MH

• Líneas de corriente

  Indican el comportamiento del flujo (dirección)
• Tangente


  Representa la dirección instantánea de la velocidad
• Tipos de flujos (fluidos)

  • Flujo unidimensional Velocidad Uniforme en sección transversal
  • Flujo bidimensional Variaciones velocidad en dos direcciones
  • Flujo tridimensional Variaciones velocidad tres direcciones
• Ecuación de Euler


  Aplicables a flujos compresibles e incompresibles de fluido no viscoso
• Ecuaciones diferenciales

  De masa
• Central hidroeléctrica

  1. Turbina (Ext Ep) transforma en EM-se transforma

  2. Aprovecha la diferencia de Ep para la generación de energía eléctrica
• CAUDAL aprovecha desnivel entre dos puntos (salto), agua adquiere velocidad Ep se transforma parcialmente en Ek
• Saltos naturales son el potencial hidroeléctrico
• Salto natural o altura bruta

  H6=Z1-Z2 = Az
• Ecuación de Bernoulli


  Describe el movimiento y permite realizar balance de energía a fin de aprovechar al máximo Eo y Ex
• Dos métodos para explotar el salto

  • Embalse o presa
  • Desviación corriente
• Diseño aerodinámico e hidrodinámico
• La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma
• Restricciones de la ecuación de Bernoulli: fluidos incompresibles, sin adición de energía, sin transferencia de energía, sin pérdida de energía
• Ciclo hidrológico

  1. Precipitación

  2. Recolección

  3. Evaporación

  4. Consumo
• Primeras centrales hidroeléctricas: Cataratas del Niágara 1879, Northumberland 1880, Appleton 1882
• Partes de una central hidroeléctrica

  • Embalse
  • Presa
  • Central eléctrica
• Tipos de centrales hidroeléctricas

  • Agua fluyente
  • Regulación
  • Reversible bombeo
• Clasificación por potencia

  • Microeléctricas máximo 99 kW
  • Pequeña potencia 100 a 999 kW
  • Potencia media 1000 a 9,999 kW
  • Gran potencia superior a 10,000 kW
• Porcentaje de costos asociados

  • Presa 55%
  • Equipo o maquinaria 20%
  • Terreno 15%
  • Estructura de la central 10%
• Turbina hidráulica

  Transforma Ep y Ek en Emec, Alto rendimiento 90%, Genera electricidad
• Las 3 formas de energía son: potencial, cinética y de
• ¿Qué es la energía potencial?

  Con relación al nivel de referencia (altura)
• La energía cinética está relacionada con la velocidad.

  Su fórmula es Ek=(Wv^2)/2g
• La energía de flujo se refiere al trabajo para mover el fluido


  Su fórmula es Ef=PW/gamma (peso específico)
• Se aprovecha el movimiento natural del agua


  Para producir energía mecánica
• Primera máquina de energía hidroeléctrica

  Rueda de paletas
• Primeras aplicaciones energía hidroeléctrica

  Moler granos

  • Periodo preindustrial: industria textil, curtido de cuero y talleres
  • Finales siglo XIX: fuentes para generar electricidad
• Ventajas centrales hidroeléctricas

  • Reutilización=recurso renovable
  • Duración=larga vida útil
  • Sostenibilidad=Disminuye emisión GEI
  • Flexibilidad=gestión picos de demanda energética
  • Control=monto inversión alto
  • Respaldo
• Desventajas centrales hidroeléctricas

  • Monto inversión elevados
  • Costo elevado kW instalado
  • Tiempo construcción altos
  • Costo mantenimiento alto
  • Generación afectada por estaciones del año
  • Afectaciones sociales
• Explotar salto de altura bruta es reducir al mínimo la altura perdida (por rozamiento) a fin de aprovechar al máximo Ep y Ek
• Ecuación Bernoulli


  Z1 + V1^2/2g + P1/gamma - Hr =...
• Radio hidráulico


  Para que haya flujo: añadir energía que se pierde por rozamiento
• Radio hidráulico


  Rh=área transversal/perímetro mojado sección transversal
• En conductos abiertos o canales:

  • Tiene sección o superficies libres a Patm
  • Variadas
  • En un canal se excluye el lado en contacto con la Patm
• Partes turbina Pelton

  
• Criterios de diseño


  • Cada central se debe adaptar a características naturales
  • Configuración terreno
  • Salto bruto o natural
  • Hidrografía-> análisis relaciones climáticas y caudal río (por temporada)
• La naturaleza no ofrece simplemente una potencia hidráulica bruta
• Tres partes Central Hidroeléctrica

  1. Embalse: depósito que almacena agua
  2. Presa: Infraestructura que controla flujo de agua
  3. Central eléctrica: contiene turbomáquinas y generadores, producción electricidad

  Tres tipos Central Hidroeléctrica

  1. Agua fluyente embalse (presa): • Almacenar agua • Energía potencial a energía cinética y a energía mecánica
  2. Regulación (desvío de corriente): • Canaliza parte del flujo a través de canal o tubería • Sin necesidad de embalse o presa
  3. Reversible (bombeo): • 2 embalses a diferente nivel • Permite flexibilidad en la generación de energía
• Hidrografía

  Para determinar el caudal para operación de las turbinas eléctricas->realizar estudio hidrográfico

  • Muchos años
  • Diferentes meses
  • Todos los emplazamientos-> cambios nivel llenado (temporadas poca lluvia se llena a menor nivel)