Energía Hidráulica

Prof. J.Arroyo

ENERGÍAS RENOVABLES

Energía Potencial y cinética

Una masa de agua situada a una determinada altura posee una energía potencial igual al producto de m g h,

• que se transforma en energía cinética al dejarla caer libremente (1/2 mv2)

Energía Hidráulica

Se denomina energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente de ríos, saltos de agua o mareas.

Energía hidráulica La energía entonces está asociada a las

corrientes o saltos de agua (energía potencial respecto de un nivel de referencia).

Y un caudal (energía de movimiento o cinética)

Energía Hidráulica Es un tipo de energía verde

cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, caso contrario es considerada solo una forma de energía renovable.

VENTAJAS Es una energía limpia No contaminante Su transformación es directa Es renovable

DESVENTAJAS Imprevisibilidad de las

precipitaciones Capacidad limitada de los

embalses Impacto medioambiental en los

ecosistemas Costo inicial elevado

(construcciones de grandes embalses)

Riesgos debidos a la posible ruptura de la presa

la constitución del embalse supone la inundación de importantes extensiones de terreno, a veces áreas fértiles o de gran valor ecológico, así como el abandono de pueblos y el desplazamiento de las poblaciones.

Elementos que la componen

1. Embalse

a) Presa. Es una barrera interpuesta en el cause de un río para retener y almacenar su agua, elevando el nivel considerablemente y regulando el caudal de salidad.

Presa de gravedadEn as que el empuje del agua

se contrarresta con el peso del muro que forma la presa.

Presas de bóvedaEn forma de arco, con lo que

se consigue soportar mejor la presión del agua.

b) Desagues Son aperturas dispuestas en la pared

principal de la presa a través de las cuales se controla la salida del agua.

Desagues de superficie o aliviaderos, regulan el nivel del agua para evitar el desbordamientoDesagues de medio fondo, son desagues que se alimentan a media altura de la presa.

Desagues de fondo, Son desagues situados en la parte inferior d ela presa.

3 tipos de desagues

2) Tuberías de conexión Son las encargadas de llevar el agua hacía las turbinas. Construcción de acero, fundición, fibrocemento o plástico reforzado

con fibra de vidrio.3) Planta Transformadora. En donde se transforma la energía cinética en energía eléctrica.

Tener en cuenta:

En cada uno de estos procesos de transformación existen pérdidas, con lo cual está asociado el concepto de rendimiento (de la turbina, del generador, del transformador

Hoy la tecnología

permite obtener rendimientos

altos del conjunto

(superiores al 85%)

El agua con su potencial hidráulica disponible, pasa por una turbina, la cual la transforma en potencia

mecánica y ésta a través de un generador, es transformada en potencia eléctrica.

De ahí pasa a los transformadores, para luego iniciar su viaje a los centros

de consumo

Partes de una planta transformadora.

Elementos de cierre y reguladores. Son los encargados de impedir

o regular la entrada del agua en la planta.

Turbinas. Es un motor rotativo que

convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas.

Tipos de turbinas En atención a que los saltos disponibles y

caudales varían según las condiciones geográficas, existen diferentes tipos de turbinas que se acomodan mejor a unas determinadas combinaciones de altura y caudal, para obtener las mejores eficiencias.

Turbinas PeltonGrandes alturas,Pequeños caudales

Turbinas FrancisCondiciones medias de altura y caudal.

Turbinas Kaplan (Hélice)Pequeñas alturas y grandes caudales.

4) Generador y elementos anexos

Elementos anexos o complementarios son los elementos necesarios para controlar el proceso de generación de corriente eléctrica y regularlo.

TIPOS DE CENTRALES HIDRAULICAS Según sus

características orográficas Centrales Fluyentes.

Situados en ríos con un caudal constante.

No requieren formación de un embalse o es de pequeñas dimensiones.

La recogida del agua se hace directamente del río y va hacía las turbinas.

TIPOS DE CENTRALES HIDRAULICAS Centrales con

regulación. Son las que están

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

Otras clasificaciones Según su estructura:

Centrales por desviación de las aguas.

Centrales de pie de presas.

Según la potencia que generan Minicentrales

hidráulicas. Generan potencia

coprendidas entre los 250 y 5000 kW.

Macrocentrales o Centrales hidráulicas. Generan potencia

mayor a 5000 kW.

Aspectos Ambientales Actividades Previas para una Central

Hidroeléctrica: Movimiento de tierra para la construcción de vías

de acceso, instalaciones, campamentos temporales y otros.

Remoción de vegetación existente para instalar la infraestructura o previo a la inundación para crear el embalse.

