Energa Hidroelctrica||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

Indudablemente la electricidad es uno de los principales elementos del desarrollo humano en la era moderna, pero para que sta 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 generacin y sus diferentes aplicaciones.Hoy se sabe que la electricidad se genera de distintas fuentes como la hidrulica, geotrmica, elica, atmica, solar y trmica, donde se utiliza el carbn, el petrleo y el gas natural, que son recursos no renovables.

En nuestro pas se utiliza el gran potencial hdrico de los ros, lagos y lagunas para generar la electricidad que utilizamos. Esta generacin hidroelctrica representa el 60% del total de nuestra electricidad. El otro 40% lo generan las centrales trmicas, que trabajan con la fuerza del vapor y cuyo combustible principal es todava el petrleo.CENTRAL HIDROELECTRICA.

Ing. Carlos Cornejo I.

El Sistema Interconectado Centro Norte.

Es el de mayor capacidad, ya que genera casi 3 mil megawatts. Abastece a las principales ciudades del pas como: Piura, Chiclayo, Trujillo, Chimbote, Huaraz, Huanuco, Tingo Mara, Cajamarca, Huancayo y Lima. La principales centrales hidroelctricas que componen este sistema son:

1) Carhuaquero:Ubicada en Cajamarca, aprovecha las aguas del ro Chancay y cuenta con una cada neta de 475 m para generar 75 Megavatios (Mw). Fue puesta en servicio en 1988 y pertenece a la empresa EGENOR S.A.

2) Can del Pato:

Ubicada en Ancash, a 120 Km. de Chimbote en la provincia de Huaylas, utiliza las aguas del ro Santa aprovechando una cada de 395 m y generando 154 Megawatts (Mw). Fue puesta en servicio en dos etapas: 1958 y 1981 respectivamente. Pertenece tambin a EGENOR S.A.

3) Gallito Ciego: Ubicada en la provincia de Contumaz, en Cajamarca. Genera 34 Megawatts. Ha sido entregada en concesin definitiva a la empresa Cementos Norte Pacasmayo. 4) Central Hidroelctrica Santiago Antnez de Mayolo: Ubicada en el departamento de Huancavelica, provincia de Tayacaja. Produce 798 Mw,

5) central hidroelctrica de castrovireyna:Ubicada en el departamento de Huancavelica, provincia de lircay. Produce 700 Mw,

5) Restitucin: Esta central recibe las aguas ya utilizadas en la Central Antnez de Mayolo a travs de una cada de 258 m generando 216 Mw. Fue puesta en operacin en 1984. Ambas componen el complejo hidroenergtico ms grande del pas y pertenecen a Electro Per S.A.. 6) Cahua: Ubicado en Pativilca, al norte de Lima, aprovecha las aguas del ro Pativilca a travs de una cada 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 hidroelctrica de Lima. Su produccin es de 262 Mw. a travs de 4 generadores. La cuenca hdrica 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 travs de una cada neta de 1.245 m para ser absorbidas por 8 turbinas Pelton. Fue puesta en operacin en 1965. Adems de Huinco, otras centrales hidroelctricas abastecen a la ciudad de Lima. Todas ellas pertenecen a la empresa EDEGEL S.A.:

Central Matucana : Construida en 1971 genera 120 Mw. con una cada de 980 m.Central Moyopampa: Inaugurada en 1951 genera 63 Mw. con una cada de 460 m. Central Callahuanca: Puesta en servicio en dos etapas 1938 y 1958 respectivamente y genera 71 Mw. con una cada de 426 m. Central Huampan: Puesta en servicio 1962, genera 31 Mw con una cada de 185 m.

B) El Sistema Interconectado Sur Suministra energa a una poblacin de ms de millones de habitantes. Entre las principales ciudades que abastece estn Arequipa, Cusco, Tacna, Moquegua, Juliaca, Ilo y Puno. En este Sistema Interconectado con 711 kilmetros de lneas de transmisin se hallan las siguientes centrales hidroelctricas: 1) Charcani V Ubicada en Arequipa, esta central es una de las ms modernas del pas. Fue inaugurada en 1988. Genera 136.8 Mw con una cada 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 cada 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 in operativa por los graves daos ocasionados por el aluvin sufrido durante la temporada del fenmeno de El Nio de febrero de 1998

Un sistema de captacin de agua provoca un desnivel que origina una cierta energa potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente elctrica.

TIPOS DE CENTRALES HIDROELECTRICAS Central Hidroelctrica de PasadaUna central de pasada es aquella en que no existe una acumulacin apreciable de agua "corriente arriba" de las turbinas. En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del ro "como viene", con sus variaciones de estacin en estacin, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento. En ocasiones un embalse relativamente pequeo bastar para impedir esa prdida por rebosamiento.

