monografia

CAPITULO I

MARCO TEORICO

1.1  GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA

Desde el siglo xx se ha caracterizado por haber logrado el acceso a enormes fuentes de energía disponibles desde hace milenios. Una de las fuentes es la energía eléctrica que se origina de las centrales hidroeléctricas. La energía potencial del agua es una de las formas más puras de energía con que contamos. Posee la gran ventaja de no ser una energía contaminante, ya que puede suministrar trabajo sin producir ningún tipo de residuo. Esta es, además, relativamente fácil de controlar y su rendimiento suele ser muy alto, ya que se puede transformar aproximadamente del 80% al 90% de la energía hidráulica en trabajo fácil. Además la energía hidráulica resulta muy útil ya que aprovecha un recurso renovable, por lo que es muy rentable. Este tipo de energía mecánica o eléctrica a partir de una forma de energía mecánica (Anexo 1 generación de la electricidad).

1.1.1 APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA DEL AGUA

El agua posee energía potencial lo que en algunos casos muy localizados, en los que el caudal del rio asegura una aportación regular de agua, la energía potencial puede ser aprovechada directamente sin necesidad de embalsar previamente el agua, o bien utilizando un embalse muy reducido. Estas centrales tienen el nombre de centrales de agua fluyentes por el contrario las centrales de regulación, en los casos más habituales una cantidad apreciable de agua es retenida mediante una presa, formando así un embalse o lago artificial, del que se puede generar un salto de agua para liberar, controlar y transformar la energía potencial de la masa del agua en energía eléctrica. (Anexo 2 aprovechamientos de la energía del agua).

1.1.2  APROVECHAMIENTO POR DERIVACION

El aprovechamiento del agua por derivación consiste básicamente en desviar las aguas del rio mediante una pequeña presa hacia donde está un canal con menos irregularidades que las liberas del rio que las conduce. Esto provoca una pérdida de nivel muy pequeño, hasta un depósito llamado cámara de carga o de presión la cual está encargada de alimentar con agua a la tubería de presión, esto evita el ingreso de materiales extraños que puedan perturbar el funcionamiento de las turbinas. Su construcción se basa en, compuertas de derivación y limpia, rejillas, rebose y canal lateral para conectar al canal de demasías que permite conducir el excedente de agua que rebosa de la cámara de carga. De esta cámara parten una o varias tuberías forzadas o tuberías de presión, que no son más que tuberías donde la entrada tiene un diámetro bastante más grande que el de salida, y con un desnivel bastante considerable. La presión del agua en la salida de dicha tubería se utiliza para hacer girar una serie de turbinas, las cuales serán el comienzo de la transformación de energía mecánica producida por el agua en energía eléctrica. Posteriormente, el agua es restituida al rio, utilizando un  canal de descarga.

1.1.3  APROVECHAMIENTO POR ACUMULACION

Este aprovechamiento por acumulación de las aguas consiste en construir en un tramo del rio donde exista un gran desnivel una presa, la cual servirá de contención al agua del rio. El nivel del agua se situara entonces en un punto cercano al extremo superior del muro de la presa. En la base del muro de la presa se encontrara la sala de máquinas que, junto con los alternadores, serán capaces de transformar la energía mecánica en energía eléctrica.

La central asociada a este tipo de aprovechamiento hidráulico se la suele denominar central de pie de presa. Estas aguas, al caer desde la parte superior de la presa, consiguen tal aceleración que tienen la capacidad de hacer girar a las turbinas. Y el agua que llega al pie de la presa es devuelta al rio ya que la presa está situada en el mismo cauce del rio.

1.2 PRINCIPALES COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA

Los componentes de una central hidroeléctrica más característicos son la presa, los conductos de agua, sala de máquinas, los transformadores y el parque de distribución.

1.2.1 LA PRESA

La presa es una construcción, que normalmente es de hormigón, que se alza sobre el suelo del rio y perpendicular a su dirección, con la finalidad de retener el agua, para elevarla a un nivel suficiente y formar un embalse. Dependiendo de las características orográficas y de su emplazamiento, se recogerá entre una configuración u otra. En la actualidad hay muchos tipos de presas que sirven para que el agua este embalsada como la presa de gravedad, contrafuerte, arco-bóveda y escollera. (Anexo 3 la presa).

1.2.2 LOS CONDUCTOS DE AGUA

Las presas tienen unas compuertas que permiten regular el caudal y están protegidas por un enrejado metálico para evitar la entrada de elementos sólidos. Pero las presas, también cumplen la función de regular el caudal de los ríos, por tanto, deben ser capaces de permitir la evacuación del agua sin necesidad de que pase por las turbinas. Para esto utiliza unos revisadores equipados con compuertas, y a pie de presa se construyen unos elementos amortiguadores de la energía adquirida por el agua cuando cae. En la parte más honda de la presa, están los desagües, que permiten el vaciado de todo el embalse a fin de realizar diferentes tareas.

