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Informe Tecnico

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Text of Informe Tecnico

Universidad Latina Campus Heredia

Escuela: Ingeniera Electrnica

Comunicacin Escrita y Oral.

Informe Tcnico.

Estudiante: Jose Pablo Corts Vquez

Profesor: Zaida Solano Soto

6/12/2012

[Escriba el ttulo del documento][Seleccione la fecha]

Turbinas Hidroelctricas.

Resumen Ejecutivo.

Se investigaron los aspectos de las turbinas Francis, su estructura, funcionamiento, su capacidad para procesar un caudal de agua, la presin que estas aguantan, para que trabajo estn diseadas especficamente, y la cantidad de energa que pueden generar para as transformar esta a electricidad; para as determinar si era la opcin mas viable dado a que es uno de los tipos de turbinas mas usados en la zona que se propone trabajar.

El propsito de esta investigacin es el determinar si la turbina Francis es la opcin mas viable dada para instalar en una planta hidroelctrica y generar energa para una cantidad determinada de hogares, basndose en las caractersticas de esta y el hecho de que es uno de los tipos de turbinas mas usados en la zona que se propone trabajar.

Se obtuvo analizando los datos, preferencia hacia este tipo de turbina, debido a su calidad, la presin que puede soportar, energa que puede generar y tamao ventajoso sobre otros tipos de turbinas, as determinndola la opcin mas viable para el proyecto propuesto.

Tabla de contenidos

Ttulo i Resumen ejecutivo ii Tabla de Contenidos iii ndice de Figuras iv ndice de Grficos vIntroduccin. 1Turbina Francis 2Funcionamiento 3Centrales Hidrulicas en Costa Rica. 6Grficas de datos de Turbinas Francis. 9Recomendaciones. 10Bibliografa. 11

ndice de Figuras.

Figura 1. Partes de las que consta una central hidroelctrica.2Figura 3 Plano del recorrido del caudal de agua hacia la turbina y fuera de esta.4Figura 4. Plano de una turbina Francis.5Figura 5. Una de las turbinas Francis de la planta hidroelctrica Arenal.6Figura 6. Conjunto de turbinas Francis de la planta hidroelctrica Arenal.6Figura 7. Proyecto Hidroelctrico Toro 3 en construccin.7Figura 8. Proyecto Hidroelctrico Toro 3 en construccin.7

ndice de Grficos.

Grfico 1. Rendimiento de los diferentes tipo de turbinas hidroelctricas.9Grfico 2. Velocidades de acuerdo a los diferentes tipos de turbinas hidroelctircas.9

iii

i

Introduccin.

Cul es el problema, asunto o aspecto?

Se pretende construir una central hidroelctrica en Costa Rica y se desea saber cual tipo de turbina seria la mas viable para generar electricidad a partir de una cada de agua de aproximadamente 150m; que abastezca a un aproximado de 220.000 hogares.

Por qu es importante investigar este?

Al saber cual opcin seria la ms viable se podra ahorrar presupuesto en vez de comprar algn otro tipo de turbina de mayores dimensiones, complejidad y costo sustituyndola por alguna de menor dimensin, ms accesible y que de igual manera ambas llevaran acabo el mismo trabajo, adems de as poder prevenir algn inconveniente o desastre en caso de instalar una turbina no adecuada para el trabajo que no aguante la presin o el trabajo que se le solicita en la central hidroelctrica.

Turbina Francis

La turbina Francis es uno de los tipos de turbinas disponibles en la industria para utilizarse en una central hidroelctrica, donde dependiendo de la turbina usada se usa la energa potencial que posee ya sea un rio, una cada de agua o mediante una represa un caudal de agua en el cual se cree artificialmente una cada de agua; estas conviertan esta energa para transportar y usar en los centros urbanos en los que se necesiten, las turbinas no crean, ni destruyen energa en el proceso, simplemente la transforman de manera que el ser humano la pueda usar en todo lo relacionado con la electricidad.

Una central hidroelctrica consta no solo de la turbina que es su corazn por as decirlo debido a la importancia de estas, ya que sin la(s) turbinas no se generara nada. Como se puede observar en la siguiente imagen, hay bastantes partes en una central, todas ellas vitales para el funcionamiento de esta

Figura 1. Partes de las que consta una central hidroelctrica.

FuncionamientoFigura 2. Instalacin de una turbina Francis.

En el caso de la turbina Francis esta se usa en donde se tienen saltos de agua los cuales se quieren utilizar como medio para generar electricidad, dependiendo del salto sea este de poco, normal o de gran tamao se varia el subtipo de turbina los cuales serian:

Lenta, en donde los saltos de agua sea superiores a 200m. Normal, en donde los saltos de agua sean de una altura media de entre 20 y 200m. Rpidas, en donde los saltos sean inferiores a los 20m de altura.

