clase01- sistema de electrificacion de potencia

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  • 8/10/2019 clase01- sistema de electrificacion de potencia

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    SISTEMAS

    ELECTRICOS DE

    POTENCIA

  • 8/10/2019 clase01- sistema de electrificacion de potencia

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Objetivos Generales

    Reconocer y describir el sistema elctrico de potencia peruano y susorganismos reguladores.

    Desarrollar criterios para analizar y evaluar la operacin de unsistema elctrico de potencia

    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Objetivos Especficos

    Identificar las etapas y componentes de los Sistemas Elctricos dePotencia (SEP).

    Realizar maniobras en un SEP. Modelar los componentes del SEP.

    Analizar y evaluar la operacin en estado estable y contingencia deun SEP empleando programas computacionales especializados.

    Controlar la frecuencia y tensin de un SEP.

    Identificar el SEP peruano y sus organismos reguladores

    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Este curso aporta al logro de los siguientes Resultados de la Carrera:

    Los estudiantes aplican matemtica, ciencia y tecnologa en el diseo,instalacin, operacin y mantenimiento de sistemas elctricos.

    Los estudiantes conducen pruebas y mediciones, analizan e interpretan susresultados para evaluar y mejorar sistemas.

    Los estudiantes trabajan eficazmente en equipo.

    Los estudiantes identifican, analizan y solucionan problemas de equipos ysistemas.

    Los estudiantes trabajan con calidad, seguridad y actan con principios

    ticos.

    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Sistema de Evaluacin: d

    No ta Fin al = 0.30 Pa + 0.40 Pb + 0.30 E

    Donde:

    E = Examen

    Pa = Pruebas de Aula

    Pb = Pruebas de Laboratorio

    Pt = Pruebas de Taller

    APROBADO: Nota Final 11

    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Los sistemas elctricos de potencia, estn constituidos por:

    La fuente de electricidad (centrales de generacin

    elctrica). Las lneas de transporte (lneas de transmisin,subtransmisin y distribucin).

    Los centros de transformacin (subestaciones de

    transformacin) . Los consumidores (cargas).

    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

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    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

    La generacin en nuestro pas, en su mayor parte, es deorigen hidrulico y, en menor porcentaje, de origen trmico

    Las centrales hidrulicas, se encuentran alejadas de losgrandes centros de consumo por lo que se requiere delneas de transporte en alta tensin (A.T.) a fin de llevar laenerga elctrica desde las centrales a los centros deconsumo.

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

    La razn de elevar el nivel de tensin es la de reducir lasprdidas por efecto Joule y reducir las cadas de tensin.

    El nivel de tensin se eleva en las subestacioneselevadoras que se encuentran cercanas a la generacin.

    Una vez que la energa se encuentre en los grandes

    centros de consumo, se distribuye a los usuarios a nivelesde tensin ms manejable, evidentemente que para reducirel nivel de tensin habr que emplear subestacionesreductoras.

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    CARACTERSTICAS QUE INFLUYEN EN LA GENERACIN YTRANSPORTE DE LA ENERGA ELCTRICA

    La generacin y el transporte de la energa elctrica tienebsicamente tres caractersticas fundamentales, ellas son:

    1) La electricidad a diferencia del gas y del agua, no puedealmacenarse y el productor de la energa elctrica tienepoco control sobre el consumo en cualquier instante.

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Uno de los objetivos de la

    operacin de un sistema depotencia es hacer que la potenciagenerada en las centrales seaigual a la potencia que demandanlos usuarios a todo instante,

    manteniendo los niveles detensin y corriente.

    Para ello se parte de un estudiode carga diaria como se muestra

    en la figura donde la carga sepuede dividir en doscomponentes, una cargaconstante llamada carga base yotras cargas llamadas picos, que

    dependen de la hora.

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    2) La carga se incrementa enforma continua por lo que elsistema de potencia debeadicionar centros de generacincon la finalidad de satisfacer el

    crecimiento de la demanda.

    Asimismo las lneas de transportedeben de proyectarse de talmanera que estn preparados amodificaciones y/o ampliacionescon el correr de los aos.