CAPITULO II

CENTRALES HIDROELECTRICAS

2.1  TIPOS DE CENTRALES HIDROELECTRICAS

Se pueden clasificar según varios argumentos, como características técnicas, peculiaridades del asentamiento y condiciones de funcionamiento. En el mundo entero existen varios tipos de centrales las cuales ayudan a un mejor desarrollo del país. En nuestro país Ecuador existen varios tipos de proyectos hidroeléctricos los cuales ayudan al mejor desarrollo económico del país. Los proyectos hidroeléctricos, proyecto mazar, proyecto el Ambi, proyecto Montufar, proyecto coca, proyecto Toachi-Pilaton.En primer lugar hay distinguir las que se utilizan el agua según discurre normalmente por el cauce de un rio, y aquellas otras a las que esta llega, convenientemente regulada ,desde un lago o pantano se denominan.(anexo 8 tipos de centrales hidroeléctricas).

Centrales de agua Fluente

Centrales de agua embalsada

                    •Centrales de regulación

                    •Centrales de bombeo

Según la altura del salto de agua o desnivel existente

Centrales de alta presión.

Centrales de media presión.

Centrales de baja presión.

2.1.1  CENTRALES DE AGUA FLUYENTE

Llamadas también de agua corriente, o de agua fluente. Se construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella, para accionar las turbinas hidráulicas. No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando el caudal suministrado según las estaciones del año. En la temporada de precipitaciones abundantes (de aguas altas), desarrollan su potencia máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca (aguas bajas), la potencia disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del estío. Su construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un desnivel constante en la corriente de agua.

2.1.2  CENTRALES DE AGUA EMBALSADA

Se alimenta del agua de grandes lagos o de pantanos artificiales (embalses), conseguidos mediante la construcción de presas. El embalse es capaz de almacenar los caudales de los ríos afluentes, llegando a elevados porcentajes de captación de agua en ocasiones. Esta agua es utilizada según la demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas.

2.1.3  CENTRALES DE REGULACION

Tienen la posibilidad de almacenar volúmenes de agua en el embalse, que representan periodos más o menos prolongados de aportes de caudales medios anuales.

Prestan un gran servicio en situaciones de bajos caudales, ya que el almacenamiento es continuo, regulando de modo conveniente para la producción. Se adaptan bien para cubrir horas punta de consumo.

2.1.4  CENTRALES DE BOMBEO

Se denominan 'de acumulación'. Acumulan caudal mediante bombeo, con lo que su actuación consiste en acumular energía potencial. Pueden ser de dos tipos, de turbina y bomba, o de turbina reversible.

La alimentación del generador que realiza el bombeo desde aguas abajo, se puede realizar desde otra central hidráulica, térmica o nuclear.

No es una solución de alto rendimiento, pero se puede admitir como suficientemente rentable, ya que se compensan las pérdidas de agua o combustible.

2.1.5  CENTALES DE ALTA PRESION

Se encuentran incluidas en este apartado, aquellas cuyo valor de salto hidráulico es superior a los 200m (altura meramente orientativa), siendo relativamente pequeños los caudales desalojados, alrededor de20 m³/s por máquina. Estas centrales utilizan las turbinas pelton y Francis están ubicadas en zonas de alta montaña, donde aprovechan el agua de torrentes que suelen desembocar en lagos naturales.

2.1.6  CENTRALES DE MEDIA PRESION

Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200-20 metros aproximadamente. Utilizan caudales de 200m3/s por turbina. En valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son Francis y Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes.

CAPITULO  IV

DISTRIBUCION DE LA ELECTRICA

4.1  DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA

Una red  de distribución eléctrica o sistema de distribución de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico, cuya función es el suministro de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales. Se lleva acabo por los operadores del sistema de distribución los elementos que conforman la red o sistema de distribución. El sistema de suministro eléctrico siempre comprende el conjunto de medios elementos útiles para la generación, el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Este conjunto está dotado de mecanismos de control, seguridad y protección. Constituye un sistema integrado que además de disponer de sistemas de control distribuido, está regulado por un sistema de control centralizado que garantiza una explotación racional de los recursos de generación y una calidad de servicio acorde con la demanda de los usuarios, compensando las posibles incidencias y fallas producidas. Con este objetivo, tanto la red de transporte como las subestaciones asociadas a ella pueden ser propiedad, en todo o en parte y, en todo caso, estar operadas y gestionadas por un ente independiente de las compañías propietarias de las centrales y de las distribuidoras o comercializadoras de electricidad. Asimismo, el sistema precisa de una organización económica centralizada para planificar la producción y la remuneración a los distintos agentes del mercado si, como ocurre actualmente en muchos casos, existen múltiples empresas participando en las actividades de generación, distribución y comercialización. El suministro engloba todas las actividades relacionadas con la venta de electricidad a los usuarios finales (adquisición al por mayor, contratación, lectura, asesoramiento al cliente, facturación y cobro), Por lo general las compañías distribuidoras se han encargado de suministrar la electricidad a los consumidores. Sin embargo, no existe ninguna razón económica que avale la idea de que sólo ellas deben encargarse de esta actividad. En caso de que permita el acceso a las redes de transmisión y distribución mediante unas condiciones adecuadas, el suministro de energía eléctrica a los usuarios finales puede realizarlo una entidad distinta a la compañía de distribución que opera en la zona. Por tanto, el abastecimiento eléctrico se convierte en una actividad potencialmente competitiva, en la que las empresas de generación, las que distribuyen en otras regiones, o en cualquier otra, pueden rivalizar con la encargada de la distribución en un área geográfica concreta. No obstante, para que exista verdadera competencia será necesario evitar que esta compañía utilice su monopolio sobre la red local para impedir la concurrencia de otras compañías que brindan el suministro eléctrico. La comercialización no requiere elevadas inversiones. Ello permite que los costos hundidos sean bajos, lo que facilita la entrada y crea unas condiciones adecuadas para que exista competencia en esa actividad del sector eléctrico.(anexo 16 distribución de energía eléctrica)

