metodología

III.3.1. Medición del Caudal

a) Volumétrico

Para realizar la medición de caudal a través del método volumétrico

primero en un recipiente (balde) con un determinado volumen conocido, y a través

de los tubos se empieza realizando el llenado del balde a la ves siendo controlado

con un cronometro, así de esta misma forma se realizaron varias tomas y luego se

sacó un promedio de estos para determinar el caudal de la tubería.

b) Flotador

Para este método se tomó en cuenta la quebrada de la catarata Las

Golondrinas, primero se tomó un tramo de 5 metros, se tomaron medidas de

profundidad, ancho del inicio del tramo y al final del tramo, para la toma de la

profundidad se tomó a mismas distancias para así tener una medida de la

profundidad más uniforme, luego una vez realizada las medidas con una botella a

medio llenar se empezó con la toma de tiempo desde que la botella parte de el

inicio y llega al final. Una vez con estos datos realizamos los cálculos respectivos

para así obtener el caudal de la quebrada.

IV. CRONOGRAMA

Cuadro 1: Cronograma de actividades a realizar para la elaboración de un

generador eléctrico.

ACTIVIDADES

TIEMPOMES JUNIO JULIO

SEMANA

3º 4º 1º 2º 3º 4º

Elaboración de marco teórico conceptual y referencias bibliográficasIndagación de la zona de estudio y visita al lugar

Mediciones de campo (caudal)

Compra de materiales a usar para la infraestructura del generador eléctricoInstalación y funcionamiento del generador eléctrico y recopilación de datos respectivosPresentación final del informe sobre el generador eléctrico

FUENTE: Elaboración propia.

V. COSTOS Y PRESUPUESTOS

PRESUPUESTO

00101.01 (011001010212-

1003001-01)MATERIALES DE ESCRITORIO

Costo unitario directo por:

Varios Varios 1.0000 250.00 250.00

01.02 MATERIALES Costo unitario directo por:

 CANTIDAD  COSTO UNITARIOPILAS und 4.0000 1.50 6.00LIBRETA DE CAMPO und 1.0000 3.00 3.00BALDE DE PLÁSTICO 20L und 1.0000 6.00 6.00RAFIA und 1.0000 5.00 5.00PLUMON INDELEBLE und 2.0000 3.00 6.00CINTA METRICA STANLEY und 1.0000 22.00 22.00BOTELLA DE PLASTICO 3.5L

und 1.0000 4.50 4.50

MATERIALES PARA CONSTRUNCION DEL SISTEMA

und 1.0000 100.00 100.00

01.04 (011001010305-1003001-01)

ALQUILER DE EQUIPOS

Costo unitario directo por:

 CANTIDAD  COSTO UNITARIOTeodolito und 1.0000 20.00 20.00GPS und 1.0000 10.00 10.00

Mira estadimètrica und 2.0000 7.00 7.00Cámara fotográfica und 1.0000 10.00 10.00

01.05 (011001010303-1003001-01)

OTROS SERVICIOS DE TERCEROS

Costo unitario directo por:

 CANTIDAD  COSTO UNITARIOPERSONAL TECNICO und 1.0000 100.00 100.00

Impresión und 4.0000 8.00 32.00

19/06/2015 0:59:06Total 320.00

Fuente: Elaboración propia (2015)

VI. RESULTADOS

VI.1. Caudal de la catarata Golondrinas

Cuadro 1: Caudal promedio de la catarata mediante el método volumétrico

N° t (s) V (L) V (m3) Q (L/S) Q(m3/s) SUMAPROMEDIO

(m3/s)1 15,86 25 0,025 1,57629256 0,00157629 0,01628802 0,002326862 10,66 25 0,025 2,34521576 0,002345223 10,2 25 0,025 2,45098039 0,002450984 7,52 25 0,025 3,32446809 0,003324475 10,09 25 0,025 2,47770069 0,00247776 9,13 25 0,025 2,73822563 0,002738237 18,18 25 0,025 1,37513751 0,00137514

FUENTE: Elaboración propia.

