INFORME DE LA VISITA A LA PLANTA HIDROELÉCTRICA DE SAN JACINTO

1. Objetivos:

-Conocer la estructura de la planta hidroeléctrica de San Jacinto

-Conocer el funcionamiento de la planta hidroeléctrica de San Jacinto

-Estudiar el fenómeno de la transformación de la energía mecánica (hidráulica) en

energía eléctrica.

2. Marco Teórico

2.1 Introducción

Una central o planta hidroeléctrica utiliza energía hidráulica para la generación de

energía eléctrica.En general, estas centrales aprovechan la energía potencial

gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel,

también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del

cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un

generador donde se transforma en energía eléctrica.

2.2 Energía Hidraulica

Se denomina energía hidráulica, a aquella que se obtiene del aprovechamiento de

las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas.

Es un tipo de energía ecológica cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la

fuerza hidráulica sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma

de energía renovable.

Se puede transformar a muy diferentes escalas, existen desde hace siglos pequeñas

explotaciones en las que la corriente de un río mueve un rotor de palas y genera un

movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización

más significativa la constituyen las plantas hidroeléctricas de presas. En las presas

parte del agua almacenada se deja salir para que se mueva los álabes de una

turbina engranada con un generador de energía eléctrica.

2.3 Características de una Central Hidroeléctrica

Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de

vista de su capacidad de generación de electricidad son:

-La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del

embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo,

además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la

transformación.

-La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año,

que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.

La potencia de una central hidroeléctrica se mide generalmente en Megavatios

(MW) y se calcula mediante la fórmula siguiente:

Donde:

Pe = potencia en vatios (W)

ρ = densidad del fluido en kg/m³

ηt = rendimiento de la turbina hidráulica (entre 0,75 y 0,94)

ηg = rendimiento del generador eléctrico (entre 0,92 y 0,97)

ηm = rendimiento mecánico 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 hidroeléctrica se define:

- Potencia media: potencia calculada mediante la fórmula de arriba

considerando el caudal medio disponible y el desnivel medio disponible.

- Potencia instalada: potencia nominal de los grupos generadores instalados en

la central.

3. Planta Hidroeléctrica de San Jacinto

La planta o central hidroeléctrica de San Jacinto funciona gracias a la caída del

agua que proviene del rio Tolomosa que es retenida por la represa San Jacinto.

En la represa cuando las compuertas de salida o evacuado del agua son abiertas, el

agua cae a un túnel de carga de unos 2 metros de diámetro, el cual a lo largo de

900 metros recorre hasta la central hidroeléctrica.

En la planta el agua es transportada a dos tubos de acero de aproximadamente 1,6

metros de diámetro. Aquellos tubos en su conjunto son llamados pantalón de acero.

El agua que llega de la presa hasta la casa de válvulas es repartida en tres ductos,

los cuales 2 ductos son el pantalón de acero que alimenta a la planta eléctrica y el

tercer ducto es utilizado para el agua de riego de Santa Ana.

Como medida de seguridad los tubos del pantalón fueron hechos de acero para

resistir altas presiones del agua. Cuando las válvulas son cerradas el agua retorna

(teóricamente) devuelta al lago por efecto del “Golpe de Ariete”, para evitar dicho

efecto se construyó una chimenea de equilibrio donde el agua es almacenada.

Los dos tubos de acero luego son divididos en otros dos ductos para alimentar a las

turbinas, un ducto para cada una de las cuatro turbinas.

La central de San Jacinto posee dos generadores que transforman la energía

mecánica de las turbinas en energía eléctrica. Esto se debe a que las turbinas

hacen girar las bobinas que están enrolladas en el núcleo de hierro dentro del

campo magnético estático, el movimiento de las bobinas a través del campo genera

una corriente eléctrica en los cables, los cables están conectados a un anillo

colector, unas escobillas hacen contacto con el anillo y toman la electricidad del

generador.

Los generadores usados en San Jacinto son sincrónicos, trifásicos de conexión

estrella, de corriente alterna de 50 ciclos por segundo, que giran a 500 rpm y

generan un voltaje de 6600 voltios.

El voltaje producido por el generador es enviado a un transformador trifásico que

convierte los 6.6kV a 24.9kV, que luego son enviados en una red de alta tensión

hacia Tarija.

4. Cálculos de la Potencia Instalada de la Central Eléctrica

Características de Placa de las Turbinas

Q=4,1m3

sH=51m

Preal max=1864 kW

ω=500 rpm

Potencia máxima teórica:

P= ( ρ× g × Q× H )( 1kW1000W )=(1000 Kg

m3 ×9,8ms2

×4,1 m3

s×51m)( 1kW

1000W )=2049,18 kW

Rendimiento de la Turbina:

ηt=1864 kW2049,18 kW

=0.9096

Características de Placa del Generador

Ptmax=4650 kVA

cosφ=0,85

ω=500 rpm

f =50Hz

V=6600Volt .

Potencia Activa Máxima posible del generador:

PActiva=Ptmax cosφ=4650×0,85=3952,5 kW

Potencia activa Total máxima posible de los generadores de la planta eléctrica:

Pgen=2×3952,5 kW =7905kw

Potencia Total, real, de las turbinas de la planta eléctrica:

Ptur=4×1864 kW=7456 kW

Ptur<Pgen

Características del Transformador

V p=6,6 kV

V s=24,9kV

V p

V s=

N p

N s=

I s

I p= 6,6kV24,9 kV

=0,26506

Intensidad de corriente de entrada o corriente del generador:

Ptur=√3×V p × I p× cosφ

=>I p=P tur

√3× V p× cosφ= 7456

√3×6,6×0,85=767,3304 amp.

Intensidad de corriente de salida o corriente secundaria hacia la red eléctrica:

I s=0,26506×767,3304amp=203,389amp

Potencia de salida del transformador:

Ps=√3× V s × I s× cosφ=24,9×203,389×√3×0,85=7456

Ps=Pp