    DEMANDA EJECUTADA Y PROGRAMADA

    2150

    2250

    2350

    2450

    2550

    2650

    2750

    2850

    2950

    3050

    3150

    0 0 :3 0 0 2 :3 0 0 4 :3 0 0 6 :3 0 0 8 :3 0 10 :3 0 12 :3 0 14 :3 0 16 :3 0 18 :3 0 2 0 :3 0 2 2 :3 0

    HORAS

    M W

    EJECUTADO REPROGRAM A PROGRAM A

    3125.2 M W

    2944.7 M W

    2228.5 M W

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    3) Para generar electricidad se requiere de combustible,como el carbn, petrleo, gas; o de energa potencial deros; todos ellos generalmente alejados de los centros deconsumo de electricidad, por lo que uno de los problemas

    consiste en localizar la central de generacin y la distanciade transporte que influye directamente en el costo.

    Un aspecto adicional es la influencia sobre el paisaje y la

    ecologa.

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    TRMINOS DE USO FRECUENTE

    Sistema.- se utiliza para describir la red elctrica completa,

    incluyendo la generacin, transmisin y cargas.

    Carga.- esta expresin puede utilizarse para describir: Un consumidor o conjunto de consumidores de energa elctrica, por

    ejemplo motores elctricos.

    Un circuito alimentador determinado que distribuye energa elctrica.

    La potencia o corriente que pasa a travs de una lnea o mquina.

    Barra de distribucin.- conexin elctrica de impedancia cero que

    une varios aparatos o elementos como lneas, cargas, etc.

    Generalmente es de cobre o de aluminio.

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    TRMINOS DE USO FRECUENTE Conexin a tierra.- la conexin de un conductor o armazn de un

    dispositivo al sistema de puesta a tierra. El objetivo es tener una resistenciaentre el aparato y el sistema de tierra por debajo de los lmites establecidospor la norma. El sistema de tierra consiste en enterrar grandes conjuntos devarillas de cobre en un terreno tratado y emplear conectores de seccingrande.

    Avera.- consiste en un mal funcionamiento de la red de potencia,normalmente debido a un defecto del aislamiento.

    Seguridad en el suministro.- uno de los objetivos primordiales de laoperacin de un sistema elctrico de potencia es la de asegurar la continuidaddel suministro a los consumidores y que est servicio este disponiblepermanentemente. Es por ello que los sistemas de potencia son mallados,para garantizar la continuidad del servicio por varios caminos.

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    GENERACIN DE ELECTRICIDAD

    Una central elctrica es una instalacin capaz de convertir la energamecnica, obtenida de otras fuentes de energa primaria, en energaelctrica.

    En su mayor parte la energa mecnica procede de:

    La transformacin de la energa potencial del agua almacenada en unembalse.

    De la energa trmica suministrada al agua mediante la combustindel gas natural, petrleo o del carbn, o a travs de la energa de fisin

    de nuclear

    Otras fuentes que han obtenido una utilizacin limitada hasta la fechason las energas geotrmica y mareomotriz. Tambin se han utilizadopara generacin de pequeas cantidades de energa elctrica laenerga elica y la energa solar.

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICAS

    Segn el tipo de servicio que prestan:

    CENTRALES DE BASE

    CENTRALES DE PUNTA

    CENTRALES DE RESERVA

    CENTRALES DE SOCORRO

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICAS

    CENTRALES DE BASE

    Tambin reciben la denominacin de centrales principales. Sonlas destinadas a suministrar la mayor parte de la energaelctrica permanente, es decir, sin interrupciones de

    funcionamiento de la instalacin, estando en marcha durantelargos periodos de tiempo.

    Estas centrales preferentemente nucleares, trmicas ehidrulicas, son de gran potencia.

    Dentro del tipo de centrales trmicas, un ejemplo caractersticode centrales de base son las instaladas al pie de mina obocamina, las cuales se mantienen en funcionamientoininterrumpido haciendo las paradas imprescindibles para

    operaciones de mantenimiento.

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    CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICAS

    CENTRALES DE PUNTA.

    Estn destinadas exclusivamente, para cubrir la demanda deenerga elctrica en las horas de mayor consumo, horas punta.Su funcionamiento se puede considerar peridico, en breves

    espacios de tiempo, o sea, casi todos los das durantedeterminadas horas.

    Han de ser instalaciones de respuesta muy rpida, tanto en loreferente a la puesta en marcha como a la regulacin de sus

    elementos.

    Por tales razones tcnicas, suelen ser centrales de tipohidrulico o trmico con turbinas de gas, que sirven de apoyo alas calificadas como de base.

