Pontificia Universidad Católica del Ecuador

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1 1. DATOS INFORMATIVOS: MATERIA O MÓDULO: CENTRALES HIDROELÉCTRICAS CÓDIGO: CARRERA: INGENIERÍA CIVIL NIVEL: NOVENO No. CRÉDITOS: 4 CRÉDITOS TEORÍA: 4 CRÉDITOS PRÁCTICA: 0 SEMESTRE/AÑO ACADÉMICO: PRIMERO PROFESOR: Nombre: Grado académico o título profesional: Breve indicación de la línea de actividad académica: CENTRALES HIDROELÉCTRICAS E HIDRÁULICA Indicación de horario de atención a estudiantes: EN CLASES O PREVIO REQUERIMIENTO Correo electrónico: 2. DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA: Conocer la situación energética del Ecuador; los principios sobre generación y consumo de potencia y energía; el potencial hidroeléctrico de los ríos; los tipos de centrales hidroeléctricas; sus elementos y equipos; los tipos de turbinas; el costo y evaluación económica; el aprovechamiento hidroeléctrico óptimo; el volumen de regulación; el dimensionamiento de los elementos del sistema hidráulico. 3. OBJETIVO GENERAL: Que los estudiantes tengan los conocimientos básicos sobre la generación de potencia y energía a través de centrales hidroeléctricas. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: El funcionamiento, la evaluación económica de centrales hidroeléctricas; y, el dimensionamiento de los sistemas hidráulicos. 5. CONTENIDOS: 1.- CONCEPTOS BASICOS SOBRE GENERACION Y CONSUMO Introducción. Conceptos Básicos sobre Generación y Consumo. Potencia hidroeléctrica bruta y Potencia hidroeléctrica aprovechable. Ejercicios Energía. Curvas de generación y demanda. Energías Firme y Secundaria. Factor de Planta, Factor de Carga. Ejercicios de aplicación Ecuación del Sistema Hidráulico. Altura neta. Ejercicios Potencia Instalada y Potencia Máxima Generada. Ejercicios Caudal equivalente de una Central Hidroeléctrica. Ejercicios 1

2 1.6.- Energías Primaria y Secundaria de una Central Hidroeléctrica. Ejercicios Tarea-Trabajo sobre conceptos aprendidos 2.- LOS DISTINTOS TIPOS DE GENERACION Y FUENTES DE ENERGIA Centrales hidroeléctricas Centrales térmicas Centrales mareomotrices, nucleares, geotérmicas, eólicas, solares, fotovoltaicas Otras fuentes de generación 3.- TIPOS DE CENTRALES HIDROELECTRICAS, SUS ELEMENTOS HIDRAULICOS Y EQUIPOS Centrales de pasada Centrales de regulación Centrales de acumulación Variantes Principales elementos de las Centrales Hidroeléctricas. Tipos de turbinas y válvulas de guardia 4.- EMBALSES DE REGULACION Objeto del Volumen de Regulación. Embalses de propósito múltiple Histogramas de Aportes y de Caudales Turbinados Análisis del Volumen de Regulación Ejercicios Tarea-Trabajo sobre Volúmenes de regulación 5. PRESUPUESTO DE UN PROYECTO HIDROELECTRICO Y EVALUACION ECONÓMICA Precios unitarios; Costos Directos; Costos Indirectos y Costo total Indicadores económicos: Costo de la Potencia; Costo de la Energía Gastos de Inversión y Beneficios La Tasa Interna de Retorno; Relación Beneficio/Costo; Beneficio Actualizado Neto Análisis de sensibilidad de la evaluación económica Tarea-trabajo sobre evaluación económica 6.- APROVECHAMIENTO ÓPTIMO DEL RECURSO HIDROELÉCTRICO DE UN RIO Alternativas de Aprovechamientos Potencia Instalada óptima de un proyecto hidroeléctrico Esquema de desarrollo integrado de un río 7.- POTENCIAL HIDROELECTRICO DE UN RIO Potencial Lineal Bruto Potencial Económico Potencial Aprovechable Gradiente energética y Perfil energético de un río 8.- OPTIMIZACION DE CONDUCCIONES DE PROYECTOS HIDROELECTRICOS Criterios de optimización La curva de Capital La curva de Pérdidas La curva de Optimización Estudios de sensibilidad de la optimización 2

