Turbomaquinas hidraulicas

Departamento de Mecánica

"TURBINAS HIDRAULICAS"

Módulo 1

Planeamiento de centrales hidráulicas. Elementos principales de la planta

Prof.-Ing. Jaime Espinoza S.

Planeamiento de centrales hidráulicas. Elementos principales de la planta de fuerza. Generalidades El diseño de centrales hidráulicas abarca varias disciplinas de la ingeniería. La mecánica abarca los aspectos relacionadosal diseño la manufactura, asi como la selección de la turbina, válvulas, descansos, sistemas oleohidráulicos y otros auxiliares para convertir la energía hidráulica en energía mecánica. Los aspectos eléctricos están relacionados al diseño, manufactura y selección de alternadores, sistemas de control, tableros, transformadores y otros auxiliares destinados a transformar la energía mecánica enenergía eléctrica. La ingeniería civil incluye una variedad de tareas para el aprovechamiento óptimo del potencial hidráulico de un determinado sitio tales como el estudio hidrológico e hidráulico, inspección y preparación del terreno, diseño y construcción del embalse o bocatomas, casa de máquina y accesos. Se coordinan estudios y actividades especiales con otros especialistas relacionados a laprotección del medio ambiente a fin de mitigar el impacto de la instalación de la central. Ingenieros y economistas llevan a cabo el análisis económico. Un equipo de apoyo lleva a cabo la operación y mantención de la planta. Finalmente el Centro Económico de Despacho de Carga (CEDEC) optimiza la generación y la entrada en servicio de todo el parque de centrales. Cada proyecto tiene característicaspropias, esto es, cada diseño de central hidráulica es único. Cada solución debe ajustarse a las características propias del sitio, el sistema de transmisión y los recursos económico-financieros. Historia Los antiguos romanos y griegos aprovechaban ya la energía del agua por medio de ruedas hidráulicas para moler trigo. Sin embargo, la posibilidad de emplear esclavos y animales de carga retrasó suaplicación generalizada hasta el siglo XII. Durante la edad media, las grandes ruedas hidráulicas de madera desarrollaban una potencia máxima de 50 HP. La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial, impulsando la industria textil y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, elcarbón era escaso y la madera poco útil como combustible. La energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se crearon en Europa y América hasta mediados del siglo XIX, que se produjo carbón a bajo precio. Las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas hidráulicas en cascada cuando el desnivel era mayor de cinco metros, ya que la construcciónde grandes represas todavía no era posible. El bajo caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor apenas se pudo disponer de carbón.

2

Desarrollo de la energía hidroeléctrica El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido delperfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos ypequeños caudales. Además de las centrales situadas junto a represas, que dependen de la capacidad del embalse, existen otras centrales que dependen de la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman centrales de paso. A principios de la década de los noventa, los principales productores de hidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene la...