Prof. Jesús DE ANDRADE
Prof. Miguel ASUAJE
Aprovechamientos Hidráulicos
Turbinas Hidráulicas
La Energía Hidráulica
s
s1
2
Escurrimiento Superficie
Curso natural: Río
Aprovechamiento Hidráulico
z1
z2
Plano de Referencia
L
21r21 hzz
21r2
2
221
2
11 hzg2
v
g
pz
g2
v
g
p
Métodos para el Aprovechamiento de las
Fuentes Hídricas
1) Intercepción de la corriente
2) Desviación de la corriente
1) Intercepción de la corriente
Factor de Aprovechamiento
bbruta
útil
H
H
H
H
L
Hb
H
hr
Intercepción de la corriente
Centrales a Embalse
Central Hidroeléctrica Las Tres Gargantas,
22.000 MW32 turbinas
三峡大坝,
Casi 1.900.000 personas fueron realojadas principalmente en nuevos barrios construidos en la ciudad de Chongqing.
Centrales a Embalse
Central Hidroeléctrica ITAIPU, 14.000 MW
20 turbinas
En el 2000 la represa tuvo su récord de producción (93,4 mil millones de kWh) siendo responsable del 95% de la energía eléctrica consumida en el Paraguay y el 24% de toda la demanda del mercado brasileño.
Represa
Presas de Bóvedas Notables
Macagüa, 3140 MW
Los Aliviaderos
Resalto Hidráulico
Aliviaderos
Compuertas y Aliviadero
Guía de las Compuertas
Aliviaderos
Vertedero lateral
Compuerta y Deflector
Aliviaderos
Aliviaderos
Aliviaderos
Aliviaderos tipo Sifón
2) Desviación de la corriente
wvub hhhHH
hu – pérdidas en el túnel hv – pérdidas tubería forzada hw – pérdidas canal desagüe
Hb
Central por derivación.San Rafael de Kamoirán
La Obra de Conducción
Canales de Hormigón
Canales de Elevados
Canales
La Casa de Máquinas
Cuenca hidrográfica
Histograma de Caudales
Río CaroníHistograma de Caudales
Curva duración de caudales
Definición de caudales
Caudales interesantes del punto de vista de la catalogación de los recursos hídricos:
Q100 Caudal mínimo observado los 365 días del año
(8760 horas).
Q95 Caudal mínimo observado el 95 % de los días
del año (8322 horas).
Q50 Caudal mínimo observado el 50 % de los días
del año (4380 horas).
Qm Caudal medio
365
QdtQm
Potencial del salto
Los caudales anteriores multiplicados por el peso especificodel agua y la altura del salto respectiva dan los valores depotencia posible o potencial del salto:
P100 Potencia mínima observada los 365 días del año(8760 horas).
P95 Potencia mínima observada el 95 % de los días delaño (8322 horas).
P50 Potencia mínima observada el 50 % de los días delaño (4380 horas).
Pm Potencia media
Coeficientes del salto
100
máx
mín
máx
Q
Q
Q
Q
95
50
P
P
Coeficiente fluctuación de potencia:Caracteriza la fluctuación relativa del potencial hidráulico. Laexplotación del salto es mas favorable cuanto menor sea .
Coeficiente de Crecida:Caracteriza la magnitud relativa del caudal de crecida (posibilidad deinundación).
5,2
10
Estimación del Potencial
50TD P56,0P9550 P5,2P
Potencial técnicamente disponible PTD:
Caudal instalado Qinst:Se denomina al caudal total que absorberán todas las turbinasde una central hidroeléctrica en operación normal (suma delcaudal nominal de todas las turbinas de la central)
Centrales de Aprovechamiento
Hidroeléctrico
Clasificación general
Según su función
Centrales que suministran directamente trabajoMecánico
Centrales que suministran sólo energía eléctrica
Centrales que suministran energía eléctrica ycuyo embalse tiene además otras funciones(riego, navegación, suministro de agua potable ycontrol inundaciones)
Según tipo de embalse
Centrales de agua fluyente, sin embalse (Qinst = Q100).
Centrales con embalse alimentado por cursos naturales
Centrales de acumulación por bombeo.
