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ESTADO DEL ARTE 

“DISEÑO

DE UNA ESTRUCTURA HIDRAULICA PARA PEQUEÑAS HIDROELECTRICAS EN EL CENTRO POBLADO POBL ADO DE MARABAMBA-PICHIPA MARABAMBA-PICHIPAMPAMPA-2019” 

HIDRAULICA (APROVECHAMIENTO (APROVECHA MIENTO ENERGETICO DE RECURSOS HIDRICOS)

HUANUCO-PERU 2019

 

METODOLOGIA DE LA

 

E.A.P DE INGENIERIA CIVIL

INDICE

1. 

LOS BENEFICIOS DE LAS MINI HIDROELECTRICAS............................................. HIDROELECTRICAS................. ............................ 2 

1.1 TIPO DE MICROCENTRALES HIDROELÉCTRICAS....................................................... HIDROELÉCTRICAS.............................................. ......... 2  1.2 BENEFICIOS DE LA INSTALACIÓN DE MINIHIDROELÉCTRICAS.......................... 3  2.  INTRODUCCION ................................................................ .................................................................................................................. .................................................. 4  3.  PUBLICACIONES CIENTÍFICAS ..................................................................................... 5  3.1 MICRO-CENTRAL VERNIS: ENERGÍA HIDRÁULICA PRODUCIDA EN E N CASA ...... 5  3.1.1Justificaciones..................................................................................................................... ......................................................... ............................................................ 5   3.1.2 Funcionamiento ................................................................................................................ ............................................................... ................................................. 5  3.2 DISEÑO DE UNA MINI CENTRAL DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE CUENTA  ................................................................................................................................................................ 6  3.2.1CLASIFICACIÓN 3.2.1CLASIFI CACIÓN POR LA PRESA PRESA................................................................................... ................................................................................... 6  4.  CITAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................. 8 

 

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1. LOS BENEFICIOS DE LAS MINI HIDROELECTRICAS El modelo actual actual de la obtención de energía , el cual es principalmente a través de combustibles fósiles, se inclinan inclinan a las formas más innovadoras y los ayudan a tomar medidas sostenibles q que ue protejan nu nuestro estro beneficio futuro futuro,, el cuidado del planeta. Por ello , las denominados 'mini centrales hidroeléctricas' son la mejor opción para convivir con el medio ambiente. Por otra parte, España en el ámbito de la generación de energía hidroeléctrica es un sector tecnológicamente maduro. Esto se debe a la existencia de importantes recursos hidrológicos y un esfuerzo para el aprovechamiento de este tipo de tecnología. El enfoque en las micro centrales hidroeléctricas, también han experimentado un crecimiento, pero de manera moderada. Si mencionamos las referencia a centrales hidroeléctricas, tanto las tradicionales como las minicentrales, la instalación de estos está condicionada por varios factores, una de ellas es por ejemplo la topografía del terreno.

1.1 TIPO DE MICROCENTRALES HIDROELÉCTRICAS Estas instalaciones se dividen en 3 tipos:   Las central centrales es de a agg ua fluyente  Son aquellas en las que se desvía parte del agua del río r ío mediante una toma, y a través de canales o conducciones se lleva hasta la central donde pasará por una turbina. Una vez obtenida la energía eléctrica el agua desviada es devuelta nuevamente al cauce del río. En ocasiones, es conveniente construir una pequeña presa en la toma de agua para elevar el plano de esta y facilitar su entrada al canal o tubería de derivación. El agua desviada debe ser conducida hasta la cámara de carga, de donde sale la tubería forzada por la que pasa el agua para ser turbinada en el punto más bajo de la central. Para que las pérdidas de carga sean mínimas y poder mantener la altura hidráulica, los conductos se construyen en pendiente, provocando que la de circulación sea baja, puesto que la pérdida de carga esvelocidad proporcional al cuadradodel de agua la velocidad. Esto implica que en algunos casos, dependiendo de la orografía, la mejor solución sea optar por construir un túnel, acortando el recorrido horizontal.  

C ent entral ral de pie de pres a

La característica principal de este tipo de instalaciones es que cuentan con la capacidad de regulación de los caudales de salida del agua. Esta capacidad de controlar el volumen de producción se emplea en general para proporcionar energía durante las horas puntas de consumo. También se incluyen en este grupo aquellas centrales situadas en embalses destinados a otros usos, como riegos o abastecimiento de agua en poblaciones. Dependiendo de los fines para los que fue creada la presa, se turbinan los caudales excedentes, los caudales desembalsados para riegos o abastecimientos e incluso los caudales ecológicos.

 

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 

la lass central centrales es hidroelé hidroeléctric ctric as de cana canall de rieg o 

Se aprovechan la característica del desnivel existente en el propio canal. Mediante la instalación de una tubería forzada, paralela a la l a vía rápida del canal de riego, se conduce el agua hasta la central, devolviéndola posteriormente a su curso normal en canal. En este mismo grupo también se incluyen aquellas que aprovechan el desnivel existente entre el canal y el curso de un río cercano. La central en este caso se instala i nstala cercana al río y se turbinan las aguas excedentes en el canal.