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICAS

    CENTRALES DE RESERVA

    Su intervencin dentro del sistema se planifica segn losconceptos de reserva econmica y reserva tcnica.

    El primero tiene por objeto disponer de instalaciones quepuedan sustituir, total o parcialmente a las centrales de basecuando para stas exista escasez o caresta de las materiasprimas:agua, carbn, fuel-oil, etc.

    Se entiende por reserva tcnica, la necesidad de tenerprogramadas determinadas centrales, primordialmentehidrulicas o con turbinas de gas, dadas sus caractersticas derapidez de puesta en servicio, para suplir a las centrales de granproduccin afectadas de fallos o averas en sus equipos..

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICAS

    CENTRALES DE SOCORRO

    Tienen, prcticamente, igual cometido que las anteriores, peroen este caso, se trata de pequeas centrales autnomas que

    pueden ser transportadas fcilmenteen camiones, vagones deferrocarril o barcos diseados para tal cometido a los lugaresdonde se requiere su asistencia.

    Generalmente son accionados por motores Diesel.

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Segn el tipo de generacin:

    CENTRAL HIDROELCTRICA CENTRAL TRMICA NO NUCLEAR

    Centrales trmicas a vapor ( turbina de vapor) Centrales trmicas de gas ( turbina de gas) Centrales trmicas de ciclo combinado Centrales trmicas de cogeneracin.

    CENTRAL NUCLEAR CENTRAL SOLAR CENTRAL ELICA

    CLASIFICACION DE CENTRALES ELECTRICAS

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Por su condicin de funcionamiento:

    Centrales de agua fluente. Centrales de agua embalsada.

    Centrales de regulacin. Centrales de bombeo.

    En relacin con la altura del salto de aguaexistente, o desnivel:

    Centrales de alta presin. Centrales de media presin. Centrales de baja presin.

    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

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    Se construyen en lugares en el que la energa hidrulica hay que utilizarse enel instante que se dispone de ellas para accionar las turbinas hidrulicas. Nocuentan prcticamente con reserva de agua, oscilando su caudal segn las

    estaciones del ao.

    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE AGUA FLUENTE (DE PASADA)

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    El agua de alimentacin, proviene de grandes lagos, o depantanos artificiales, conocidos como embalses, conseguidosmediante la construccin de presas.

    Un embalse es capaz de almacenar los caudales de los rosafluentes, llegando, en ocasiones, a elevados porcentajes decaptacin de agua.

    El agua embalsada se utiliza, segn demanda, a travs deconductos que la encauzan hacia las turbinas.

    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE AGUA EMBALSADA

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    CENTRALES DE REGULACIN

    Son centrales con posibilidad de acopiar volmenes de agua en

    el embalse, que representan perodos, ms o menosprolongados, de aportes de caudales medios anuales.

    Al poder embalsar agua durante determinados espacios detiempo, noche, mes o ao seco, etc., prestan un gran servicio ensituaciones de bajos caudales, regulndose stosconvenientemente para la produccin.

    Se adaptan muy bien para cubrir las horas punta de consumo.

    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE AGUA EMBALSADA

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE EMBALSE A PIE DE PRESA

    Agua embalsada

    Presa

    Rejas filtradoras

    Tubera forzada

    Conjunto de gruposturbina-alternador

    Turbina

    Eje

    Generador

    Lneas de transporte deenerga elctrica

    Transformadores

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE EMBALSE A PIE DE PRESA

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE EMBALSE POR DERIVACION DE AGUA

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE BOMBEOSuelen denominarse centrales de acumulacin.

    Se trata de centrales que acumulan caudales mediante bombeo, conlo que, su actuacin, la podemos comparar a la de acumuladoresdeenerga potencial.

    Para cumplir la misin que da nombre a estas centrales, se recurre ados sistemas distintos.

