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Trabajo Hidroelectrica
Trabajo Hidroelectrica
Trabajo Hidroelectrica
Introduccin
El comienzo de la energa hidrulica data de siglos atrs. Los griegos,
fueron unos de los primeros que comenzaron a utilizar y aprovechar la energa
proveniente del agua, para as utilizarla en diferentes actividades, como por
ejemplo
agrcolas.
Esta
energa
renovable,
tambin
llamada
energa
1 Segn Eli Brett y William Surez. Teora y prctica de fsica 4to ao. (2010)
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Justificacin
El beneficio obvio del proyecto hidroelctrico es la energa elctrica, la
misma que puede apoyar el desarrollo econmico y mejorar la calidad de la vida
en el rea servida. Los proyectos hidroelctricos requieren mucha mano de obra y
ofrecen oportunidades de empleo. Los caminos y otras infraestructuras pueden
dar a los pobladores mayor acceso a los servicios sociales.
Adems, la generacin de la energa hidroelctrica proporciona una
alternativa para la quema de los combustibles fsiles, o la energa nuclear, que
permite satisfacer la demanda de energa sin producir agua caliente, emisiones
atmosfricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de dixido de carbono,
los cuales estn creciendo de modo no natural.
Empleando este tipo de energa para la obtencin de electricidad esta se
obtendr en forma continua e ininterrumpida. Esto ha sido demostrado
nacionalmente con desarrollos hidroelctricos tanto en los Andes como en la
regin Guayana.
La intensificacin de la agricultura, localmente, mediante el uso del riego,
puede, a su vez, reducir la presin que existe sobre los bosques primarios, los
hbitats intactos de la fauna, y las reas en otras partes que no sean adecuadas
para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y
posibilidades para produccin agrcola en el rea del reservorio que pueden ms
que compensar las prdidas sufridas por estos sectores debido a su construccin.
Los beneficios de esta energa renovable superan en nmero e importancia
a sus desventajas, situndose como uno de los mecanismos energticos ms
seguros con respecto a la generacin de electricidad, puesto que si bien es cierto
que los costos de instalacin iniciales son elevados, el aprovechamiento de un
recurso inagotable como lo es el agua de nuestros ros nacionales se convierte en
Objetivos
Objetivo general
Construir un modelo de central hidroelctrica que emplee las energas
cintica y potencial para generar energa elctrica.
Objetivos especficos
1. Entender el aprovechamiento de la energa hidrulica en el proceso de
generacin de electricidad por medio de las centrales hidroelctricas.
2. Determinar la potencia de una central hidroelctrica en funcin de los
megavatios de capacidad que tenga.
3. Mostrar las diferentes partes que contribuyen en el proceso de generacin
de electricidad de una central hidroelctrica.
4. Describir los tipos de centrales hidroelctricas que hay segn su
concepcin arquitectnica, rgimen de flujo o la altura del salto de agua o
desnivel existente.
5. Enumerar las ventajas y desventajas del aprovechamiento de energa
hidrulica en centrales hidroelctricas.
6. Demostrar a pequea escala el
funcionamiento
de
una
hidroelctrica.
7. Conocer las centrales hidroelctricas existentes a nivel nacional.
central
Delimitaciones
La construccin del modelo de una central hidroelctrica que aproveche
energa hidrulica, empleando las energas potencial y cintica para generar
electricidad, se realizar dentro del marco de las posibilidades econmicas,
fsicas, manuales y asesoras que se disponen.
Por tanto, se requiere la utilizacin de materiales de bajos costos y fcil
manipulacin a pequea escala; la ubicacin ideal de un rea fsica adecuada,
disponible y segura para trabajar; as como tambin la orientacin de un asesor
experto en la materia que nos oriente en la construccin de nuestro experimento.
Limitaciones
Las centrales hidroelctricas comprenden un sistema de funcionamiento
extremadamente complejo y especfico, el cual comprende diversos dispositivos
fuera de nuestro alcance. Por lo tanto, se limitar a realizar un modelo sencillo y a
pequea escala que demuestre el principio de aprovechamiento de la energa
hidrulica para la generacin de electricidad.
Si la movilizacin de dicho modelo una vez construido no se efecta de
manera adecuada y segura, es muy probable que lo que se quiere demostrar no
se aprecie exitosamente, por lo tanto, es prudente tomar previsiones con respecto
a la manipulacin y traslado del mismo.
