07 centrales hidroelectricas 2
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TEMA Nº 7:
MINICENTRALES ELÉCTRICAS Y REDES DE DISTRIBUCIÓN RURAL
Ing. Josué Alata CIP 89962
CENTRALES
HIDROELÉCTRICAS
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Definitivamente la energía eléctrica es uno de los principales elementos del desarrollo humano en la era moderna, pero para que ésta se encuentre presente en nuestra vida diaria ha sido necesario que el hombre la fuera conociendo poco a poco y fuera descubriendo sus diversas formas de generación, transmisión y sus aplicaciones. En nuestro país se utiliza el gran potencial hídrico de los ríos y lagunas para generar la energía eléctrica que utilizamos. Esta generación hidroeléctrica representa el 61% de la energía eléctrica total producida. Por lo tanto es necesario conocer los principios, importancia, mercados, desarrollo tecnológico y participación de las centrales hidráulicas en la estructura energética nacional.
1. INTRODUCCIÓN
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2.1 FUNDAMENTO TEÓRICO E IMPORTANCIA DE LA GENERACIÓN HIDRÁULICA
2. CONTENIDO
Una central hidráulica es una instalación que tiene como función transformar la energía potencial del agua en trabajo mecánico. Las centrales hidráulicas tienen motores primos que son accionados por el agua. Estos motores primos denominados turbinas transforman la energía potencial del salto de agua en energía mecánica para accionar un alternador, el cual convierte esa energía en eléctrica.
PRINCIPIOS E IMPORTANCIA
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2.1 FUNDAMENTO TEÓRICO E IMPORTANCIA DE LA GENERACIÓN HIDRÁULICA
2. CONTENIDO
En el Perú la primera central eléctrica (a su ves la primera central hidráulica de Sud-América), se inauguró en 1884 en el asiento minero de Tarijas, capital del distrito de Jangas – Huaraz. El 18 de Julio de 1895, se fundó la Empresa de Transmisión de Fuerza Eléctrica (primera Sociedad de generación y distribución de electricidad) y estuvo conformada por una central hidráulica instalada en los antiguos molinos de Santa Rosa y era accionada por las aguas del río Huatica. Mas adelante, con la creación de Empresas Eléctricas Asociadas se da gran impulso a la creación de C.H. para la generación de electricidad. La C.H. más antigua y que sigue en operación es la C.H. de Callahuanca.
HISTORIA
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POTENCIAL HÍDRICO DEL PAÍS: Potencia hidráulica disponible en el país es aproximadamente 60,000 MW. CENTRAL ELÉCTRICA:
Es una instalación donde se transforma una energía
primaria o secundaria a energía eléctrica.
CLASIFICACIÓN: (Según OLADE y la CLER)
Pico Centrales Eléctricas: Hasta 10 KW
Micro Centrales Eléctricas: de 10 a 100 KW
Mini Centrales Eléctricas: de 100 a 1000 KW
Pequeñas Centrales Eléctricas De 1 a 20 MW
Centrales Eléctricas: Mayores de 20 MW
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EMPRESA CENTRALPotencia Efectiva
(MW)Zona
ELECTROPERU Mantaro 650 Sierra Centro 1Restitución 215 Sierra Centro 1
EDEGEL Huinco 247 Costa CentroMatucana 129 Costa CentroCallahuanca 80 Costa CentroMoyopampa 65 Costa CentroHuampaní 30 Costa CentroYanango 43 Sierra Centro 2Chimay 151 Sierra Centro 2
ELECTRICA SANTA ROSA Huanchor 20 Sierra Centro 2CAHUA Cahua 43 Costa Norte 1
Pariac 5 Costa Norte 1Gallito Ciego 38 Costa Norte 1Misapuquio 4 Sierra SurSan Antonio - San Ignacio 1 Sierra SurHuayllacho 0 Sierra Sur
EGENOR Carhuaquero 110 Costa Norte 1Cañón del Pato 263 Costa Norte 2
ELECTROANDES Yaupi 110 Sierra Centro 2Malpaso 48 Sierra Centro 2Pachachaca 10 Sierra Centro 2Oroya 9 Sierra Centro 2
ENERSUR Yuncán 137 Sierra Centro 2ELECTRICA SANTA ROSA Santa Rosa 1 Sierra Centro 2EGASA Charcani I 2 Costa Sur
Charcani II 1 Costa SurCharcani III 5 Costa SurCharcani IV 15 Costa SurCharcani V 145 Costa SurCharcani VI 9 Costa Sur
EGEMSA Machupicchu 86 Sierra SurEGESUR Aricota I 23 Costa Sur
Aricota II 12 Costa SurSAN GABAN San Gabán II 113 Sierra Sur
Curumuy 13 Costa Norte 1Poechos I 15 Costa Norte 1SINDICATO ENERGETICO
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Centrales de Generación Hidráulica
C.H. YANANGO
Casa de máquinas y tubería de presión
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Potencia Instalada: La potencia instalada es la potencia nominal de los grupos generadores instalados en la central eléctrica. Para una Central Hidroeléctrica la Potencia se calcula con la siguiente formula: P= γ*Q*H Donde: γ : peso especifico del agua (kg/m3) Q : caudal nominal (m3/s) H : altura (m)
Potencia Instalada
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C.H. MOYOPAMPA
Características Generales:
Potencia instalada 67.3 MW
Potencia efectiva 64.7 MW
Generación anual media 468 GWh
Caudal de la central 17.5 m3/seg.
