CENTRALES ELECTRICAS

Mg. Amancio Rojas Flores

CENTRALES ELECTRICAS En un sentido muy amplio, por central productora de energía, entendemos toda instalación destinada a transformar energía potencial en trabajo. En base al tema en estudio las diferentes plantas productoras de energía se les nombran generalmente “centrales eléctricas” Tipos de centrales.Los tipos de centrales eléctricas, surgen en relación con las diversas materias primas utilizadas. Así tenemos como centrales de producción: centrales hidráulicas centrales térmicas centrales nucleares centrales mareomotrices centrales geotérmicas centrales eólicas centrales solares centrales hidrotérmicas 2

Clasificación de las centrales eléctricas.Según el servicio que presten, las podemos clasificar: Centrales de base Centrales de punta Centrales de reserva Centrales de socorro

Gráficos de cargas.Interpretamos por potencia o carga de una central, la potencia que ésta suministra o le es solicitada en un instante dado.

Por energía producida, designamos al cúmulo de potencia aportada al sistema de consumo durante un determinado número de unidades de tiempo; así se podrá calcular la energía suministrada por una instalación en una hora, un mes, un año, etc 3

Para una instalación concreta podemos diseñar gráficos de cargas diarios, mensuales, anuales etc

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Diagrama de carga de industria a ciclo continuo

Diagrama de carga de industria manufacturera 5

Diagrama de carga de pequeño pueblo sin industrias

Diagrama de carga de una gran ciudad 6

La mayor o menor “bondad” de un diagrama de carga puede fácilmente expresarse numéricamente con un factor “ Fc “ que llamaremos factor de carga dado por la relación entre la energía producida efectivamente y la energía producible si la potencia máxima trabajara durante todo el periodo considerado

Podemos entonces escribir :

E Fc  Pmáx x h

la energía “ E ” resultante del diagrama, el factor de carga se puede definir también como la relación entre la potencia media y la potencia máxima.

E Pm  horas FACTOR DE PLANTA

Pm Fc  Pmáx.

E FP  PI x h

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Central hidroeléctrica

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Central hidroeléctrica cañón del pato

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS En estas centrales el agua, originalmente retenida o almacenada y posteriormente encauzada y controlada; y debido a la energía cinética desarrollada en su descenso, o a la energía de presión; acciona directamente las maquinas motrices que, en estas centrales, reciben el nombre de turbinas hidráulicas.

Las centrales hidroeléctricas aprovechan el agua de una presa situada a un nivel más alto que la central para la producción de energía eléctrica.

En donde el agua de la presa es llevada mediante una tubería hasta la sala de maquinas de la central donde se encuentran las turbinas hidráulicas.

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Importancia de las Centrales Hidroeléctricas 1. Solución de problemas de costos crecientes y dificultades en el abastecimiento de combustible. 2. Tecnologías de fácil adaptación. 3. Reducido costo de operación. 4. Reducido costo y simplicidad de mantenimiento. 5. Larga vida útil.

6. Impacto ambiental reducido. 7. Reducción de emisiones de efecto invernadero. 8. Puede compatibilizarse el uso del agua para otros fines mejorando el esquema de inversiones. 12

Limitantes de las CHE´s 1. Requieren de elevadas inversiones unitarias por Kilovatio instalado.

2. Estudios costosos en relación a la inversión total. 3. Aplicación condicionada a la disponibilidad de recursos hidroenergeticos, generalmente retirados de los puntos de demanda. 4. La producción de energía es afectada por condiciones metereológicas estacionales. 5. Es necesario resolver eventuales contradicciones en las prioridades del uso del agua. 6. Su continuidad operativa depende de las características tecnológicas de las instalaciones, de una adecuada base económica productiva para el aprovechamiento de la energía generada y de adecuados esquemas institucionales para la administración, operación y mantenimiento.

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CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Según el discurrir del agua: 1. De agua fluyente 2. De derivación 3. De agua embalsada o de regulación 3.1 De bombeo Según el salto de agua: 1. De alta presión 2. De media presión 3. De baja presión

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SEGÚN EL DISCURRIR DEL AGUA

Centrales de Agua Fluyente Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella, para accionar las turbinas hidráulicas.

