generación eléctrica con fuentes alternas de energía - energía … · 2011-09-12 · por...
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Energía Hidráulica
Recurso Hidráulico
MaresRíos
Ciclo del agua
Energía Hidráulica
Ciclo del agua
Energía Hidráulica
Tierra → ¾ partes de agua
Aplicaciones:• Consumo humano• Procesos industriales• Alimentación (pesca, agricultura,
ganadería)
Energía Hidráulica
Producción de energía a partir del agua
• Aguas turbinadas (corrientes de agua)• Aguas evaporadas (altas presiones)• Agua refrigerante (Centrales nucleares
y termoeléctricas)
Energía Hidráulica
Aguas turbinadas
Aprovechamiento de la energía potencia y cinética del recurso
hidráulico
Energía Hidráulica
Aguas turbinadas
Mares
Mareas Olas Corrientes marinas Gradiente de temperaturas
RíosCentrales hidroeléctricas
EmbalsesFilo de agua (derivación)
Energía Hidráulica
Centrales Hidroeléctricas
Gran potencia > 10 MW
Mediana y baja potencia < 10 MW
Pequeñas Centrales HidroeléctricasMicrocentrales HidroeléctricasPicocentrales Hidroeléctricas
Energía Hidráulica
Ecuación de Bernoulli (2ª. Forma)
gvz
gpH
gvz
gp
r 22
22
22
21
21
11 ++=−++ − ρρ
gpρ
2,1Altura geodésica
Altura de presión 2,1z
Altura de velocidadg
v2
22,1
Energía Hidráulica
Despreciando las pérdidas
][2
2
metrosHg
vz
gp
=++ρ
Despejando:][3
2
Ws
mkgsJP ⋅==
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡++⋅⎥⎦
⎤⎢⎣⎡ ⋅
=⋅⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ ⋅
=⋅⋅
=g
vzgp
smkgH
smkgm
smkgWP
2][
2
333 ρ
La potencia disponible del recurso hídrico será:
Energía Hidráulica
gQρ
Se define caudal másico como:
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ ⋅
=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡= 323
3
smkg
sm
mkg
smgQρ
Finalmente:
HgQg
vzgp
smkgWP ⋅=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡++⋅⎥⎦
⎤⎢⎣⎡ ⋅
= ρρ 2
][2
3
QHWP ρ8,9][ =
Energía Hidráulica
Diseño de un Sistema de HidrogeneraciónDemanda eléctricaEstudios de prefactibilidad
HidráulicosTopográficosGeológicosSocioeconómicosMercadoMedioambiental
Estudios de factibilidadObras civilesEquipos mecánicosEquipos EléctricosCostos
Energía Hidráulica
Evaluación del recurso hidráulico
Salto hidráulico, altura neta, cabeza, etc. (h [m])Caudal (Q [m3/s])
Energía Hidráulica
Salto o altura neta (h [m])
Manguera de nivelaciónManguera + manómetroNivel de carpinteroAltímetroEclímetro (Inclinómetro)Nivel de ingeniero (teodolito)
Energía Hidráulica
Caudal (Q [m3/s])
Solución salinaRecipienteÁrea y velocidadSección de control y regla graduadaVertedero
Energía Hidráulica
El ciclo hidrológico
Energía Hidráulica
Componentes de una pequeña central hidroeléctrica
Energía Hidráulica
Energía de los mares – Energía Oceánica
La energía que gobierna los océanos es abrumadora ya que tan solo se requiere extraer menos de 0.1% de ella, para satisfacer más de cinco (5) veces las necesidades energéticas mundiales. Esta energía radica principalmente en las olas, mareas y corrientes marinas, las cuales fluyen a través del agua, siendo esta última un solo agente transportador de la energía.
Energía Hidráulica
Tipos de energía oceánica
Energía de las mareasEnergía de las corrientes marinasEnergía de las Olas
Energía Hidráulica
Energía de las mareas
Este tipo de energía se concentra en utilizar la diferencia de cota en el nivel del agua producto de grandes diferencias de altura en las mareas. Para ello se deben construir grandes represas en estuarios o bahías para represar el agua y emplearla cuando la diferencia de altura es la más adecuada para la generación.
Actualmente este tipo de centrales se consideran poco debido al alto impacto ambiental que generan sobre ecosistemas marinos al cerrar las entradas y salidas del mar provocando alteraciones y desequilibrios ecológicos.
Energía Hidráulica
Energía Hidráulica
APLICACIONES Central mareomotriz de la Rance - Francia
Energía Hidráulica
Energía de las corrientes marinasLos movimientos de masas de aguas inducidos por la diferencia demareas, generan corrientes marinas de gran velocidad en muchos lugares del planeta, estas corrientes al pasar por turbinas tanto verticales como horizontales provocan el movimiento de las mismas dando por resultado la producción de electricidad.
En general se necesitan corrientes marinas superiores a los 2.5 m/s para generar cantidades aceptables de energía, sin embargo debido a la gran densidad del agua de mar, éstas presentan una gran cantidad de energía por unidad de área. Por ejemplo, con respecto al viento, una turbina marina instalada sobre una corriente de 4 m/s equivaldría a una turbina eólica sobre la cual soplase vientos de hasta 400 km/h
Energía Hidráulica
Energía Hidráulica
APLICACIONES Sistemas de generación con turbinas verticales para corrientes marinas
http://www.newenergycorp.ca
Energía Hidráulica
APLICACIONES Sistemas de generación con turbinas horizontales para corrientes marinas
http://www.marineturbines.com
Energía Hidráulica
Energía de las Olas
Las olas contienen inmensas cantidades de energía, es más, las olas son ondas de energía que viajan a través de un medio que es el mar. En general, una ola no produce movimientos de masas de agua desde un punto a otro del océano, sino más bien, mueve el agua en sentido vertical, pero es la onda de energía la que se traslada. La energía de las olas es generada principalmente por las grandes masas de aire que circulan a través de mar abierto y que transmiten energía a la superficie del agua.
Energía Hidráulica
Energía de las Olas
Energía Hidráulica
Las olas se forman cuando el viento fricciona sobre la superficie del océano (1); si el viento continua en la misma dirección genera una mayor altura de la ola lo que permite que ésta capte mayor energía proveniente del viento (2), finalmente las olas se mantienen siempre que el viento continué en la misma dirección y prácticamente con la misma intensidad
Energía Hidráulica
APLICACIONES Sistemas fijo de generación de energía por olas diseñado por Energetech Australia
http://www.energetech.com.au
Energía Hidráulica
APLICACIONES Sistema flotante de generación conocido como “ArquimedesWave Swing” actualmente en pruebas.http://www.waveswing.com
Energía Hidráulica
APLICACIONES Sistema LIMPET fijo en costa que recibe el impacto del oleaje y comprime aire ciclicamente para el accionamiento de la turbina. Primer sistema comercial en el mundo.http://www.wavegen.com
Energía Hidráulica
APLICACIONES Sistema flotante de generación de energía eléctrica, hasta la fecha el más avanzado tecnológicamente.http://www.oceanpd.com