    Refirindonos a un solo grupo, uno de los procedimientos consiste endotar al mismo de una turbina y una bomba, ambas mquinas, con

    funciones claramente definidas, independientes entre s

    El otro mtodo, se basa en la utilizacin de una turbina reversible

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE BOMBEO CON TURBINA Y BOMBA

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DEBOMBEOREVERSIBLE

    http://www.epec.com.ar/PaginaOficial2/generacion_central_

    h_rio-grande-como-funcionan.html

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    Turbina

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    Bomba

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    C.H. DE BOMBEO

    Para ambos sistemas, turbina y bomba o turbina reversible, durante

    las horas nocturnas, y previas las maniobras oportunas en la central

    de bombeo, se prepara al grupo para que funcione como bomba una

    vez que, con otro grupo de la misma central o desde otra hidrulica,trmica o nuclear, se alimenta al generador, el cual hace las

    funciones de motor sncrono

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    CLASIFICACION DE LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS

    En relacin con la altura del salto de agua existente, o desnivel

    Segn el salto de agua existente pueden ser:

    Centrales de Alta Presin:salto superior a 200m y caudales promedios de 20m3/s

    Turbinas Pelton y Francis

    Centrales de Media Presin: salto entre 200 y 20m alcanzando caudales de hasta

    200m3/s.

    Preferentemente, las turbinas utilizadas son de tipo Francis y Kaplan (Pelton para saltos

    altos)

    Centrales de Baja Presin: saltos inferiores a 20m con caudales de hasta 300m3/s

    Resulta apropiada la instalacin de turbinas Francis y especialmente, las turbinas Kaplan

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    PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNACENTRAL HIDROELECTRICA

    Hacer un listado completo, de todos los elementos que integran unacentral hidroelctrica, sera una tarea excesivamente laboriosa.

    Por tal motivo, vamos a exponer, a grandes rasgos, la relacin de loscomponentes fundamentales que conforman dichas instalaciones, sibien, ya de entrada, la presentamos dividida en dos grandes conjuntos

    1.Conjunto PresaEmbalse:,Obras, equipos, etc. (almacenar y

    encauzar el agua)2.Central:Edificios, equipos, sistemas, etc. (transformaciones de laenerga elctrica)

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    PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNACENTRAL HIDROELECTRICA

    Conjunto PresaEmbalse:Embalse

    Presa y aliviaderos. Tomas y depsito de carga.

    Canales, tneles y galeras. Tuberas forzadas. Chimeneas de equilibrio.

    Central: Turbinas hidrulicas. Alternadores. Transformadores. Sistemas elctricos de media, alta y muy alta tensin. Sistema elctrico de baja tensin. Sistema elctrico de corriente continua. Medios auxiliares. Cuadros de control.

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    EMBALSES

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    EMBALSES

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    ESCLUSAS

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    ESCLUSAS

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    EMBALSES

    TIPOS DE PRESAS

    Presa de Gravedad

    Tienen un peso adecuado para

    contrarrestar el momento de vuelco que

    produce el qgua

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    EMBALSES

    TIPOS DE PRESAS

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    EMBALSES

    TIPOS DE PRESAS

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    EMBALSES

    TIPOS DE PRESAS

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    EMBALSES

    TIPOS DE PRESAS

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    EMBALSES

    TIPOS DE PRESAS

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    EMBALSES

    TIPOS DE PRESAS

    PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

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    PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

    CONDUCCIONES DE AGUA

    Son todos los conductos y equipos afines comprendidos entre el embalse y la descarga.

    Esquema de una conduccin de agua a gran distancia

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    CONDUCCIONES DE AGUA A PELO LIBRE

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    CONDUCCIONES DE AGUA A PELO LIBRE

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    CONDUCCIONES DE AGUA POR TUNEL

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    CONDUCCIONES DE AGUA POR TUNEL

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    CAMARA DE CARGA

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    CAMARA DE CARGA

    CONDUCCIONES DE AGUA

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    CONDUCCIONES DE AGUA

    TUBERIA FORZADA

    Tambien se nombran tubers de presin, debido a las elevadas presiones que han de soportar en

    toda su superficie, al estar totalmente llenas de agua, y desplazarse sta no por la pendiente

    existente sino por efecto de presin.

    Tienen la misin de conducir al agua directamente desde el punto de alimentacin hasta las

    turbinas instaladas en la central

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    TUBERIA FORZADA

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    TUBERIA FORZADA

    CONDUCCIONES DE AGUA

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    CHIMENEA DE EQUILIBRIO

    En toda C.H. en la que la conduccin del agua sea por un tnel galera a presin y que termine en

    una tubera forzada, se construye al fin del tnel un pozo vertical denominado chimenea de equilibriocuya misin es la de reducir al mximo las consecuencias nocivas provocadas por los golpes deariete

    PRINCIPALES COMPONENTES HIDRAULICOS DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

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    Son todos aquellos equipos hidromecnicos que se emplean para permitir y cerrar el paso del agua en diferentespuntos de la central.

