Post on 18-May-2015
description
5° WORK SHOPINTERNACIONALSENAI ELECTROELECTRÔNICA
Energias RenovaveisJunho 2012 – Jaraguá do Sul/SC Brasil
Eng° Marco Polo Nempeque G.SENA Colômbia
- Inés Carlota Carriazo de Paz
Plan Nacional de Desarrollo 2010 -2014
“Prosperidad para todos”
Misión del SENA
Es una entidad pública tripartita:
Gobierno, empresa y trabajadores
que contribuye a la Competitividad de Colombia
a través de:
El incremento de la
Productividad de las
Empresas y las Regiones
La Inclusión Social de
personas y comunidades
vulnerables
Mediante transferencia de Conocimiento y
Tecnologías
Modelo estratégico del SENA
4
1. Más Productividad para las Empresas y Regiones
a. Conocimientob. Tecnologíasc. Fuerza Laboral
2. Más Inclusión Social
a.Formación Profesional b.Oportunidades Laboralesc. Emprendimientos Sociales
6. Fortalecimiento Institucional5. Sistema Nacional de Conocimientoa. Redes de Conocimiento Sectorialb. Marco de Cualificaciones del SENAc. Certificaciones de Industriad. Observatorios Laboralese. Diseños Curricularesf. Tecno parques
a. Servicio al Ciudadano
b. Aseguramiento de la Calidad
c. Financiación del Plan Estratégico
d. Planta Física
e. Sistemas de información
3. Formación Profesional Integral
4. Empleo y Emprendimiento
Más productividad para empresas y
regiones
Relacionamiento estratégico con empresas
y gremios
Más y mejores Contratos de Aprendizaje
Innovaciones en el sector productivo M
ás
Pro
du
cti
vid
ad
Desarrollo Sustentable
Formación Profesional Integral
Desarrollo Sustentable
Mas cobertura
Más pertinencia
Más calidad
Internacionalización
Má
sP
ros
pe
rid
ad
Sistema de Gestión de Conocimiento
Sistema de Cualificaciones del SENA -Marco de Cualificaciones y Sistema de Certificación de Competencias Laborales
Redes de Conocimiento
Experiencias Exitosas
Má
sP
rod
uc
tivid
ad
e
Inc
lus
ión
Generación de Energía
Hidrocinetica, una solución para comunidades rurales
8
Rio Inírida, Puerto Inírida - Colombia Sur América
9
(Picture adapted from Hydropower News And Information http://www.alternative-energy.news.info/technology/hydro/ )
Generación de Electricidad en una central Hidroelectrica
Potencial Mundial
Hydropower TWh/año
10
Fuente: WEC 2010
11
12
13
Fuente: EIA
14
Fuente: IRENA/GIZ
• Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes:
� No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de
energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera
gratuita.
� Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.
� A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego,
protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos,
navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.
� Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.
� Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía
hidráulica tienen una duración considerable.
� La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que
puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca
vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general,
reducidos.
• Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas:
� Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy
altos.
� El emplazamiento, determinado por características naturales, puede
estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de
un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento
de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía.
� La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con
la de las centrales termoeléctricas.
� La disponibilidad de energía puede fluctuar dependiendo del caudal
disponible.
CLASIFICACION CENTRALES HIDROELECTRICAS
Pico centrales Hidroeléctricas hasta 5 Kw
Micro centrales hidroeléctricas De 5 a 100 Kw
Mini centrales Hidroeléctricas De 100 a 1000 Kw
Fundamento
lVpvmhgmE ⋅+⋅+⋅⋅= 2
2
1
Fundamento
Creando dos remansos a presión atmosférica.
)(21
hhmgE −=∆
Escribiendo la masa en función del volumen y caudal, tenemos la Potencia.
hQgP ...ρ= Watt
Considerando la densidad del agua ρ=1000 Kg.m-3
hQkWP **8.9][ = Potencia teórica.
Fundamento
gmtc ηηηηε =
hQkWP ***8.9][ ε=
7.05.0 << ε
Fundamento
Cuando no se crean remansos y se mantiene la presión atmosférica, la
Energía será únicamente cinética.
2
2
1mvE =
Escribiendo la masa en función del volumen y caudal, tenemos la Potencia.
322..
2
1...
2
1..
2
1vSPvvSPvQP ρρρ =⇒=⇒= Watt
Considerando la densidad del agua ρ=1000 Kg.m-3
3.
2
1][ vSkWP = Potencia teórica.
Turbinas
Turbinas
Turbinas de reacción:
emplean tanto la presión
como la velocidad del
agua para girar
Turbinas de acción:
utilizan únicamente la
velocidad del flujo de
agua para girar
En cuanto a su funcionamiento se pueden clasificar en:
Máquinas que transforman la energía hidráulica en energía mecánica de
rotación en su eje.
Rango de aplicación
Rango de aplicación de tiposde turbinas industriales enfunción del salto y ns
45
H
PNn
es =
Turbinas de acción: Pelton
La transformación de energía de presión a
velocidad se produce en el inyector, que lanza
un chorro que incide sobre el rodete, cuyos
álabes tienen una características forma de
doble cuchara.
Son adecuadas para grandes saltos y bajos
caudales.
En todos los modelos,
menos los PHE, el caudal
se controla mediante una
válvula de aguja en el
inyector.
Puede tener hasta seis
inyectores.
Turbinas de acción: Turgo
Como la turbina Pelton, dispone de inyector y rodete
de cucharas.
El inyector es oblicuo al plano del rodete (unos 20º),
y el álabe no parte el chorro sino que lo desvía, en
su mayor parte, hacia el lado opuesto al de entrada.
Puede manejar mayores caudales
y saltos más pequeños que la
turbina Pelton, siendo su rodete
más pequeño para condiciones
similares.