Centrales mareo motrices.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 6 12 18 24t [hora]
% d
e la
Carg
a M
áxim
a
(-)
(+) (+)
(-)
Curva de carga diaria
Centrales deAcumulación por Bombeo
Espectro de potencias
Centrales deAcumulación por Bombeo
Centrales deAcumulación por Bombeo
Centrales Mareomotrices
Vista aérea de la Central
Mareomotriz
La Rance, Francia
Centrales Mareomotrices
Mareas:
Movimiento periódico alternativo de ascenso y descenso del nivel del mar debido a las acciones gravitatorias de los astros
Factores que influyen en las mareas:
Reparto geográfico de mares y tierras Orografía del fondo Fenómenos meteorológicos
Centrales Mareomotrices
Magnitudes características:
Período: Tiempo comprendido entre dos pleamares o dos
bajamares (≈ 12 horas)
Amplitud: Diferencia de nivel entre una pleamar y una bajamar
consecutivas
Centrales Mareomotrices
Amplitud de las mareas:
Valor variable en el planeta:
Baja en el centro de los océanos ≈ 1 m
En algunos lugares se alcanzan los 15 m
Máxima si Sol, Tierra y Luna están en línea
Mínima si Sol, Tierra y Luna forman 90º
Centrales Mareomotrices
Aprovechamientos Hidroeléctricos
Centrales Hidroeléctricas
Las Centrales Hidroeléctricas
1. Embalse superior2. Presa3. Galería de
conducción4. Tubería forzada5. Central6. Turbinas y
generadores7. Desagües8. Líneas de
transporte de energía eléctrica
9. Embalse inferior o río
TURBINAS
Producen Trabajo
Tipos de Turbina Hidráulica
Kaplan
Francis
Pelton
Según el salto
a)De pequeña altura H < 15 m
b)De mediana altura 15 < H < 50 m
c) De gran altura H > 50 m
(a) (b) (c)
Según la potencia generada
Picocentrales: P < 5 kW
Microcentrales: P < 100 kW
Minicentrales : 100 KW < P < 2000 kW
Pequeñas centrales: 2000 kW < P < 10.000 kW
De gran potencia: P > 10 MW
Grandes Centrales del mundo
Nombre PaísAño de
Finalización
Potencia
instalada
Producción máx.
anual de electricidad
ItaipuBrasil
Paraguay1984/1991/2003 14,000 MW 93.4 TW-h
Tres
GargantasChina 2004
10,500 MW
(May 2007)
22,500 MW
(2009)
84.7 TW-h
Guri Venezuela 1986 10,200 MW 46 TW-h
Grand Coulee EE.UU.. 1942/1980 6,809 MW 22.6 TW-h
Sayano
ShushenskayaRusia 1983 6,721 MW 23.6 TW-h
Churchill Falls Canadá 1971 5,429 MW 35 TW-h
Aprovechamientos Hidroeléctricos en Venezuela
Centrales Hidroeléctricas
Centrales Hidroeléctricas
CentralPotencia
InstaladaTipo de Turbinas
# de
Turbinas
Guri 10000 MW
Casa máquinas # 1: TF 10
Desarrollo
Hidroeléctrico
del Río Caroní
Casa máquinas # 2: TF 10
Macagua I 370 MW TF 6
Macagua II 2540 MWCasa máquinas # 1: TF 12
Casa máquinas # 2: TK 2
Caruachi 2424 MW Turbina Hélice 14
Tocoma 2424 MW Turbina Hélice 14
San Agatón 300 MW TP 2Complejo
Uribante
Caparo
La Colorada 460 MW TF 2
La Vueltosa 825 MW TF 3
Desarrollos HidroeléctricosCuencas de los Ríos Caroní, Paragua y Caura
GURI
RÍO CAURA
CANAIMA
RÍO PARAGUA
RÍO CAURA
Desarrollos Hidroeléctricos
Río Caroní
Capacidad
Instalada
MW
MACAGUA I 372
MACAGUA
MACAGUA II 2.540CARUACHI
CARUACHI 2.280 11.331 65
TOCOMA 2.250*TOCOMA
GURI
GURI 10.000 40.702 233
Energía Firme
Anual
GWh MBEPD
TOTALES 17.670 65.267 374* INSTALACIÓN FUTURA
13.234 76
Bajo Caroní
Desarrollos Hidroeléctricos
Escalera del bajo Caroní
100
150
50
0
200
250
100
300
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
GuriSimón Bolívar
271
CaruachiFrancisco de Miranda
91.25
MacaguaAntonio José de Sucre
54.5
Río Orinoco
Distancia en kilómetros desde el Orinoco
HG
HT
HC
HM
TocomaManuel Piar
128
Escalera del alto Caroní
550 500 450 350400 50 0300 250 200 100150
Distancia Km.Progresiva desde San Pedro de las BocasEn proyecto
Complejo Uribante Caparo
El Proyecto Hidroeléctrico Uribante-Caparo es un conjunto de obras de ingeniería en las cuencas de los ríos Uribante, Doradas-Cambutito, y Caparo, ubicados en los Estados Táchira, Mérida y Barinas de la República Bolivariana de Venezuela
Complejo Uribante Caparo
Complejo Uribante Caparo
Perfil esquemático del desarrollo