Altura bruta de caída 468 m.
Turbina tipo Pelton; Eje Horizontal
Número de unidades 3
Puesta en servicio (1ra. unid.) 1951
Ubicación:
• 40 km al este de Lima. Distrito de Lurigancho. Provincia de Lima. Departamento de Lima.
Tipo:
• Hidroeléctrica de pasada, recibe aguas de los ríos Rímac y Santa Eulalia
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Características Generales:
Potencia instalada 265.7 MW
Potencia efectiva 247.3 MW
Generación anual media 866 GWh
Caudal de la central 25 m3/seg.
Altura bruta de caída 1293 m.
Turbina tipo Pelton doble; Eje horizontal
Número de unidades 4
Puesta en servicio (1ra. unid.) 1964
Ubicación:
• 63.5 km al este de Lima. Distrito de San Pedro de Casta. Provincia de Huarochirí. Departamento de Lima
Tipo:
• Hidroeléctrica de embalse, recibe aguas del río Santa Eulalia y Cuenca Marcapomacocha • Cuenta con el reservorio de Sheque (430,000 m3)
C.H. HUINCO
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2.1 FUNDAMENTO TEÓRICO E IMPORTANCIA DE LA GENERACIÓN HIDRÁULICA
2. CONTENIDO
VENTAJAS DESVENTAJAS • Recurso renovable
• No contaminante
• Precio mínimo de energía (0.02 - 0.03 $/kW-h)
• Altos rendimientos (>80%)
• Larga vida útil (>100 años)
• Operación y mantenimientos simples
• Recurso irregular
• Alta inversión inicial (1000-2000 $/kW)
• Alejado de los centros de consumo
• Mucha estadística (cantidad y calidad de agua,
mínimo de 20 años atrás)
• Largo tiempo de construcción (mínimo 3 años)
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS C.H.
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2.1 FUNDAMENTO TEÓRICO E IMPORTANCIA DE LA GENERACIÓN HIDRÁULICA
2. CONTENIDO
Una avenida (en algunos lugares se denomina también como crecida, riada o aguas altas) es la elevación del nivel de un curso de agua significativamente mayor que el flujo medio de éste. Durante la crecida, el caudal de un curso de agua aumenta en tales proporciones que el lecho del río puede resultar insuficiente para contenerlo, entonces el agua lo desborda e invade el hecho mayor, también llamado llanura aluvial. El estiaje es el nivel de caudal mínimo que alcanza un río o laguna en algunas épocas del año, debido principalmente a la sequía, el término se deriva de estío o verano, debido a que en la región del Mediterráneo, el estío es la época de menor caudal de los ríos debido a la mayor escasez de precipitaciones en esta estación.
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2.2 TIPOS DE CENTRALES HIDRÁULICAS
2. CONTENIDO
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(1) Tipo: de Pasada Ejemplo: Moyopampa, Cahua y Callahuanca
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2.2 TIPOS DE CENTRALES HIDRÁULICAS
2. CONTENIDO
15
(2) Tipo Presa de Derivación con Regulación diaria y semanal Ejemplo: Huinco y Mantaro
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2.2 TIPOS DE CENTRALES HIDRÁULICAS
2. CONTENIDO
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(3) Tipo: Pie de Presa Ejemplo: Itaipú e Inambari
Penstocks Spillway
Powerhouse
Dam
Control Building
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Units
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PRESA YURACMAYO Capacidad : 48 millones m3
(en servicio desde 1995)
PRESAS .-El primer elemento que encontramos en una central
hidroeléctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el río y remansar las aguas.