VI.2. Caudal ecológico

VI.3. Pautas que se consideró para generar energía eléctrica

VI.3.1. Altura de salto aprovechable

En las centrales eléctricas no se aprovecha toda la altura de salto. A la

altura de salto teórico se le debe restar todas las pérdidas de carga debidas a los

rozamientos y obtendremos la altura de salto aprovechable de la minicentral.

VI.3.2. Potencia del salto de agua, potencia disponible en la red y potencia suministrada a los consumidores.

La potencia de una turbina es la energía:

Pt = 1000 x g x Q x H´

Considerando:

um = H”/H´ (rendimiento de la tubería)

La potencia en el eje del generador será:

Pa = 1000 x g x Q x H´ x um

Cabe añadir que la potencia eléctrica suministrada por el generador

dependerá del rendimiento de este generador, que se le llamara ug. Por lo tanto:

P = 1000 x g x Q x H´x um x ug

Para deducir la potencia eléctrica que se puede suministrar a los

consumidores se tiene que tener en cuenta, adicionalmente mencionado, las

pérdidas eléctricas en los transformadores de la central, en las líneas de

trasmisión de energía eléctrica y en los trafos de las subestaciones

transformadoras. Normalmente la energía que llega a los consumidores es un 70%

de la energía del salto.

VI.3.3. Cálculo de la potencia de la bomba de agua

VI.3.3.1. Análisis teórico para la potencia de la bomba

Para la determinación de la potencia del motor de la bomba que será

empleado en el suministro de agua y diluyente del contaminante como también la

de succión en el tanque a pequeña escala, se aplicará la siguiente formula:

Pteorica = HbxpxgxQt

Considerando que en las operaciones del sistema integrado existen

rangos de eficiencia, se determinar la eficiencia considerando:

(%) = PteoricaPreal

Dónde:

% = eficiencia

Hb = altura dinámica (carga de trabajo de la bomba)

p = densidad del agua

g = coeficiente de gravedad

Qt = caudal total del sistema de inyección

El motor de agua que se hizo función con la energía generada de la

turbina es de una lavadora monofásica de inducción, con arranque por espira en

sombra trabaja a velocidad de giro a 3000 rpm con una potencia de 500W.

VI.3.3.2. Altura dinámica o carga de trabajo de la bomba (Hb)

Dónde:

hf total = perdida de carga

P2 = presión en la salida del bomba = 0.03083782161 N/m2

V2 = velocidad de flujo de agua en la salida = 1.147708312 m/s

Z2 = altura del sistema de inyección respecto a la bomba = 0.5m

P1 = presión en el nivel de toma de agua (parte alta de la catarata) = 0

V1 = velocidad de flujo de agua en la cisterna = 0

Z1 = altura toma de agua en cisterna respecto a la bomba = 2.50m

p = densidad del agua = 1000kg/m3

g = coeficiente de gravedad = 9.8 m/s2

4.3.2.1 Calculo de la velocidad del flujo de agua a la salida de la bomba [V2]

Para el cálculo se emplea la siguiente formula, salida de la bomba es de 1”

Q = AxV2

0.00056338 m3/s = (0.025 m) 2 x π/4 x V2

V2 =1.147708312 m/s

VI.3.3.3. Calculo de la perdida de carga en el recorrido del agua por

la tubería [hf total]

Dónde:

f = coeficiente de fricción

Leq = longitud equivalente

D = diámetro interior de la tubería = 1” = 0.025m

V2 = velocidad de flujo de agua = 1.147708312 m/s

g = coeficiente de gravedad = 9.8 m/s2

Para conocer la perdida de carga total, se requerirá determinar

previamente, tanto el coeficiente de fricción de la tubería como la longitud

equivalente de las tuberías de suministro de agua a los tubos de aspersión

VI.3.3.3.1. Calculo del coeficiente de fricción

El coeficiente de fricción (f) se determina a partir de nomograma

“Factor de fricción en función del número de Reynolds con rugosidad relativa como

parámetro”, para lo cual se necesita conocer previamente, tanto el número de

Reynolds (NRE), como la rugosidad relativa (e/D) de la tubería.