Antecedentes
En la antigedad ya se aprovechaba la energa del agua. Los griegos,
fueron unos de los primeros que comenzaron a utilizar y aprovechar la energa
proveniente del agua, para as utilizarla en diferentes actividades, principalmente
agrcolas. Sin embargo, la posibilidad de emplear esclavos y animales de carga
retras su aplicacin generalizada hasta el siglo XII. Pero fue en la edad media
cuando comenzaron a desarrollarse las maquinarias hidrulicas, al principio stas
no eran de materiales fuertes. La madera, la cual desarrollaba una potencia
mxima de cincuenta caballos; se gastaba mucho con la corrosin que le
provocaba el agua, as que conforme pasaron los aos, los materiales fueron
reemplazndose por otros ms fuertes y ms resistentes, tales como el hierro.
La Revolucin Industrial, periodo histrico comprendido entre la segunda
mitad del siglo XVIII y principios del XIX, en el cual Gran Bretaa en primer lugar, y
el resto de Europa continental despus, sufren el mayor conjunto de
transformaciones socioeconmicas y tecnolgicas de la historia de la humanidad.
Durante este periodo la energa hidrulica fue de gran importancia para el
desarrollo econmico y social. Se crearon empresas textiles y de construccin de
distintos tipos de maquinarias, brindando as mucho trabajo a la poblacin.
Aunque durante los primeros aos las mquinas funcionaban a vapor y
adecuadamente, en esos momentos el carbn escaseaba y por lo tanto se
complicaba, hasta que en algunas ciudades industriales tanto del continente
americano como de Europa continuaron creciendo y desarrollndose cada vez
ms, por lo cual se construyeron canales de distribucin que brindaban el carbn a
bajos costos. Uno de los grandes problemas que se presentaban a la hora de la
construccin de presas de contencin era el bajsimo caudal de agua durante
algunas pocas del ao, por ello, se tuvieron que reemplazar las ruedas
hidrulicas por maquinaria a vapor cuando la disposicin de carbn era posible.
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Bases tericas
Energa hidrulica
Esta energa es la que se desarrolla por la cada del agua desde cierta
altura convirtiendo la energa potencial (aquella que poseen los cuerpos que se
encuentran a cierta altura) en energa cintica (aquella que posee un cuerpo
gracias a su estado de movimiento).
Se puede transformar a muy diferentes escalas, existen desde hace siglos
pequeas explotaciones en las que la corriente de un ro mueve un rotor de palas
y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la
utilizacin ms significativa la constituyen las centrales hidroelctricas de presas,
aunque estas ltimas no son consideradas formas de energa verde por el alto
impacto ambiental que producen.
Cuando el Sol calienta la Tierra, adems de generar corrientes de aire, hace
que el agua del mar, principalmente, se evapore y ascienda por el aire y se mueva
hacia las regiones montaosas, para luego caer en forma de lluvia. Esta agua se
puede colectar y retener mediante presas. Parte del agua almacenada se deja
salir para que se mueva los labes de una turbina engranada con un generador de
energa elctrica.
Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente
cantidad de agua y, una vez utilizada, es devuelta ro abajo. Est dentro de las
llamadas energas renovables, es decir, aquellas que provienen de la naturaleza y
son inagotables. Adems, es una de las ms rentables; el costo inicial de
construccin es elevado, pero sus gastos de explotacin y mantenimiento son
relativamente bajos.
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Central hidroelctrica
En una central hidroelctrica se utiliza energa hidrulica para la generacin
de energa elctrica. Son el resultado actual de la evolucin de los
antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ros para mover una rueda.
Las mismas se instalan en el curso de los ros junto a presas capaces de embalsar
suficiente cantidad de agua. En el fondo de la presa se abren unas tuberas que
canalizan el agua a presin hasta las turbinas hidrulicas. Cuando este chorro de
agua a presin empuja las palas de la turbina, su energa potencial se transforma
en energa cintica de rotacin. De esta forma se consigue el movimiento de las
aspas de la turbina y se genera la corriente elctrica en el generador. En estas
centrales la energa cintica del agua en movimiento es transformada en energa
elctrica. La potencia de este tipo de centrales depende del desnivel del agua en
la presa y del caudal que atraviesa la turbina.