1.2 BENEFICIOS DE LA INSTALACIÓN DE MINIHIDROELÉCTRICAS En la actualidad la instalación de este tipo de centrales suponen un ahorro significativo de la emisión de gases, como el CO2. Los datos de los estudios indican que en el 2010 las mini hidráulicas (con una generación menor de 10 MW) significaron el 472.812 tonela toneladas das de CO2, mientras q que ue las hid hidráulicas ráulicas tradicionales (entre 10 y 50 MW) produjeron un ahorro de 255.490 toneladas de CO2. Este tipo de centrales también evita un desgaste ex excesivo cesivo del agua, ya qu que e ésta se recoge del río en un punto y se devuelve al cauce en una cota inferior, una vez transformada su energía en energía eléctrica a su paso por la turbina.  Además la instalación supone supone la reducción del grado de dependencia dependencia del sector energético exterior y el refuerzo de la seguridad del suministro. Otro punto destacable destacable es que que se trata de energía limpia y ya a que no produce residuos contaminantes, con la excepción de la fase de construcción, en que deben extremarse las medidas minimizadoras de impactos ambientales.  Además, su carácter de generación generación distribuida indica que en muchas ocasiones las unidades de producción renovables se encuentran cerca de los puntos de consumo. La distancia entre los lugares de generación y consumo final provoca unas pérdidas al sistema de aproximadamente el 10% de la producción neta de electricidad.  Asimismo implica beneficios para el medio ambie ambiente, nte, debido a que los impactos que genera son pocas y se pueden minimizar más, incluso muchos son evitables si se toman las medidas adecuadas (escalas para peces, caudal ecológico, soterramiento de tuberías, etc). (Interempresas Media, S.L.U., 2010)

 

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2. INTRODUCCION El acceso a la energía eléctrica es por defecto un servicio básico que debe contar cualquier familia en nuestro país, independi independientemente entemente de la ubicac ubicación ión de dichos hogares tales como en zonas urba urbanas nas y rurales. Sin embarg embargo o desde el pu punto nto desde punto de vista personal, esta necesidad se refleja más en zonas rurales, donde muchas familias de la periferia de nuestra ciudad de Huánuco, Puno, Huancavelica y otras regiones incluso han perdido a sus seres queridos por cuestiones de alto índice índice de fríaje ,además de mencion mencionar ar lo difícil que es realizar sus actividades de casa en horarios nocturnos. Esto no sucedería si cada hogar contara con calefacción, iluminación y otros servicios que dependen de la energía eléctrica. Pero la inversión en la ampliación de energía eléctrica a estas zonas rurales con escasos habitantes repartidos en considerables distancias hace que sea poco conveniente la inversión para el estado o gobiernos regionales. Es por ello que en esta investigación se pretende plantear de diseño de una estructura hidráulica para pequeñas hidroeléctricas, específicamente en la ciudad de Huánuco, distrito de Pillco Marca, centro poblado de Marabamba  –  Pichipamapa. Esta idea se desarrolla debido a que esta esta zonas de la l a periferia de la ciudad no cuentan con el servicio de energía eléctrica y cuentan con un canal el cual es imprescindible para el desarrollo de este proyecto de investigación. La pequeña hidroeléctrica que se propone serán suficientemente útil para cubrir las necesidades de al menos 40 viviendas por cada pequeña estructura hidroeléctrica y la inversión será accesible para los gobiernos locales, además de garantizar su funcionamiento los siete días de la semana. También la propuesta permite la obtención de la energía favoreciendo a la sostenibilidad, es decir, del c cuidado uidado del medio ambiente de debido bido a que que estas pequeñas hidroeléctricas suponen un ahorro significativo de la emisión de CO2 respecto a otras formas tradicionales de la obtención de energía a través de combustibles fósiles por ejemplo y respetar la l a estabilidad de los peces debido a que la instalación de estas estructuras deben ser inofensivos para la existencia de peces, siempre y cuando se tratara tr atara del aprovechamiento hídrico de un rio.