En la misma se aprovecha un estrechamiento del ro, y la obra del edificio de la central (casa de mquinas) puede formar parte de la misma presa. El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande. Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del ao una potencia determinada.

Central Hidroelctrica con Embalse de ReservaEn este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de lquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construccin de una o ms presas que forman lagos artificiales. El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas. Con embalse de reserva puede producirse energa elctrica durante todo el ao aunque el ro se seque por completo durante algunos meses, cosa que sera imposible en un proyecto de pasada.Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversin de capital mayor que las de pasada, pero en la mayora de los casos permiten usar toda la energa posible y producir kilovatios-hora ms baratos.Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroelctricas

La de casa de mquina al pie de la presa:En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una central de este tipo:La casa de mquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo, en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de carcter mediano.

Aprovechamiento por derivacin del agua:En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una central de este tipo:Los desniveles en este tipo de central suelen ser mayores comparados con los que se encuentran en los tipos anteriores de centrales.

Centrales Hidroelctricas de Bombeo

Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroelctricas que posibilitan un empleo ms racional de los recursos hidrulicos de un pas.Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energa elctrica alcanza su mximo nivel a lo largo del da, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energa. Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador. Despus el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del da en la que la demanda de energa es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hace rel ciclo productivo nuevamente. Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.

Principales componentes de una Central HidroelctricaLa PresaEl primer elemento que encontramos en una central hidroelctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el ro y remansar las aguas.Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la contencin, y otro nivel diferente despus de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energa.Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construccin en:

- Presa de tierra

- Presa de hormign Las presas de hormign son las ms utilizadas y se puede a su vez clasificar en:

De gravedad:

Como se muestra en la figura tienen un peso adecuado para contrarrestar el momento de vuelco que produce el agua

De bveda:

Necesita menos materiales que las de gravedad y se suelen utilizar en gargantas estrechas.En estas la presin provocada por el agua se transmite ntegramente a las laderas por el efecto del arco.

Los Aliviaderos

Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misin liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de mquinas. Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o de superficie.La misin de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades de agua o atender necesidades de riego. Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, los aliviaderos se disean para que la mayora del lquido se pierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguacin. Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas, de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, segn la demanda de la situacin.

Tomas de aguaLas tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el lquido para llevarlo hasta las mquinas por medios de canales o tuberas.La toma de agua de las que parten varios conductos hacia las tuberas, se hallan en la pared anterior de la presa que entra en contacto con el agua embalsada. Estas tomas adems de usar compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas, poseen unas rejillas metlicas que impiden que elementos extraos como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los labes y producir desperfectos.El canal de derivacin se utiliza para conducir agua desde la presa hasta las turbinas de la central.

Generalmente es necesario hacer la entrada a las turbinas con conduccin forzada siendo por ello preciso que exista una cmara de presin donde termina el canal y comienza la turbina. Es bastante normal evitar el canal y aplicar directamente lasDebido a las variaciones de carga del alternador o a condiciones imprevistas se utilizan las chimeneas de equilibrio que evitan las sobre presiones en las tuberas forzadas y labes de las turbinas. A estas sobre presiones se les denomina "golpe de ariete". Cuando la carga de trabajo de la turbina disminuye bruscamente se produce una sobre presin positiva, ya que el regulador automtico de la turbina cierra la admisin de agua.

Casa de mquinasEs la construccin en donde se ubican las mquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulacin y comando.En la figura siguiente tenemos el corte esquemtico de una central de caudal elevado y baja cada. La presa comprende en su misma estructura a la casa de mquinas.1. Embalse2. Presa de contencin3. Entrada de agua a las mquinas (toma), con reja4. Conducto de entrada del agua5. Compuertas planas de entrada, en posicin "izadas".6. Turbina hidrulica7. Alternador8. Directrices para regulacin de la entrada de agua a turbina9. Puente de gra de la sala de mquinas.10. Salida de agua (tubo de aspiracin11. Compuertas planas de salida, en posicin "izadas"12. Puente gra para maniobrar compuertas de salida.13. Puente gra para maniobrar 14. compuertas de entrada.