COMPONENTES DE UNA C.H.
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COMPONENTES DE CENTRALES HIDRÁULICAS
2. CONTENIDO
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Desarenador
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2. CONTENIDO
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Cámara de Carga
COMPONENTES DE CENTRALES HIDRÁULICAS
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2. CONTENIDO
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Tubería Forzada
COMPONENTES DE CENTRALES HIDRÁULICAS
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2. CONTENIDO
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Turbina Pelton
Disposición Horizontal Disposición Vertical
COMPONENTES DE CENTRALES HIDRÁULICAS
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PRINCIPALES TIPOS DE TURBINA
ESQUEMA PELTON Esquema Kaplan Esquema Francis
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2. CONTENIDO
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Grupo: Generador con Turbina Francis
COMPONENTES DE CENTRALES HIDRÁULICAS
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2. CONTENIDO
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SALA DE CONTROL
COMPONENTES DE CENTRALES HIDRÁULICAS
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2.5 PARTICIPACIÓN DE LA GENERACIÓN ELÉCTRICA MEDIANTE
CENTRALES HIDRÁULICAS DENTRO DE LA ESTRUCTURA
ENERGÉTICA NACIONAL
2. CONTENIDO
25
INTRODUCIÓN Durante el periodo 1995 – 2008, la capacidad instalada de generación a nivel nacional creció a una tasa media anual de 3,6%, y la participación de la capacidad térmica en el año 2008 se mantuvo en 46%. Asimismo, las centrales del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional – SEIN – mantienen el 85% de la capacidad instalada de generación total nacional. La producción de energía eléctrica total del país creció en los últimos catorce años con una tasa anual promedio de 7%.
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PARTICIPACIÓN DE LA GENERACIÓN ELÉCTRICA MEDIANTE CENTRALES HIDRÁULICAS DENTRO DE LA ESTRUCTURA ENERGÉTICA NACIONAL
DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA Y ENERGIA POR FUENTE
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PARTICIPACIÓN DE LA GENERACIÓN ELÉCTRICA MEDIANTE CENTRALES HIDRÁULICAS DENTRO DE LA ESTRUCTURA ENERGÉTICA NACIONAL
DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA POR EMPRESAS
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PARTICIPACIÓN DE LA GENERACIÓN ELÉCTRICA MEDIANTE CENTRALES HIDRÁULICAS DENTRO DE LA ESTRUCTURA ENERGÉTICA NACIONAL
FACTOR DE PLANTA
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PARTICIPACIÓN DE LA GENERACIÓN ELÉCTRICA MEDIANTE CENTRALES HIDRÁULICAS DENTRO DE LA ESTRUCTURA
ENERGÉTICA NACIONAL
PROYECCIÓN DE LA DEMANDA - POTENCIA
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PARTICIPACIÓN DE LA GENERACIÓN ELÉCTRICA MEDIANTE CENTRALES HIDRÁULICAS DENTRO DE LA ESTRUCTURA ENERGÉTICA NACIONAL
PROYECCIÓN DE LA DEMANDA: ENERGÍA
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PARTICIPACIÓN DE LA GENERACIÓN ELÉCTRICA MEDIANTE CENTRALES HIDRÁULICAS DENTRO DE LA ESTRUCTURA
ENERGÉTICA NACIONAL
PROYECTOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS:
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Urubamba 320 942 MW
Cuquipampa 800 MW
La Guitarra 220 MW
Man 270 286 MW
Sumabeni 1.074 MW
Pongo de Manseriche 7.550 MW Rente
ma 1.525 MW Cumba 4
825 MW Chadin 2 600 MW
La Balsa 915 MW Chagll
a 444 MW Paquitzapango 1.379 MW
Tambo-Pto. Prado 620 MW
Vizcatán 750 MW
Inambari 200 1.355 MW
15 usinas 20,000 MW.
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16.05.08 - Convenio de Integración Energética entre Brasil y Perú
Emprendimientos en Perú
Firmado por los Ministros de Minas y Energía de Brasil y de Energía y Minas del Perú ha establecido las bases para las acciones de evolución de las posibilidades de interconexión energética entre los países dando continuidad a lo acordado en 2007.