 

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3. PUBLICACIONES CIENTÍFICAS

3.1 MICRO-CENTRAL VERNIS: ENERGÍA HIDRÁULICA PRODUCIDA EN CASA 3.1.1Justificaciones Justificación técnica Existe la necesidad desarrollar nuevas formas de generación de energía limpia y sustituyan los generadores movidos por motores diésel en aquellos lugares donde se disponga de un cauce de agua cercano. cer cano. Este equipo es ideal para zonas aisladas y sin red eléctrica, ya bien sea, por encontrarse en lugares poco accesibles, como es el caso de zonas montañosas, o en sectores rurales de países en desarrollo que todavía no disponen de energía eléctrica. Justificación económica La instalación de una micro-central es menos costosa la inversión a realizar en la instalación de tendido eléctrico en una zona aislada. Por otro lado con la autogeneración de energía se estaría evitando el consumo de electricidad de la red. Esto implicaría solo el coste del mantenimiento de la instalación. Pero el mecanismo de los desarrolladores incorpora la limpieza de filtros f iltros en la absorción de agua, gracias a que, el hidrogenerador con el que viene equipada la MicroCentral Hidráulica es trifásico y, por tanto, sin escobillas, lo que reduce en gran medida el coste a cubrir en el mantenimiento. Justificación social Los beneficios son múltiples, por ejemplo su instalación es posible en lugares montañosos, el turismo de la zona podría verse dinamizado al llevar hasta allí una serie de servicios que hasta ahora eran inviables al no disponer de electricidad. Otros aspecto seria dotar de energía eléctrica a zonas rurales de países en desarrollo tendría unos beneficios difícilmente cuantificables pero de gran magnitud. La disponibilidad de electricidad permitiría solucionar problemas que a diario se generan en sus comunidades. Justificación medioambiental Si las obras de canaliz canalización ación de agua se re realizan alizan adecuadamente en las fase de instalación el deño al ecosistema natural del entorno serán despreciable.  Además el agua utilizada para la generación eléctrica retornará a su cauce sin ningún cambio en su constitución y será utilizable para otras actividades.

3.1.2 Funcionamiento El funcionamiento de una micro-central eléctrica es comparable a la hidroeléctrica de es mayor tamaño, los acuales están presentes en caudales las presas. La ventaja de MCH que está diseñad diseñada para aprovechar meno menores res a una amplia variedad de alturas (entre 2 y 150m de desnivel).

 

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Consiste en aprovechar la diferencia de energía potencial del agua a dos alturas, que provoca una diferencia de presiones entre el punto desde donde se obtiene el agua y el lugar donde se coloca la central posteriormente pasa a transformarla en energía eléctrica a través del hidrogenerador (conjunto turbina-generador). (Escuín, 2011)

3.2 DISEÑO DE UNA MINI CENTRAL DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE CUENTA Dependiendo de la clasificación de las las minicentrales, se pueden destacar dos de ellas, la primera considera las minicentrales por la potencia y el segundo las minicentrales por la presas. De la primera clasificación, se basa en la organización latinoamericana de energía que clasifica las las plante de centrales h hidroeléctricas idroeléctricas (PCH) de acuerdo a las potencias instaladas. Debido al interés por la parte estructural, se omite la anterior clasificación y se procede a describir las características de la clasificación por las presas, debido a que estas compuestas por una serie de estructuras. (Quezada Damian & Criollo Cabrera, 2011)

3.2.1CLASIFICACIÓN POR LA PRESA En este apartado se encuentra dos clasificaciones básicas de minicentrales hidroeléctricas, los cuales resaltan por las estructuras que lo comprenden.

Centrales a pie de presa Son centrales con regulación el agua a turbinar se almacena mediante una presa. La estructura necesarias para dicha instalaciones son:          

presa toma de agua tubería forzada edificio con sus equipamiento electromecánico canal de salida

Figura1.1 Esquema de una central de pie de presa Fuente: EVE mini hidráulica en el país vasco, Bilbao, 1995

 

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Centrales de agua fluyente En estas centrales el a turbinar se capta del cauce del rio por medio de una toma, y una vez turbinada se devuelve al rio en un punto distinto a la captación. Las estructura a nivel de obras civiles comprenden lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

azud toma de agua canal de derivación cámara de carga tubería forzada edificio con su equipamiento electromecánico canal de salida

Figura1.2 Esquema de una central de agua fluyente Fuente: EVE mini hidráulica en el país vasco, Bilbao, 1995

En general, las estructuras de obras civiles comprenderán la captación de agua, la desviación del caudal hacia la minic minicentral entral y garantiz garantizar ar el funcionamient funcionamiento o durante su vida útil.

 

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4. CITAS BIBLIOGRÁFICAS

Escuín, J. L. (27 de octubre de 2011). Micro-Central Vernis: energía hidráulica  producida en casa casa.. Obtenido de Interemprersas.net: http://www.interempresas.net/Energia/Articulos/57268-Micro-CentralVernis-energia-hidraulica-producida-en-casa.html Interempresas Media, S.L.U. (17 de Diciembre de 2010). Los beneficios de las mini hidroeléctricas. hidroeléctricas. Obtenido de Interempresas.net: http://www.interempresas.net/Agua/Articulos/46163-Los-beneficios-delas-mini-hidroelectricas.html Quezada Damian, C. L., & Criollo Cabrera, X. L. (2011). Diseño de una mini central de energia hiodroelectrica en la planta de tratamiento de aguas residuales en la ciudad de cuenca. (Tesis de titulacion).  titulacion).  Universidad Politecnica Salesiana, Cuenca.