Trabaja sin problemas con cierto
grado de sedimentos en el agua.
Imágenes cortesía Alecop. S Coop.
Turbinas de acción: de flujo cruzado
(Banki-Mitchell-Ossberger)
Diseño de los ingenieros Banki, Mitchell y del
fabricante Ossberger, por lo que pueden aplicársele
todos esos nombres y sus combinaciones. Es una
máquina de flujo cruzado (crossflow), es decir, el
agua pasa dos veces por el rodete.
Como el caudal es grande en comparación con
el tamaño de la turbina, suele ser necesaria una
válvula de aireación para garantizar la presión
atmosférica.
Algunos fabricantes incluyen un desagüe en
forma de tubo de aspiración, de corto recorrido,
para mejorar el rendimiento aprovechando la succión creada
Imágenes cortesía Alecop. S Coop
Turbinas de reacción: Francis (I)
Como todas las turbinas de reacción,
funciona a presión hidráulica.
Debido a su gran aplicabilidad (saltos y
caudales medios) y a la posibilidad de
diseñar su rodete para velocidades muy
diferentes, es el modelo más difundido en
sistemas de mediana y gran potencia
El agua, contenida en la cámara de
presión alimentada por la tubería forzada,
es dirigida por el antedistribuidor y el
distribuidor con el ángulo apropiado para
que se deslice entre los álabes del
rodete, fijos y de forma helicoidal,
saliendo en dirección axial por el tubo de
aspiraciónImágenes cortesía Alecop. S Coop
Turbinas de reacción: Francis (II)El posicionamiento del distribuidor se
consigue mediante un sistema de bielas,
bieletas y aro accionado por un
servomotor hidráulico, que a su vez es
controlado por el regulador de velocidad.
Su acción permite llevar a velocidad de
régimen o parar completamente sin
eliminar la presión sobre la cámara
espiral, por lo que siempre es necesaria
una válvula de corte
La transformación de la energía de presión
en el paso del agua por el rodete es tan
importante que se crea vacío a la salida.
Para aprovechar esta energía se utiliza el
tubo de aspiración que desemboca pordebajo del nivel de aguas abajo
Turbinas de reacción: Kaplan
Utilizada en grandes caudales y
pequeños saltos. La turbina Kaplan
está compuesta por pocos álabes
de gran superficie, lo que le da
forma de hélice, pero con doble
regulación, tanto en el distribuidor
como en las palas del rodete. La
admisión siempre es axial.
Existen tanto turbinas
hélice con distribuidor
regulable como rodetes
Kaplan sin distribuidor y
con antedistribuidor fijo.
Suelen denominarse en
general semi-KaplanImágenes cortesía Alecop. S Coop
Turbinas para PCH pico-centrales hidroeléctricas
Están diseñadas para salto y caudal constantes. No disponen de regulador de
caudal. Algunas permiten el ajuste manual de caudal según temporadas, o de
tensión de salida del alternador.
La regulación se realiza electrónicamente por carga, manteniendo ésta
constante. La energía sobrante se disipa.
Se presentan en el mercado
en conjuntos ya construidos
de turbina y generador.
Algunos modelos se venden
despiezados con alternador
incluido, y en otros lo que
se adquiere es el rodete ylos inyectores.
Bombas usadas como turbinas (BUTU)
Con el fin de abaratar costos en una pico central hidroeléctrica, se tiene la
posibilidad de optar por utilizar bombas roto-dinámicas como turbinas,
invirtiendo el sentido del flujo y el de rotación. Se puede usar cualquier tipo de
bomba centrífuga, semi-axial, y axial, sin difusor de álabes o con difusor de
álabes, de simple o múltiples etapas, o de eje vertical u horizontal.
Ventajas
• Existen varios tamaños de
bombas estandarizadas en el
mercado.
• El costo es mucho menor que
en una turbina convencional.
• Facilidad de repuestos.
• Facilidad de operacióndebido a su geometría fija
Rango de aplicación para las pico-turbinas
Entre los dos extremos de
mucho caudal y poco salto
(Hélice) y poco caudal y
mucho salto (Pelton), existen
múltiples modelos, incluido
algún tipo hidrocinético, cuyo
salto es prácticamente nulo,
entre los cuales se presentan
algunos solapamientos.
Grafico elaborado por el profesor Jesús Gómez ColoradoDocente de la Universidad de Salamanca
Turbina de reacción
Imágenes cortesía Alecop. S Coop
35
Generadores
Los pequeños generadores síncronos utilizados en aplicacionespicohidroeléctricas y microeólicas han experimentando una evolución dediseño muy importante, basada en su excitación mediante sistemas deimanes permanentes y sus sistemas de regulación a carga constante. Existeuna variabilidad bastante grande en los tipos de generadores utilizados. Sebusca, en todo caso, el mejor rendimiento con la mayor simplicidad defabricación y mantenimiento.
37
Smart Hydro Power
38
39
40
41
Protección
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
www.developpp.de
Dotadas con fondos del Ministerio Federal de Cooperación Económica y Desarrollo (BMZ), las organizaciones ejecutoras DEG, GTZ y sequatrabajan en los siguientes ámbitos de operaciones:
■ Asignan recursos financieros y de personal a proyectos que traerán consigo un beneficio de política de desarrollo en el país contraparte respectivo.
■ Supervisan y apoyan a las empresas privadas en la planificación y ejecución de proyectos que fomentan el desarrollo sostenible en los países contraparte.
■ Ponen a disposición sus contactos con gobiernos, asociaciones del sector económico y empresas.
■ Ofrecen un know-how específico sobre países, sectores y condiciones marco a nivel local.
52
53
Gracias!
54