Casa de mquinasEn la figura siguiente mostramos el croquis de una central de baja cada y alto caudal, como la anterior, pero con grupos generadores denominados "a bulbo", que estn totalmente sumergidos en funcionamiento.1. Embalse2. Conducto de entrada de agua3. Compuertas de entrada "izadas" 4. Conjunto de bulbo con la turbina y el alternador5. Puente gra de las sala de mquina6. Mecanismo de las compuertas de salida7. Compuerta de salida "izada"8. Conducto de salida

Casa de mquinascentral de caudal mediano y salto tambin mediano, con la sala de mquinas al pie de la presa.El agua ingresa por la toma practicada en el mismo dique, y es llevada hasta las turbinas por medio de conductos metlicos embutidos en el dique.1. Embalse2. Toma de agua3. Conducto metlico embutido en la presa4. Compuertas de entrada en posicin de izada5. Vlvulas de entrada de agua a turbinas6. Turbina7. Alternador8. Puente gra de la central9. Compuerta de salidas "izada"10. Puente gra para izada de la compuerta de salida11. Conducto de salida

1. Conducto forzado desde la chimenea de equilibrio2. Vlvula de regulacin y cierre3. Puente gra de sala de vlvulas4. Turbina5. Alternador6. Puente gra de la sala de mquinas7. Compuertas de salida, en posicin "izadas"8. Puente gra para las compuertas de salida9. Conducto de salidaEn la figura siguiente tenemos el esquema de una central de alta presin y bajo caudal. Este tipo de sala de mquinas se construye alejada de la presa. El agua llega por medio de una tubera a presin desde la toma, por lo regular alejada de la central, y en el trayecto suele haber una chimenea de equilibrio. La alta presin del agua que se presenta en estos casos obliga a colocar vlvulas para la regulacin y cierre , capaces de soportar el golpe de ariete.

Turbinas HidrulicasHay tres tipos principales de turbinas hidrulicas:

La rueda Pelton La turbina Francis La de hlice o turbina Kaplan

El tipo ms conveniente depender en cada caso del salto de agua y de la potencia de la turbina. En trminos generales: La rueda Pelton conviene para saltos grandes. La turbina Francis para saltos medianos.La turbina de hlice o turbina Kaplan para saltos pequeos.

Rueda PELTON:

En la figura se muestra un croquis de la turbina en conjunto para poder apreciar la distribucin de los componentes fundamentales. Un chorro de agua convenientemente dirigido y regulado, incide sobre las cucharas del rodete que se encuentran uniformemente distribuidas en la periferia de la rueda. Debido a la forma de la cuchara, el agua se desva sin choque, cediendo toda su energa cintica, para caer finalmente en la parte inferior y salir de la mquina. La regulacin se logra por medio de una aguja colocada dentro de la tubera. Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas.

1. Rodete2. Cuchara3. Aguja4. Tobera5. Conducto de entrada6. Mecanismo de regulacin7. Cmara de salida

Rodete y cuchara de una turbina Penton Turbina Penton y alternador

Turbina Francis:Para saltos medianos se emplean las turbinas Francis, que son de reaccin. En el dibujo podemos apreciar la forma general de un rodete y el importante hecho de que el agua entre en una direccin y salga en otra a 90, situacin que no se presenta en las ruedas Pelton. Las palas o alabes de la rueda Francis son alabeadas.

Un hecho tambin significativo es que estas turbinas en vez de toberas, tienen una corona distribuidora del agua. Esta corona rodea por completo al rodete. Para lograr que el agua entre racialmente al rodete desde la corona distribuidora existe una cmara espiral o caracol que se encarga de la adecuada dosificacin en cada punto de entrada del agua. El rodete tiene los alabes de forma adecuada como para producir los efectos deseados sin remolinos ni prdidas adicionales de carcter hidrodinmico.

Turbina KAPLAN:

En los casos en que el agua slo circule en direccin axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hlice o Kaplan. Las turbinas Kaplan tienen alabes mviles para adecuarse al estado de la carga. Estas turbinas aseguran un buen rendimiento an con bajas velocidades de rotacin. La figura muestra un croquis de turbina a hlice o Kaplan.

Energa Hidrulica

Tambin denominada energa hdrica, es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energas cinticas y potencial de los ros, saltos de agua o mareas, siendo de esta manera el impacto ambiental el ms mnimo.Las aplicaciones mas significativas de los ltimos tiempos son las Centrales Hidroelctricas de represas, aunque ellas no son consideradas formas de energas verdes ya que si constituyen impactos ambientales considerables adems del uso de grandes cantidades de combustible fsil que se usa para los generadores.sta forma de energa hidrulica tiene su origen en el ciclo hidrolgico de las lluvias, por lo tanto de manera primaria este ciclo es originado por la radiacin solar que recibe la tierra.La energa hidrulica tiene la cualidad de ser renovable, pues no agota la fuente primaria al explotarla, y es limpia, ya que no produce en su explotacin sustancias contaminantes de ningn tipo. Sin embargo, el impacto medioambiental de las grandes presas, por la severa alteracin del paisaje e, incluso, la induccin de un microclima diferenciado en su emplazamiento, ha desmerecido la bondad ecolgica de este concepto en los ltimos aos

Energa Geotrmica

Es aquella que es obtenida por el hombre mediante aprovechamiento del calor interno de la tierra (calor radio gnico, gradiente geotrmico, etc.)