Calculo del número de Reynolds [NRE]

NRE = D.V 2. pu

Dónde:

D = diámetro interior de la tubería

V2 = velocidad del agua del rociador

P = densidad del agua

u = viscosidad = 0.0001 cp (centipoise)

NRE = 1000

kgm 3

.1.147708312ms.0.025m

0.001cp

NRE = 28692.7078

Calculo de la rugosidad relativa

La rugosidad relativa (e/D) se determina a partir del nomograma

“Rugosidad relativa en función del diámetro para tubos de varios materiales”, se

usó tubos de PVC el cual el “e” es 0.0015

eD

= 0.001525

= 0.00006

Con los datos obtenidos se puede hallar el coeficiente de fricción con

la fórmula de Pavlov (1981) para flujo turbulentos mayores a 4000 hasta 106.

1

√ f = −4 log [ 13.7x ( eD )+( 6.81NRE )

0.9

]

Entonces f = 5.919090659x10-3

VI.3.3.3.2. Calculo de la longitud equivalente (Leq)

La longitud equivalente de la tubería está comprendida por la longitud

de la tubería lineal y la longitud equivalente de los accesorios que participan en la

línea de suministro de agua.

Leq = L + Leq.acc

L = 327 cm = 3.27 m

Para longitud equivalente de accesorios se consideran 1 valvula, por

lo tanto la longitud equivalente de una accesorio

Leq. 1 acc = L x D

Leq. 1 acc = 3.27 m * 0.025 m = 0.03175 m/accesorio

Leq = 3.27 + 0.03175 = 3.30175 m

hf total = 0.0005919090659 x3.30175 x (1.147708312)2

2 x 0.025x 9.8 = 0.0005253710674 m

Entonces Hb = 2.072462693 m

VI.3.3.4. Cálculo de la potencia de la bomba (p)

P = 2.072462693 m x 1000kg/m3 x 9.8m/s2 x 0.00056338 m3/s =11.44232351kg m2/s3

Considerando 1 HP = 745 W

P = 11.44232351

745 = 0.0153588235 W

Si la bomba de agua de una lavadora es de 500 W con una eficiencia

del 10%, la Potencia real es de 50 W, con respecto a la potencia teórica requerida

para el diseño a escala es suficiente para mantener en función la bomba sin

ningún problema, por lo tanto la turbina es eficiente para hacer funcionar la bomba

de agua.

VII. DISCUSION

Los estudios realizados por la Agencia Internacional de la Energía

(2000) ponen de relieve que la producción hidroeléctrica en el mundo representa

hoy en día el 6,7% del total de la energía primaria. De acuerdo con estas mismas

fuentes, y teniendo en cuenta los sistemas de producción que se utilizarían para

sustituir a este tipo de energía,el porcentaje de ahorro de emisiones de CO2 que

implica la producción hidroeléctrica es del 8,5% del total mundial por usos

energéticos de cualquier tipo y, si nos referimos sólo al sector eléctrico, este

ahorro se eleva al 25% a escala mundial.

Energía hídrica o hidroenergía a aquella que se obtiene del

aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua,

saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto

ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla; en caso contrario, es

considerada solo una forma de energía renovable. Se puede transformar a muy

diferentes escalas como la presentada en nuestro proyecto el cual es una

representación a escala pequeña de demostración de la energía hidráulica.

Con respecto a los resultados obtenidos, se puede saber que la

intensidad de luz y los voltios generados dependen de la cantidad de agua que se

emplee; pues esta, a mayor cantidad sale con mayor presión, esta presión hace

que se mueva con más rapidez, conservándose y transformándose, de esta forma

la energía que va de potencial: al momento de caer el agua; a cinética: y estas dos

energías se transforman en mecánica, transformándose dicha energía mecánica a

energía eléctrica, a partir del motor generador; puesto que la corriente generada

es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo

(inductor); es decir, almacena energía eléctrica en forma de campo magnético

cuando aumenta la intensidad de corriente, devolviéndola cuando ésta disminuye;

la intensidad de corriente será medida por el voltímetro comprobado así la

producción de esta energía renovable.