Centrales de derivación o filo de agua son aquellas instalaciones que mediante una obra de toma, captan una parte del caudal del río y lo conducen hacia la central para su aprovechamiento y después lo devuelven al cauce del río.

Esta disposición es característica de las centrales medianas y pequeñas, en las que se utiliza una parte del caudal disponible en el río. Este tipo de centrales tiene un impacto mínimo al medio ambiente, porque al no bloquear el cauce del río, no inunda terrenos adyacentes.

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Centrales de Agua Embalsada o de pie de presa : son los aprovechamientos hidroeléctricos que tienen la opción de almacenar las aportaciones de un río mediante un embalse. En estas centrales, se regulan los caudales de salida para utilizarlos cuando sea necesario. La utilización de presas tiene varios inconvenientes. Muchas veces se inundan terrenos fértiles y en ocasiones poblaciones que es preciso evacuar. La fauna acuática puede ser alterada si no se toman medidas que la protejan. Esta disposición es más característica de centrales medianas o grandes en donde el caudal aprovechado por las turbinas es proporcionalmente muy grande al caudal promedio anual disponible en el río.

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Central hidroeléctrica de bombeo Una central hidroeléctrica de bombeo dispone de grupos de turbinas reversibles que pueden generar electricidad y/o bombear agua.

Este tipo de central posibilita un empleo racional de los recursos hidroeléctricos ya que permite adaptar la producción eléctrica a la demanda real del consumo.

La base del bombeo son dos embalses situados a cotas diferentes. Cuando la demanda de energía eléctrica está en hora punta, la central de bombeo funciona como una convencional generando energía al caer el agua desde el embalse superior. El agua sobrante llega al embalse inferior donde se almacena y, cuando la demanda energética está en hora valle, es bombeada al embalse superior a través de una bomba centrífuga, usando la turbina como un turbo-motor

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Esquema de Central Hidroeléctrica de Bombeo E. potencial E. mecánica PRESA

TUBERIA FORZADA

MOTOR E. cinética

BOMBA E. cinética

TURBINA

TUBERIA FORZADA E. mecánica

E. Eléctrica E. potencial

ALTERNADOR

PRESA

DÍA E. Eléctrica

NOCHE

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SEGÚN EL SALTO DEL AGUA Centrales de Alta Presión Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los 200 metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeños, 20 m3/s por máquina. Situadas en zonas de alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de conducciones de gran longitud. Utilizan turbinas Pelton y Francis Centrales de Media Presión: Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200-20 metros aproximadamente. Utilizan caudales de 200m3/s por turbina. En valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son Francis y Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes. Centrales de Baja Presión: Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un caudal que puede superar los 300m3/s. Las turbinas utilizadas son de tipo Francis y especialmente Kaplan. 22

Componentes de las centrales hidroeléctricas Embalse Presa y aliviaderos Tomas y deposito de carga Canales, túneles y galerías Tuberías forzadas Chimeneas de equilibrio

Turbinas hidráulicas Alternadores Transformadores Sistemas eléctricos de media, alta y muy alta tensión Sistemas eléctricos de baja tensión Sistema eléctrico de corriente continua Medios auxiliares Cuadros de control. 23

Componentes de una MCH

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PEQUEÑOS APROVECHAMIENTOS No existe consenso, para definir la pequeña hidráulica. Algunos países como Portugal, España, Irlanda y más recientemente Grecia y Bélgica, consideran "pequeñas" todas las centrales cuya potencia instalada no supera los 10 MW.

En Italia el limite parece situarse en los 3 MW ( en Francia el limite está en 8 MW y el Reino Unido parece favorecer la cifra de 5 MW. En lo que sigue se han adoptado los 10 MW, siguiendo el criterio de 5 países miembros, la Comisión Europea, la ESHA y la UNIPEDE (Unión Internacional de Productores y Distribuidores de Electricidad). Las organizaciones ONUDI (organización de las naciones unidas para el desarrollo industrial) y la organización latinoamericana de energía (OLADE) hacen la siguiente clasificación INSTITUCION

PICO

MICRO

CENTRAL

CENTRAL

MINI

PEQUEÑA

CENTRAL

CENTRAL

ONUDI

0,1-1kW

1- 100 kW

100-1000 kW

1000- 10000 kW

OLADE

-

0- 50 kW

50- 500 kW

500-5000 KW 25