Intervención de cursos de agua, con modificación temporal de los flujos y la calidad de las mismas.

Construcción de obras permanentes como presas, edificios o estructuras de transmisión de electricidad.

Alteraciones del medio ambiente Modificación temporal o permanente de los

habitats de la fauna terrestre y acuática. Contaminación temporal del aire por aumento

de las partículas de suspensión y de los gases de combustión (CO, CO2, SO2) por el movimiento de la maquinaria utilizada en la construcción.

Afectación de grupos humanos en su propiedad y en sus costumbres.

Generación de fuentes de trabajo y activación de la economía local.

Impactos durante las operaciones de instalación hidroeléctricas. Modificación de los ambientes acuáticos que

afectan a la fauna asociada. Variación de la calidad del agua por

sedimentación en los embalses. Variación de los flujos de agua que pueden

ocasionar problemas de erosión de riberas.

SECTOR ELÉCTRICO DEL PERÚ INFRAESTRUCTURA

Generación Transmisión y distribución. Empresas eléctricas representativas

SECTOR ELÉCTRICO DEL PERÚINFRAESTRUCTURAa) Generación

En el Parque de generación existen 42 centrales eléctricas de 20 MW, que operan para el mercado eléctrico y suman una capacidad de 5585 MW.

Este grupo se compone de 21 centrales hidroeléctricas con un total de 2 927 MW y

20 son centrales termoeléctricos con un total de 2658MW.

Entre las centrales termoeléctricas, 6 operan con gas natural y alcanza un total de 1719 MW.

INFRAESTRUCTURA

Centrales eléctricas de Generación mayores de 20 MW

C: Transmisión El Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN)

cubre casi la totalidad de las regiones del país con líneas de transmisión de 220 kV, 138 kV y 60 kV de tensión nominal, en un sistema principalmente radial.

Aunque en el corto plazo se tiene proyectado contar con líneas de transmisión de 500 kV, como se muestra en el mapa.

Algunas empresas generadoras y distribuidoras también operan sistemas de subtransmisión en los niveles de tensión mencionados para fines entrega y retiro de energía respectivamente, desde los sistemas que operan las empresas de transmisión.

Transmisión

d) Distribución La distribución eléctrica es una actividad que se

desarrolla en las zonas de concesión otorgadas a diferentes empresas distribuidoras, como se muestra en el mapa.

Cabe mencionar a nivel residencial la tensión nominal se ha establecido en 220 voltios, y para pequeños comercios e industrias a 380 ó 440 voltios;

por otro lado la frecuencia nominal es de 60 Hertz. En general, las instalaciones de distribución se

deben adecuar a las normas técnicas establecidas como son El Código Nacional de Electricidad y las Normas Técnicas de Calidad.

Distribución

PRINCIPALES INDICADORES Indicador al año 2009

Evolución de la Fuente energética para la generación La participación de los recursos energéticos en la

generación de energía eléctrica ha variado en los últimos 5 años. Siendo el GAS NATURAL, con un crecimiento promedio de 54%.

Evolución de la potencia en oferta y

demanda

Evolución de la producción de electricidad

Evolución de la venta de electricidad

Evolución de las inversiones

Generación: En el último quinquenio la inversión en plantas

de generación eléctrica se

incrementó a una tasa promedio de 32%

Las ventas a clientes en los últimos 5 años

creció en 9% promedio anual por mercado regulado y 7% en el mercado

libre.

En equipamiento de transmisión, la

inversión tuvo un crecimiento promedio anual de 15% para el último quinquenio. Se estima que para el año

2010 seinvierta US$ 295

millones.

Transmisión

DistribuciónEn los últimos cinco años, la inversión en

distribuciónpresentó un

incremento promedio anual de 24%. En

las empresas estatales el incremento fue de

20% entanto que la inversión privada creció en 27%

anual.Se estima una

inversión de US$ 277 millones para el

año 2010.

Perspectivas Proyección de la Demanda Para el periodo 2008 - 2017 se proyecta

una tasa de crecimiento promedio anual de 8,5% para

el escenario optimista; para el escenario medio la proyección es de 7,3% y para el escenario conservador 6,1%.

Plan de Equipamiento Referencial en Generación y Transmisión Generación. El gráfico siguiente muestra el balance de

potencia – demanda del SEIN para el periodo 2009-2017, en el que se aprecia el programa de puesta en operación de los proyectos de centrales térmicas a gas natural para el mediano plazo (2009-2012) y de las centrales hidráulicas para el largo plazo (2013-2017).

El incremento de generación al año 2017, estará dado en la proporción de 39 % en centrales hidroeléctricas y 61% en centrales térmicas a gas natural.

Generación