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Urubamba 320 942 MW
Cuquipampa 800 MW
Sumabeni 1.074 MW
Paquitzapango 1.379 MW
Vizcatán 750 MW
Inambari 200 1.355 MW
6 emprendimientos con cerca de 8.000 MW de potencia.
Emprendimientos en Perú
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ZONA NORTE
ZONA NORTE MEDIO
ZONA CENTRO
ZONA SUR
SISTEMA AISLADO BAGUA JAEN
SISTEMA AISLADO TARAPOTO-MOY
SISTEMA AISLADO PTO. MALDONADO
Sitio de las futuras usinas de interés
INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA ENTRE BRASIL Y PERÚ
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Emprendimientos en Perú Fases de los trabajos
Estudios de Prefactibilidad Estudios
de Factibilidad
Implantación y Exploración
Fase I:
• Ingeniería e Medio-Ambiente
• Jurídico-Institucional
• Marcos Regulatórios y Inserción de la Energía en los Mercados
• Asistencia Financiera
Fase II:
• Construcción
• Operación
(*) (*)
(*) Decisiones de continuidad
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INAMBARI PARTICIPACIÓN SOCIETARIA
OAS 51%
ELETROBRÁS 29,4%
FURNAS 19,6%
INAMBARI S.A.
EGASUR
BRASIL
PERÚ 100%
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Trabajos
INAMBARI TRANSMISIÓN EGASUR
PAQUITZAPANGO SUMABENI URUBAMBA CUQUIPAMPA VIZCATAN TRANSMISIÓN
CONSORCIO
TRANSMISIÓN MME Y MEM
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PAQUITZAPANGO SUMABENI URUBAMBA CUQUIPAMPA VIZCATAN
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PAQUITZAPANGO SUMABENI URUBAMBA CUQUIPAMPA VIZCATAN
PREFACTIBILIDAD
Los Estudios de Prefactibilidad, con una nueva potencia aproximada de 6000 MW;
Previsión de conclusión :
Paquitzapango y Sumabeni – Julio 2011 Urubamba, Cuquipampa y Vizcatán – Agosto 2011
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PAQUITZAPANGO SUMABENI URUBAMBA CUQUIPAMPA VIZCATAN
FACTIBILIDAD
Previsión aproximada de conclusión :
Paquitzapango y Sumabeni – Dic 2012 Urubamba, Cuquipampa y Vizcatán – Mar 2012
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8.000 MW - US$ 15.000.000.000,00
Inversiones Aproximadas
LT 1.800 Km - US$ 1.700.000.000,00
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Puntos a Consolidar
Cantidad de Energía para Perú;
Conexión de los sistemas eléctricos peruano y brasileño;
CHEs de menor tamaño - rápida implantación.
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Mas energía Energía Limpia Seguridad en el Suministro Mejores Tarifas
Ventajas para los países
Impacto ambiental Recursos naturales Adicionales
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PAQUITZAPANGO
Población indígena (Asháninka) que vive en la región
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE ITAIPU
POTENCIA: 12600 MW ENERGIA: 93.4 millones MW-h por año 18 turbinas Comenzó su construcción en 1975 Termino de construirse en 1991 Se ubica entre Brasil y Paraguay
LA MÁS GRANDE C.H. DE SUDAMÉRICA
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3. COMENTARIOS FINALES
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Para minimizar las desventajas de la irregularidad del recurso, se debe implementar las siguientes actividades: •Almacenamiento de agua de lluvias. •Construcción de reservorios. •Búsqueda de aguas subterráneas. Respeto a la sociedad últimamente se están presentando conflictos sociales en todo el Perú por la falta de información; el Gobierno Peruano ha tomado decisiones sin informar previamente a la comunidad y sin haber discutido con las entidades que pueden aportar, como son las Universidades, los Colegios Profesionales, las Asociaciones Civiles, etc. Existe una Metodología para analizar y solucionar Conflictos Socio-Ambientales, que se están presentando en el Perú en diferentes regiones, cuyos lineamientos están especificados en la ISO 26000.
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Caudal promedio 30 m3/s
Altura neta de caída 200 m
Costo unitario de inversión 1400 $/KW
Horas de funcionamiento 18 horas/día
EJERCICIO: Determine la cantidad de agua que necesita una CH durante un mes y
el costo total de inversión: