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Laboratorio de Hidráulica I

CENTRAL HIDROELECTRICA I.

OBJETIVOS 

II.

Elaborar un modelo de una central hidroeléctrica. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que permiten aprovechar la energía potencial gravitatoria (masa a una cierta altura) contenida en el agua de los ríos, al convertirla en energía eléctrica mediante turbinas hidráulicas acopladas a generadores eléctricos. Las centrales hidroeléctricas producen energía eléctrica a partir de la energía potencial o gravitatoria (masa a una cierta altura) contenida en el agua de los ríos, mediante equipo turbinagenerador. Una edificación enorme llamada presa, que soporta y retiene el peso de millones de metros cúbicos de agua. Una especie de muro o dique construido a modo de pared en un valle, que bloquea el curso de un río y que hace que se forme un lago artificial. Y todo para poder obtener energía eléctrica. ¿Cómo funciona una central hidroeléctrica? Por medio de una presa se acumula cierta cantidad de agua formando un embalse. Con el fin de generar un salto cuya energía pueda transformarse en electricidad, se sitúan aguas arriba de la presa unas tomas de admisión protegidas por una rejilla metálica. Esta toma de admisión tiene una cámara de compuertas que controla la admisión del agua a una tubería forzada que tiene por fin llevar el agua desde las tomas hasta las máquinas de la central. El agua en la tubería forzada transforma su energía potencial en cinética, es decir, adquiere velocidad. Al llegar a las máquinas, actúa sobre los álabes del rodete de la turbina, haciéndolo girar y perdiendo energía. El rodete de la turbina está unido por un eje al rotor del alternador que, al girar con los polos excitados por una corriente continua, induce una corriente alterna en las bobinas del estátor del alternador. Solidario con el eje de la turbina y el alternador, gira un generador de corriente continua llamado excitatriz, que es el que excita los polos del rotor del alternador. El agua, una vez que ha cedido su energía, es restituida al río, aguas debajo de la central. ¿Por qué se construyen presas? Muchas corrientes de agua no poseen un caudal constante. Con el paso de las estaciones se alternan períodos de crecida con períodos de gran escasez de caudal.

Laboratorio de Hidráulica I

Hace muchos años, se llegaba hasta el punto de obligar a la inactividad a cuantas industrias y centrales eléctricas utilizan sus aguas. Pero el hombre ha sabido hallar el remedio a este inconveniente. Basta con cerrar el lecho por el que fluye el rio mediante una presa. Entonces el agua se acumula y forma un embalse artificial, que constituirá una preciosa reserva para las épocas de escasez. La utilización de presas se remonta a tiempos muy antiguos. Los hindúes ya las construían hace 5.000 años, y en Egipto las había impresionantes, construidas en albañilería. Los embalses de agua eran un cómodo recurso en las estaciones secas, pudiéndose regar los campos incluso en verano. Con el descubrimiento de la electricidad y de las turbinas que la producen, las presas se multiplicaron rápidamente. Hoy son muchos los sectores de ríos de todo el mundo que se han transformado, gracias a la paciente e ingeniosa labor del hombre, en unos pintorescos y útiles lagos. III.

ESQUEMA DE SU FUNCIONAMIENTO

La presa (2), situada en el lecho de un río, acumula artificialmente un volumen de agua para formar un embalse (1), lo que permite que el agua adquiera una energía potencial (masa a una cierta altura) que luego se transformará en electricidad. Para ello, se sitúa en el paramento aguas arriba de la presa, o en sus proximidades, una toma de agua protegida por una rejilla metálica (3) con una válvula que permite controlar la entrada del agua en la galería

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de presión, previa a una tubería forzada (4) que conduce finalmente el agua hasta la turbina situada en la sala de máquinas de la central. El agua a presión de la tubería forzada va transformando su energía potencial en cinética, es decir, va perdiendo altura y adquiriendo velocidad. Al llegar a las máquinas, actúa sobre los álabes de la turbina hidráulica (5), transformando su energía cinética en energía mecánica de rotación. El eje de la turbina está unido al del generador eléctrico (6) que, al girar, convierte la energía rotatoria en corriente alterna de media tensión y alta intensidad. Mediante transformadores (7), es convertida en corriente de baja intensidad y alta tensión, para ser enviada a la red general mediante las líneas de transporte (8). Una vez que ha cedido su energía, el agua es restituida al río, corriente abajo de la central, a través del canal de desagüe. IV.

PARTES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA

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Presa La mayoría de las centrales hidroeléctricas dependen de una presa que retiene el agua, creando una gran reserva. A menudo, esta reserva es utilizada como un lago recreativo, como el Lago Roosevelt en el Grand Coulee Dam en el Estado de Washington. Entrada Cuando las puertas se abren la gravedad empuja el agua a través de la compuerta, una tubería que conduce a la turbina. El agua acumula tensión a medida que pasa a través de la tubería. Turbina El agua golpea y gira las grandes palas de una turbina, que está unida al generador por encima de ella, por medio de un eje. El tipo más común de turbina para las hidroeléctricas es el conocido como “Francis Turbine”, que tiene apariencia de un disco gigante con palas curvadas. Una turbina puede llegar a pesar hasta 172 toneladas y girar a un ratio de 90 revoluciones por minuto (pm), según la Foundation for Water & Energy Education (FWEE). Generadores Dentro del generador hay una serie de imanes, que ayudan a que las palas de la turbina giren. Los imanes gigantes debido a las turbinas de cobre, produciendo una corriente alterna (CA) por el movimiento de los electrones. Transformador El transformador que está dentro de la central eléctrica toma la corriente alterna y la convierte en corriente de alto voltaje. Líneas eléctricas De cada planta de energía llegan cuatro cables encargados de transmitir la electricidad generada. Salida El agua que ha sido utilizada y llevada a través de todas las tuberías vuelve a desembocar en el torrente del río. El agua que está en la reserva es considera la energía almacenada. Cuando las puertas se abren, el agua fluye a través de ellas convirtiéndose en energía cinética, debido al movimiento.

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La cantidad de electricidad que es generada está determina en base a varios factores. Dos de ellos son el volumen de flujo del agua y la cantidad de la altura hidráulica. La altura se refiere a la distancia entre la superficie del agua y las turbinas. A medida que esto incrementa, la electricidad generada también lo hace. Por lo tanto, a menudo depende de la cantidad de agua que hay en la reserva. V.

CONCLUSIÓN

Después de haber realizado el presente informe llegamos a la conclusión de las centrales hidroeléctricas tienen sus ventajas así como también desventajas, no requieren de combustible solo usan energía renovable, no contamina el aire y a menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, etc. VI.

ANEXOS