3 9.- OPTIMIZACION DE TUNELES Y CANALES DE CONDUCCION Y DE DESCARGA Optimización de túneles a presión. Ejercicios Tarea-trabajo de optimización de un túnel de presión Optimización de túneles y canales a flujo libre. Ejercicios Tarea-trabajo de optimización de un canal de carga 10.- OPTIMIZACION DE TUBERIAS DE PRESION BLINDADAS El Golpe de Ariete Optimización de tuberías de presión expuestas Diseño de tuberías de presión expuestas Ejercicios Tarea-trabajo de optimización de una tubería de presión expuesta La presión exterior en tuberías de presión subterráneas. Ejercicios Optimización y Diseño de tuberías de presión subterráneas Diseño de bloques de anclaje y de apoyos de tuberías de presión expuestas 11.- CHIMENEAS DE EQUILIBRIO Objetivos de las Chimeneas de Equilibrio Tipos de Chimeneas de Equilibrio Análisis de las oscilaciones en Chimeneas de Equilibrio. Ejercicios 6. METODOLOGÍA, RECURSOS: En las clases se analizan los temas y se realizan ejercicios prácticos sobre ellos. Se complementan con tareas especiales a ser ejecutadas por los estudiantes en sus casas. Las eventuales dificultades se tratan en la clase siguiente. 3

4 Asignatura: CENTRALES HIDROELÉCTRICAS ORGANIZACIÓN DOCENTE SEMANAL SEMANA (1-16) ACTIVIDADES DE INTERACCIÓN DOCENTE - ESTUDIANTES N de horas de clases teóricas (HORAS PRESENCIALES) N de horas de clases prácticas, laboratorios, talleres N de horas de tutorías especializadas TRABAJO AUTÓNOMO DEL ESTUDIANTE (HORAS NO PRESENCIALES) ACTIVIDADES (Descripción) N de horas EVALUACIONES TEMAS A TRATAR (N del tema, unidad, o capítulo descritos en Contenidos) 1 semana ; semana Trabajo ; 1.4; 1.5; 1.6; semana a 2.4 y 3.1 a semana semana Trabajo a semana Primer Examen Examen; 5.1 y semana Trabajo a 5.6 y 6.1.a semana a 7.4 y 8.1 a semana Trabajo y semana Trabajo y semana Segundo Examen Examen; 10.1 y semana Trabajo a semana y semana y semana semana Examen Final 11.3 y Examen EXÁMENES 4

5 7. EVALUACIÓN: CRONOGRAMA DE EVALUACIONES: Primer examen: Segundo examen: Tercer examen: Semana Sexta Semana Undécima Semana Décimo Sexta SISTEMA DE CALIFICACIÓN (puntaje asignado a pruebas parciales): Exámenes de conocimientos sin consulta se califican sobre 50% Trabajos especiales sobre 50% FECHA DE ENTREGA DE CALIFICACIONES EN SECRETARÍA: A los 8 días de las fechas de los exámenes 8. BIBLIOGRAFÍA: Textos de referencia: Manual del Ingeniero, Hütte, Editora Gustavo Gili Handbook of Applied Hydraulics, Davis & Sorensen, Editora. McGraw Hill Standard Handbook for Civil Engineers, Merrit, Editora McGraw Hill Waterhammer Analysis, John Parmakian, Editora Dover Wasserbau, Vischer & Huber, Editora Springer, Berlin Amenagements Hydrauliques, EPFL, Suiza Manual de Hidráulica, Comisión Federal de Electricidad, México Papers para clases, Nelson Moncayo Textos recomendados: Papers para clases, Nelson Moncayo Aprobado: Por el Consejo de Escuela f) Director de Escuela fecha: Por el Consejo de Facultad f) Decano fecha: 5