4.1.1  SISTEMA DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA

Los sistemas de distribución eléctrica contempla la ampliación de redes eléctricas aéreas y subterráneas en media y baja tensión que permite atender una mayor cantidad de usuarios; la remodelación  de las redes de media y baja tensión para superar las deficiencias de las instalaciones existentes y que la distribuidora de energía eléctrica pueda continuar suministrando energía con calidad y confiabilidad; y la construcción de nuevas conexiones domiciliarias para predios sin servicio en zonas rurales y urbanas, a través de la extensión de la red convencional.

Los sistemas de distribución de energía eléctrica son los encargados de energizar las áreas de industria, comercial, rural, urbana. Estas redes de energía eléctrica se dividen en tres tipos de  red de distribución eléctrica de alta, media y baja tensión las cuales se encargan del manejo y control al lugar donde se va a utilizar la energía eléctrica según el número de cargas, estos tipos de energía se los denomina sistema de distribución monofásico, bifásico, trefilar monofásico, en las industrias existen otros tipos los cuales ayudan al mejor rendimiento de máquinas y equipos eléctricos que se denominan trifásico, estrella, triangulo. Los sistemas de distribución de energía eléctrica son aquellos que tienen diferentes tipos o sistemas para la distribución de energía ya se a en hogares o industrias, es decir tiene diferente tipo de energía algunos con voltaje alto  y otros bajo estos tipos de energía son, sistema de distribución monofásico, sistema de distribución bifásico, sistema de distribución trefilar monofásico. Estos sistemas de distribución de energía eléctrica son muy comunes en las áreas de industria también en áreas comerciales y urbanas, en la actualidad se utilizan para que no haya un exceso de consumo de energía lo que provocaría un apagón o corto circuito.

4.1.1.1  SISTEMA  MONOFASICO

Un sistema monofásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. La distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores eléctricos. Un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de corriente alterna no producirá un campo magnético giratorio, por lo que los motores monofásicos necesitan circuitos adicionales para su arranque, y son poco usuales para potencias por encima de los 10 kW. Este tipo de energía se utilizaba esencialmente en hogares ya que solo consta de una fase y un neutro, pues su voltaje es de 110v, 120v. La distribución de energía monofásica es ampliamente utilizada especialmente en áreas rurales, donde está alto el coste de una red de distribución trifásica y las cargas del motor es pequeño e infrecuente. Centenares de los sistemas de alta energía, por ejemplo, de KVA o más grande, sea casi siempre trifásico. La fuente más grande normalmente disponible como monofásico varía según los estándares de la utilidad eléctrica. En el Reino Unido una fuente monofásica de la casa puede ser 100A o aún 125A clasificado, significando que hay poco necesidad de la fase 3 en un ambiente comercial doméstico o pequeño. Mucho del resto de Europa ha tenido tradicionalmente límites mucho más pequeños en el tamaño de las fuentes la monofásico dando por resultado las casas uniformes que eran proveídas de la fase 3 (en áreas urbanas con las redes trifásicas de la fuente).En Norteamérica, residencias individuales y edificios comerciales pequeños con servicios hasta cerca de 100 kilovoltios (400 amperios en 240 voltios) tendrá generalmente tres-alambre monofásico distribución, a menudo con solamente un cliente por el transformador de la distribución. En casos excepcionales servicios monofásicos más grandes del tres-alambre se pueden proporcionar, generalmente solamente en áreas alejadas donde no está disponible la distribución polifásica. En los granjeros de las áreas rurales que desean utilizar los motores trifásicos pueden instalar a convertidor si solamente una fuente monofásica está disponible. Consumidores más grandes tales como edificios, centros de compras, fábricas, bloques de la oficina, y bloques grandes del apartamento de la múltiple-unidad tendrán servicio trifásico. En áreas denso-pobladas de ciudades, la distribución de energía de la red se utiliza con muchos clientes y muchos transformadores de la fuente conectados para proporcionar centenares o millares de kilovoltio Una carga se concentró sobre algunos cientos metros cuadrados. Los sistemas monofásicos del Tres-alambre se utilizan raramente en el Reino Unido en donde las cargas grandes se necesitan de solamente dos fases de alto voltaje.