En las zonas montaosas hay muchos ros pequeos, de curso
accidentado, cuyo caudal no permite el establecimiento de grandes centrales
hidroelctricas, pero s su aprovechamiento energtico por medio de minicentrales, instalaciones cuya potencia es inferior a 10 MW.
An as tienen unos condicionantes: las condiciones pluviomtricas medias
del ao deben ser favorables y el lugar de emplazamiento est supeditado a las
caractersticas y configuracin del terreno por el que discurre la corriente de agua.
Aprovechamiento de la energa hidrulica
Las formas ms frecuentemente utilizadas para explotar la energa
hidrulica son:
que retenga el cauce de agua causando un aumento del nivel del ro en su parte
anterior a la presa de agua, el cual podra eventualmente convertirse en un
embalse. El dique establece una corriente de agua no uniforme y modifica la forma
de la superficie de agua libre del ro antes y despus de ste, que toman forma de
las llamadas curvas de remanso. El establecimiento de las curvas de remanso
determina un nuevo salto geodsico aprovechable de agua.
Caractersticas de una central hidroelctrica
Las dos caractersticas principales de una central hidroelctrica, desde el
punto de vista de su capacidad de generacin de electricidad son:
La potencia, que est en funcin del desnivel existente entre el nivel medio del
embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal
mximo turbinable, adems de las caractersticas de las turbinas y de los
generadores usados en la transformacin.
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Donde:
Pe = potencia en vatios (W)
= densidad del fluido en kg/m
t = rendimiento de la turbina hidrulica (entre 0,75 y 0,94)
g = rendimiento del generador elctrico (entre 0,92 y 0,97)
m = rendimiento mecnico del acoplamiento turbina alternador (0,95/0.99)
Q = caudal turbinable en m3/s
H = desnivel disponible en la presa entre aguas arriba y aguas abajo, en metros
(m)
En una central hidroelctrica se define:
Embalse,
Presa o represa,
Conducto o tubera forzada,
Turbina,
Generador,
Tubo de desage
Aliviaderos
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1. Centrales de alta presin: corresponden con el high head, y que son las
centrales de ms de 200 m de cada del agua, por lo que sola
corresponder con centrales con turbinas Pelton. Situadas en zonas de alta
montaa y aprovechan el agua de torrentes, por medio de conducciones de
gran longitud.
2. Centrales de media presin: son las centrales con cada del agua de 20 a
200 m, siendo dominante el uso de turbinas Francis, aunque tambin se
puedan usar Kaplan.
dependen de embalses.
3. Centrales de baja presin: corresponden con el low head, son centrales con
desniveles de agua de menos de 20 m, siendo usadas las turbinas Kaplan.
4. Centrales de muy baja presin: son centrales correspondientes con nuevas
tecnologas, pues llega un momento en el cul las turbinas Kaplan no son
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aptas para tan poco desnivel. Seran en ingls las very low head, y suelen
situarse por debajo de los 4m.
Ventajas de las centrales hidroelctricas
1. No requieren combustible, sino que usan agua, la cual es un recurso
renovable, constantemente repuesto por la naturaleza de manera gratuita.
2. Es limpia, pues no contamina el aire ni el agua.
3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, proteccin
contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegacin y an
ornamentacin del terreno y turismo.
4. Los costos de mantenimiento y explotacin son bajos.
5. Las obras de ingeniera necesarias para aprovechar la energa hidrulica
tienen una duracin considerable.
6. La turbina hidrulica es una mquina sencilla, eficiente y segura, que puede
ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia
siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos.
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centrales tradicionales;
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Bases legales
En el siguiente documento de investigacin denotamos las caractersticas
fundamentales acerca de las bases legislativas de la problemtica, mencionando
de esta forma las siguientes instituciones, leyes y artculos correspondientes al
caso.
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Soberana tecnolgica.
Sustentabilidad ambiental.
Ordenacin territorial.
Integracin geopoltica.
Uso racional y eficiente de los recursos.
Diversificacin del uso de las fuentes de energa primarias.
Utilizacin de fuentes alternativas de energa.
Corresponsabilidad social.
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Ley de Aguas
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Definicin de trminos
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