    Se distinguen los siguientes tipos:

    A) AtaguasUbicadas al inicio de un tnel en una represa, slo se emplean cuando se hace mantenimiento al tnel.

    B) Compuertas

    Equipos ubicados en tneles despus de las ataguas, al inicio de canales y en cmaras de carga. Son fabricadas enplancha de acero y accionadas mecnicamente. Existen diferentes tipos de compuertas tales como la compuertaVagn, radial, de clapeta, deslizante, de oruga, etc.

    C) VlvulasSon dispositivos mecnicos de cierre que actan en tuberas o conducciones cerradas.Las ms empleadas son el tipo compuerta, mariposa y esfrica.

    ORGANOS DE APERTURA Y CIERRE

    ORGANOS DE APERTURA Y CIERRE

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    VALVULA MARIPOSA

    Se utilizan solamente para dar paso

    total o bloquear por completo la

    circulacin de agua.

    Se instalan preferentemente, en las

    tuberas forzadas, antes de la

    llegada del agua a la turbina.

    VALVULA MARIPOSA

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    VALVULA MARIPOSA

    ORGANOS DE CIERRE Y APERTURA

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    VALVULA ESFERICA

    Estn diseadas para realizar la

    apertura o cierre total en un

    conducto.

    Tienen cierre estanco , se usan ensaltos de gran altura y gran caudal.

    En la mayora de los casosdisponende by-pass para equilibrar presiones

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    SALA DE MQUINAS

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    TURBINAS HIDRULICAS

    TURBINAS DE ACCIN

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    TURBINAS DE ACCIN

    TURBINAS DE REACCIN

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    TURBINAS PELTON

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    MONTAJE DE CANGILONES

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    TURBINA PELTON DE UN SOLO INYECTOR

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    CARCAZA FRANCIS

    INGRESO Y SALIDA DE AGUA

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    INGRESO Y SALIDA DE AGUA

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    LABES DIRECTRICES

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    RODETE FRANCIS

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    DISPOSICIN DEL EJE DE LA TURBINA

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    MONTAJE DE LA TURBINA FRANCIS

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    TURBINA KAPLAN

    SECCIN TRANSVERSAL DE UNA C H CON TURBINA KAPLAN

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    SECCIN TRANSVERSAL DE UNA C.H. CON TURBINA KAPLAN

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    ROTOR KAPLAN

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    TURBINAS DE BULBO

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    Centrales trmicas convencionales

    Usan la presin del vapor deagua o de gases paraproducir la energa mecnicaque mueve el alternador.

    C t l t i i l

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    Centrales trmicas convencionales

    De vapor. Se utiliza vapor de agua en un ciclo cerrado.

    El agua se calienta en grandes calderasmediante la combustin decarbn o fuel y se produce vapor a mucha presin.

    La presin del vapor de agua mueve una turbinaque acciona ungenerador elctrico. (carbn: grandes chimeneas, fuel: volatilidad delprecio)

    C t l t i i l

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    Centrales trmicas convencionales

    C t l t i i l

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    Centrales trmicas convencionales

    1. Combustible.

    2. Caldera.

    3. Calentadores.4. Chimenea.

    5. Torre de enfriamiento.

    6. Turbinas .

    7. Alternador/transformador

    8. Salida de lnea.

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    Esquema de una central trmica convencional

    entradade carbn

    tolva decarbn

    entrada de

    airecaliente

    carbnpulverizado

    produccinde vapor

    trituradora

    recuperadores

    parque detransformacin

    alternadorT.B.P.

    condensador

    recalentadorprimario

    recalentadorsecundario

    economizador

    chimenea

    torre derefrigeracin

    C t l t i i l

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    Centrales trmicas convencionales

    De gas.

    Se utiliza gas en lugar de agua. La combustin del carbn gas o fuel produce gases.

    Los gases a altas temperaturas mueven la turbina queacciona el generador elctrico.

