Energía Hidráulica. Recurso Hidráulico. Mares Ríos. Ciclo del agua

Transcripción

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2 Recurso Hidráulico Mares Ríos Ciclo del agua

3 Ciclo del agua

4 Tierra ¾ partes de agua Consumo humano Aplicaciones: Procesos industriales Alimentación (pesca, agricultura, ganadería)

5 Producción de energía a partir del agua Aguas turbinadas (corrientes de agua) Aguas evaporadas (altas presiones) Agua refrigerante (Centrales nucleares y termoeléctricas)

6 Aguas turbinadas Aprovechamiento de la energía potencia y cinética del recurso hidráulico

7 Aguas turbinadas Mares Mareas Olas Corrientes marinas Gradiente de temperaturas Ríos Centrales hidroeléctricas Embalses Filo de agua (derivación)

8 Centrales Hidroeléctricas Gran potencia > 10 MW Mediana y baja potencia < 10 MW Pequeñas Centrales Hidroeléctricas Microcentrales Hidroeléctricas Picocentrales Hidroeléctricas

9 Ecuación de Bernoulli (2ª. Forma) p ρg 2 v1 + z1 + H r1 2g p2 ρg 1 2 = + z v2 2g Altura geodésica p 1,2 ρg Altura de presión z 1, 2 Altura de velocidad v 2 1,2 2g

10 Despreciando las pérdidas ] [ 2 2 metros H g v z g p = + + ρ Despejando: ] [ 3 2 W s m kg s J P = = + + = = = g v z g p s m kg H s m kg m s m kg P W 2 ] [ ρ La potencia disponible del recurso hídrico será:

11 Qρg Se define caudal másico como: = = s m kg s m m kg s m Qρg Finalmente: H g Q g v z g p s m kg W P = + + = ρ ρ 2 ] [ 2 3 QH W P ρ 9,8 ] [ =

12 Diseño de un Sistema de Hidrogeneración Demanda eléctrica Estudios de prefactibilidad Hidráulicos Topográficos Geológicos Socioeconómicos Mercado Medioambiental Estudios de factibilidad Obras civiles Equipos mecánicos Equipos Eléctricos Costos

13 Evaluación del recurso hidráulico Salto hidráulico, altura neta, cabeza, etc. (h [m]) Caudal (Q [m 3 /s])

14 Salto o altura neta (h [m]) Manguera de nivelación Manguera + manómetro Nivel de carpintero Altímetro Eclímetro (Inclinómetro) Nivel de ingeniero (teodolito)

15 Caudal (Q [m 3 /s]) Solución salina Recipiente Área y velocidad Sección de control y regla graduada Vertedero

16 El ciclo hidrológico

17 Componentes de una pequeña central hidroeléctrica

18 Energía de los mares Energía Oceánica La energía que gobierna los océanos es abrumadora ya que tan solo se requiere extraer menos de 0.1% de ella, para satisfacer más de cinco (5) veces las necesidades energéticas mundiales. Esta energía radica principalmente en las olas, mareas y corrientes marinas, las cuales fluyen a través del agua, siendo esta última un solo agente transportador de la energía.

19 Tipos de energía oceánica Energía de las mareas Energía de las corrientes marinas Energía de las Olas

20 Energía de las mareas Este tipo de energía se concentra en utilizar la diferencia de cota en el nivel del agua producto de grandes diferencias de altura en las mareas. Para ello se deben construir grandes represas en estuarios o bahías para represar el agua y emplearla cuando la diferencia de altura es la más adecuada para la generación. Actualmente este tipo de centrales se consideran poco debido al alto impacto ambiental que generan sobre ecosistemas marinos al cerrar las entradas y salidas del mar provocando alteraciones y desequilibrios ecológicos.

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22 APLICACIONES Central mareomotriz de la Rance - Francia

23 Energía de las corrientes marinas Los movimientos de masas de aguas inducidos por la diferencia de mareas, generan corrientes marinas de gran velocidad en muchos lugares del planeta, estas corrientes al pasar por turbinas tanto verticales como horizontales provocan el movimiento de las mismas dando por resultado la producción de electricidad. En general se necesitan corrientes marinas superiores a los 2.5 m/s para generar cantidades aceptables de energía, sin embargo debido a la gran densidad del agua de mar, éstas presentan una gran cantidad de energía por unidad de área. Por ejemplo, con respecto al viento, una turbina marina instalada sobre una corriente de 4 m/s equivaldría a una turbina eólica sobre la cual soplase vientos de hasta 400 km/h

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25 APLICACIONES Sistemas de generación con turbinas verticales para corrientes marinas

26 APLICACIONES Sistemas de generación con turbinas horizontales para corrientes marinas

27 Energía de las Olas Las olas contienen inmensas cantidades de energía, es más, las olas son ondas de energía que viajan a través de un medio que es el mar. En general, una ola no produce movimientos de masas de agua desde un punto a otro del océano, sino más bien, mueve el agua en sentido vertical, pero es la onda de energía la que se traslada. La energía de las olas es generada principalmente por las grandes masas de aire que circulan a través de mar abierto y que transmiten energía a la superficie del agua.

28 Energía de las Olas

29 Las olas se forman cuando el viento fricciona sobre la superficie del océano (1); si el viento continua en la misma dirección genera una mayor altura de la ola lo que permite que ésta capte mayor energía proveniente del viento (2), finalmente las olas se mantienen siempre que el viento continué en la misma dirección y prácticamente con la misma intensidad

30 APLICACIONES Sistemas fijo de generación de energía por olas diseñado por Energetech Australia

31 APLICACIONES Sistema flotante de generación conocido como Arquimedes Wave Swing actualmente en pruebas.

32 Energía Hidráulica APLICACIONES Sistema LIMPET fijo en costa que recibe el impacto del oleaje y comprime aire ciclicamente para el accionamiento de la turbina. Primer sistema comercial en el mundo.

33 APLICACIONES Sistema flotante de generación de energía eléctrica, hasta la fecha el más avanzado tecnológicamente.