Si la bomba de agua de una lavadora es de 500 W con una eficiencia

del 10%, la Potencia real es de 50 W, con respecto a la potencia teórica requerida

para el diseño a escala es suficiente para mantener en función la bomba sin

ningún problema, por lo tanto la turbina es eficiente para hacer funcionar la bomba

de agua del cual con cálculos de escalamientos y tener datos reales se podría

tener la misma eficiencia pudiendo así llegar a tener una distribución energética en

esa zona.

Con un rendimiento total de 0.6031819706 la turbina escogida es la

indicada para esta zona estudiada con los parámetros respectivos se realizara a

mayor escala y mayor cantidad para poder incrementar la distribución de un futuro

Minicentral hidroeléctrica. Para esto sería conveniente la topografía pero se da el

caso que es muy complicado por todos los accidentes que tiene la zona en estudio

y por la poca accesibilidad.

VIII. CONCLUSION

La energía hidroeléctrica es una fuente de energía importante para

nuestras vidas, puesto que funcionan como una fuente natural ya que el agua, es

un recurso renovable, pues se encuentran en formación constante por parte de la

naturaleza y que son inagotables. Lo que contribuye a la disminución de la

contaminación es posible siempre y cuando nos comprometamos a mejorar e

innovar nuestras formas de vida.

La producción de este tipo de energía se puede obtener mediante

varios mecanismos en combinación con otros de variados tipos como son los

tubos y turbinas básicas sin necesidad de la central en sí. La energía

hidroeléctrica aprovecha el movimiento del agua para convertirlo en corriente

eléctrica comercial.

La primera vez que esto se hizo fue en Northumberland (Gran

Bretaña) en 1880 y es una tecnología que se sigue aprovechando en la actualidad

con pocas modificaciones. En la energía hidráulica se basa en aprovechar la caída

del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte

en cinética. La energía hidroeléctrica es un recurso natural especialmente indicado

para zonas lluviosas o por las que circulan ríos caudalosos; es recomendable que

estos ríos tengan cauces poco variables es decir que en su mayoría sean

constantes aunque en el caso de ríos con caudales oscilantes se pueden usar los

embalses para el almacenamiento de agua en tiempos de sequía.Aprendimos el

funcionamiento de una pequeña central hidroeléctrica y a manejar las

herramientas, su funcionamiento y operación.

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

SORIA, E. 2010. Energias renovables para todos: Energia hidraulica. Madrid,

España. [En línea]: (http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/cuadernos-

energias-renovables-para-todos-hidraulica.pdf, libro, 12 de julio, 2015).

FERNÁNDEZ. A. 2008. energía hidráulica: Generando energía eléctrica a partir

energía mecânica. Santander, España. [En línea]:

(http://www.unican.es/NR/rdonlyres/000148c1/ornplgnuaaknewvsasmhxbpbj

cbvlndl/Energ%C3%ADaHidr%C3%A1ulica.pdf, revista, 12 de julio, 2015).

GUTIÉRREZ., N. 2002. Minicentral Hidroeléctrica. Universitat Rovira I Virgili. 237pg.

ANEXOS

Apéndice 1. Zona de estudio

Figura 1. Panel de la Catarata Las Golondrinas

Figura 2. Catarata Las Golondrinas

Apéndice 2. Medición de caudal

Figura 3. Materiales a usar para la medición del caudal.

Figura 4. Método volumétrico.

Apéndice 3. Materiales para el generador de energía

Figura 5. Tubo de 4 pulgadas.

Figura 6. Codo 45.

Figura 7. Manguera.

Figura 8. Bomba.

Figura 9. Cable eléctrico.

Figura 10. Tubo de 4 a 2.

Figura 11.Tubo de 2 a 1.

Figura 12. Foco.