    T bi i l i l

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    Turbina a gas en ciclo simple

    compresor

    turbina

    Cmara deCombustin

    C t l t i i l

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    Inconvenientes: residuos contaminantes

    Humos: desulfurizador de humos

    Particulas slidas: precipitador de partculas

    Evitar residuos: Tecnologa de lecho fluidizado

    Centrales trmicas convencionales

    C t l t i d i l bi d

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    Dos turbinas, una de gas y una de vapor para generar electricidad

    Se aprovechan los gases de salida de la turbina de gas para calentar elagua y producir vapor que acciona un generador movido por unaturbina de vapor cuya potencia se suma a la del generador de laturbina de gas

    Mayor aprovechamiento energtico

    Centrales trmicas de ciclo combinado

    Centrales trmicas de ciclo combinado

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Centrales trmicas de ciclo combinado

    Ventajas de un ciclo combinado

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    Ventajas de un ciclo combinado

    EFICIENCIA: Utilizando los gases de escape de la turbina a gas, en el caldero de

    la turbina a vapor se consigue un ciclo combinado, con el cual selogra incrementar la eficiencia de 38 % a 58 %.

    En la actualidad es el sistema mas eficiente comercialmente

    disponible para la generacin de energa elctrica.POTENCIA:

    Se logra aumentar la potencia en 50%.

    Centrales nucleares

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    Centrales nucleares

    El calor liberado por loselementos combustibles en elreactor nuclear se utiliza paragenerar vapor que mueve laturbina

    Centrales nucleares

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    Centrales nucleares

    Elementos del reactor nuclear:1. Combustible: material fisionable (compuesto de uranio)2. Moderador: disminuye la velocidad de los neutrones rpidos (agua, grafito o

    agua pesada)3. Refrigerante: extrae el calor que genera el combustible (lquidos o gases)4. Reflector: reduce el escape de neutrones (agua, grafito o agua pesada)

    5. Barras de control: absorben neutrones para controlar la reactividad delreactor (ms barras, ms energa)

    6. Blindaje: evita escapes (hormign, agua o plomo).

    Centrales nucleares

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Tipos de reactor nuclear, segn velocidad de losneutrones:

    Reactores trmicos Reactores rpidos o reproductores

    Centrales nucleares

    Esquema de una central nuclear

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    Esquema de una central nuclear

    Generadores elicos

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    Se aprovecha la energa cintica del viento, disponiendomolinos con las palas orientadas en la direccin delviento

    Componentes: Palas, generador, torre de soporte,

    cables de tensin Ventajas: coste del combustible

    Inconvenientes: variaciones de viento, suministroirregular.

    Generadores elicos

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    Centrales solares

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Se aprovecha la radiacin solar para producir energa elctrica Proceso fototrmico. Calor de la radiacin calienta un fluido, produciendo

    vapor. Para captar la radiacin se utilizan helistatos que captan la variacindel Sol respecto a la Tierra

    Procesofotovoltaico. Efecto fotovoltaico, la radiacin incide en unosmdulos solares (cristal de semiconductor). Los mdulos solares generan

    electricidad en corriente continua. Un inversor fotovoltaico convierte lacorriente continua en corriente alterna que finalmente se suministra a la redelctrica.

    Centrales solares

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Sistema Elctricos de Potencia

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    Sistema Elctricos de Potencia

    Es un conjunto de centraleselctricas, transformadores,

    dispositivos de maniobra y otroscomponentes que estninterconectados por lneas areasy cables de energa para proveerde electricidad a losconsumidores

    Partes del sistema de potencia

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    Partes del sistema de potencia

    Puede ser dividido en tres subsistemas: Generacin: fuen tes de energa elctr ic a. Transmisin: Tran sporta la energa elctr ica desde las fuen tes a los

    centros de carga en al tas tensio nes.

    Distribucin: Dis tr ibuye la energa elctr ica desde subes tac iones(22,9kV-10 kV) al us uario s final.

    Objetivo de un SEP

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    Objetivo de un SEP

    generar la energa suficiente, en los lugares apropiados, y

    transmitirla a los centros de consumo. En estos centros, la energadebe ser distribuida a los consumidores en forma individual, de

    forma y calidad apropiadas, con los menores costos econmico y

    ecolgico con la mayor seguridad posible.

    Estructura SEP

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    Estructura SEP

    La estructura de un sistema de potencia es grande y compleja. Sinembargo, ella puede ser dividida en los siguientes componentesprincipales:

    Fuente de energa.

    Convertidor de energa.