Estas turbinas son de gran rendimiento pero no soportan el 100% del caudal que se proponga usar para ellas, por lo que en la mayora de los casos las centrales hidroelctricas donde se pretende usar turbinas Francis, se instalan varias de estas en vez de solo usar una, ya que as se podr generar mayor electricidad al controlar un mayor % del caudal disponible.

Una turbina de reaccin como lo es la Francis, bsicamente comienza su funcionamiento cuando se usa la cada de agua o caudal y se dirige mediante una tubera forzada hacia esta, abrindose una vlvula mariposa se deja pasar al agua, que ingresa a la carcasa donde se ubica la turbina por varias compuertas situadas en varios puntos alrededor de la rueda la cual tiene paletas (entre 12 y 21 paletas aproximadamente) en las cuales el agua choca y fuerza la rueda a moverse, activando la turbina y generando electricidad. Luego de este proceso el agua que ya ha perdido su energa potencial es evacuada de la carcasa y mediante tuberas evacuada tambin de la central hidroelctrica.

En la siguiente imagen se puede observar el procedimiento descrito anteriormente de manera mas simple.Figura 3 Plano del recorrido del caudal de agua hacia la turbina y fuera de esta.

Sobre lo descrito, algunas caractersticas notables de las turbinas Francis son:

Estn formadas por una espiral dentro del rodete, la cual es necesaria para que el caudal impulse la turbina a generar electricidad. Por los datos de alturas de cadas de agua se deduce y sabe que son utilizadas en cadas de agua medianas a pequeas donde no hay tanta presin. Poseen un distribuidor que redirige el agua hacia el rodete. Se usa una vlvula mariposa para permitir o no la entrada de agua a la carcasa como una prevencin. Podran asimilarse con una bomba centrifuga.

Figura 4. Plano de una turbina Francis.

Centrales Hidrulicas en Costa Rica.

En Costa Rica se cuenta con varias centrales hidrulicas alrededor del pas, la mas reconocida ha sido la planta hidroelctrica Arenal y pronto se sumaran mas como lo son la Toro 3 que consta tambin de Toro 1 y Toro 2, y la planta hidroelctrica mas grande a haber en el pas, la planta hidroelctrico Reventazn.

Planta Hidroelctrica Arenal: Se ubica en el cantn de Tillarn, Guanacaste; a 3.3km al oeste de la cuidad. Esta planta aprovecha las aguas del embalse de Arenal. Su elevacin de 545m sobre el nivel del mar, el embalse tiene un rea de 87.8km2 y cuenta con 2.416 millones de metros cbicos.La planta Arenal cuenta con 3 turbinas Francis y 3 unidades turbogeneradoras acopladas a estas mediante un eje vertical. Las 3 turbinas son de marca FUJI de origen Japons y son capaces de generar junto con los turbogeneradores Mitsubishi una gran cantidad de energa limpia para abastecer bastantes hogares.

Figura 5. Una de las turbinas Francis de la planta hidroelctrica Arenal.

Figura 6. Conjunto de turbinas Francis de la planta hidroelctrica Arenal.Proyecto Hidroelctrico Toro 3 (Plantas hidroelctricas Toro 1 y Toro 2): Se ubica en Venecia de San Carlos y consta de plantas como la Toro 1 y Toro 2 que se encuentran en funcionamiento desde 1995.Cuando se finalice este proyecto hidroelctrico estima para el 2013, se generara una gran cantidad de 46 megavatios para abastecer de electricidad a un aproximado de 65.000 hogares.

En esta planta se usaran dos turbinas Francis en una casa de maquinas semienterrada, cada una producir 23 MW.

Figura 7. Proyecto Hidroelctrico Toro 3 en construccin.

Figura 8. Proyecto Hidroelctrico Toro 3 en construccin.

Proyecto Hidroelctrico Reventazn: Se ubica en el cantn de Siquirres, Limn. Se prev que tenga la capacidad de generar 300MW lo cual lo hace una de las obras mas importantes del pas y de las mas ambiciosas en cuanto a la generacin de energa hidroelctrica en Centroamrica. Estar en funcionamiento en el 2016 y brindara a 524.000 hogares electricidad.Figura 9. Ubicacin e ilustracin del Proyecto Hidroelctrico Reventazn.

Aprovechando el ro Reventazn y su gran caudal de agua, se construir una presa, la estructura mas grande del pas con aproximadamente unos 130m de alto sobrepasando la altura de edificios como el Banco Nacional en San Jos.

Se usaran 4 turbinas Francis de eje vertical con una capacidad de 73MW cada una. El agua ser llevada a estas mediante un tnel de 1680m de longitud.

Grficas de datos de Turbinas Francis.

En estas grficas se pued