    Sistema de transmisin. Sistema de distribucin.

    Carga.

    Requisitos

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    Requisitos

    Durante las etapas de planeamiento y operacin de los sistemaselctricos se debe de observar algunos requisitos: Las demandas de potencia activa y reactiva deben ser integramente

    satisfechas.

    La calidad del servicio, la cual implica en:

    Pequeas variaciones de las magnitudes de tensin ( 5% en torno alvalor nominal) y de frecuencia (0,05 Hz en torno al valor nominal de 60Hz).

    Alta confiabilidad (continuidad del suministro).

    Produccin energa elctrica

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Produccin energa elctrica

    Elica

    Nuclear

    Combustibles

    fsiles

    Hidrulica

    Rol de los transformadores

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Rol de los transformadores

    Gran ventaja de la energaelctrica es que se puedegenerar en BT en ungenerador AC y ser elevado auna tensin ms alta para sertransmitida a una distanciamucho mayor.

    Rol de los transformadores

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Rol de los transformadores

    Esto significa que cada partedel sistema de potenciapuede funcionar a una tensinptima: Generadores (11-22 kV) Las cargas (220V, 400V, etc.) Transmisin (138 kV, 220 kV,

    400 kV, o superior).

    Rol de los transformadores

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Las altas Tensiones sonesenciales para elevar laeficiencia de la transmisin dela energa elctrica: la tensin se eleva en el

    transformador en un nmero deveces, la corriente es reducidaen la misma proporcin.

    Rol de los transformadores

    Si t d t d l l t i

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Sistemas de entrega de la energa elctrica

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    Este sistema de la entrega de energa se refiere al sistema detransmisin y distribucin (T&D)

    Miles de km de L.T. y distribucin. Cientos de SE, transformadores y otros equipos. Gran rea geogrfica. Interconectados. Operando adecuadamente.

    Satisfacciendo necesidades del cliente.

    Sistemas de entrega de la energa elctrica

    Funcin de T&D

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    &

    entregar energa elctrica confiable a los consumidores deelectricidad en el lugar de consumo y lista para ser usado.

    Transporte de energa elctrica

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    p g

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Esquema generaldel sistema

    elctrico

    Niveles de tensin

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    Los valores normalizados en muchos pases son:

    a) Transmisin: 750; 500; 220; 138; 69 kV. b) Subtransmisin: 138; 110; 60; 34,5 kV.

    c) Distribucin.Primaria: 34,5; 22,9; 10 kV.

    d) Distribucin Secundaria: 380/220V, 220V.

    Segn la topologa

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    g p g

    Radial . En anillo (mallado).

    Interconexin

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    Ventajas. Economa; Confiabilidad; Mejor utilizacin de los recursos

    Desventajas: Incremento del nivel de corriente de falla. Propagacin de los disturbios a otros sistemas. Mayor dificultad en satisfacer el requisito en cuanto a la

    frecuencia de operacin.

    Interconexin

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Sistema de transmisin

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Se extiende desde la fuente

    de generacin. Consiste de cables

    subterrneos yo conductoresareos de conductoresseparados.

    Subestaciones de distribucin

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Sirve a su propia rea de carga.

    Reduce la tensin de

    subtransmisin. Consiste de uno o ms bancos de

    transformadores de potencia con elequipo de regulacin de tensinnecesaria, barras y equipos de

    proteccin, control y maniobra

    Distribucin

  • 8/10/2019 clase01- sistema de electrificacion de potencia

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Funciona desde la barra de

    baja tensin a los centrosde carga donde se ramificalos alimentadores trifsicosy laterales monofsicos

    Transformadores de distribucin

  • 8/10/2019 clase01- sistema de electrificacion de potencia

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Reduce la tensin dedistribucin al nivel deutilizacin.

  • 8/10/2019 clase01- sistema de electrificacion de potencia

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Transmisin vs. distribucin

    POR EL NIVEL DE TENSIN:

    UTRANSMISIN>35kV, USUBTRANSMISIN

  • 8/10/2019 clase01- sistema de electrificacion de potencia

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    ING. AUGUSTO VALDIVIA

    Lneas de transmisin y distribucin: traslada la energaelctrica de de un punto a otro.

    Transformadores: cambia los niveles de tensin de la energatransmitida.

    Equipo de proteccin: provee seguridad y opera cuando laseguridad falla.

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