1. DATOS INFORMATIVOS: MATERIA O MÓDULO: CENTRALES HIDROELÉCTRICAS CÓDIGO: 10661 CARRERA: INGENIERÍA CIVIL NIVEL: DECIMO No. CRÉDITOS: 4 CRÉDITOS TEORÍA: 4 SEMESTRE/AÑO ACADÉMICO: SEGUNDO / 2008-2009 CRÉDITOS PRÁCTICA: 0 PROFESOR: Nombre: NELSON MONCAYO Grado académico o título profesional: INGENIERO CIVIL Breve indicación de la línea de actividad académica: CONCEPTOS DE INGENIERÍA APLICADOS A GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA. Indicación de horario de atención a estudiantes: EN CLASES O PREVIO REQUERIMIENTO Correo electrónico: nomoncayo@hotmail.com Teléfono: 241 7112 / 098756727 2. DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA: El curso persigue conocer la situación energética del País, los principios básicos sobre generación y consumo, los distintos tipos de centrales de generación, la evaluación del potencial hidroeléctrico de los ríos, los tipos de centrales hidroeléctricas, sus principales elementos y equipos, los tipos de turbinas, la estimación del costo y evaluación económica, el aprovechamiento hidroeléctrico óptimo de un río, el volumen de regulación de un embalse y la altura óptima de la presa; el dimensionamiento y optimización de los elementos del sistema hidráulico: conducción, tubería de presión, chimenea de equilibrio y obras de restitución 3. OBJETIVO GENERAL: Que los estudiantes tengan los conocimientos básicos sobre la generación de energía en Ecuador y a través de centrales hidroeléctricas. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: El funcionamiento, la evaluación económica y dimensionamiento del sistema hidráulico de las centrales hidroeléctricas. 5. CONTENIDOS (Detallar desarrollo curricular de cada sesión)
1. CONCEPTOS BASICOS SOBRE GENERACION Y CONSUMO 1.1 Potencia hidroeléctrica. Energía 1.2 Curvas de generación y demanda. Energías Firme y Secundaria 1.3 Factor de Planta, Factor de Carga 1.4 Ecuación del Sistema Hidráulico. Altura neta 1.5 Potencia Instalada y Potencia Máxima Generada 1.6 Caudal equivalente de una Central Hidroeléctrica 1.7 Energías Primaria y Secundaria de una Central Hidroeléctrica 2. LOS DISTINTOS TIPOS DE GENERACION Y FUENTES DE ENERGIA 2.1 Centrales hidroeléctricas 2.2 Centrales térmicas 2.3 Centrales mareomotrices, nucleares, geotérmicas, eólicas, solares, fotovoltaicas 2.4 Otras fuentes de generación 3. TIPOS DE CENTRALES HIDROELECTRICAS, SUS ELEMENTOS HIDRAULICOS Y EQUIPOS 3.1 Centrales de pasada 3.2 Centrales de regulación 3.3 Centrales de acumulación 3.4 Variantes 3.5 Tipos de turbinas y válvulas de guardia 4. EMBALSES DE REGULACION 4.1 Objeto del Volumen de Regulación. Embalses de propósito múltiple 4.2 Histogramas de Aportes y de Caudales Turbinados 4.3 Análisis del Volumen de Regulación 5. PRESUPUESTO DE UN PROYECTO HIDROELECTRICO Y EVALUACION ECONÓMICA 5.1 Precios unitarios; Costos Directos; Costos Indirectos y Costo total 5.2 Indicadores económicos: Costo de la Potencia; Costo de la Energía 5.3 Gastos de Inversión y Beneficios 5.4 La Tasa Interna de Retorno; Relación Beneficio/Costo; Beneficio Actualizado Neto 5.5 Análisis de sensibilidad de la evaluación económica 6. APROVECHAMIENTO OPTIMO DEL RECURSO HIDROELECTRICO DE UN RIO 6.1 Alternativas de Aprovechamientos 6.2 Potencia Instalada óptima de un proyecto hidroeléctrico 6.3 Esquema de desarrollo integrado de un río 7. POTENCIAL HIDROELECTRICO DE UN RIO 7.1 Potencial Lineal Bruto 7.2 Potencial Económico 7.3 Potencial Aprovechable 7.4 Gradiente energética y Perfil energético de un río 8. OPTIMIZACION DE CONDUCCIONES DE PROYECTOS HIDROELECTRICOS 8.1 Criterios de optimización
8.2 La curva de Capital 8.3 La curva de Pérdidas 8.4 La curva de Optimización 8.5 Estudios de sensibilidad de la optimización 9. OPTIMIZACION DE TUNELES Y CANALES DE CONDUCCION Y DE DESCARGA 9.1 Optimización de túneles a presión 9.2 Optimización de túneles y canales a flujo libre 10. OPTIMIZACION DE TUBERIAS DE PRESION BLINDADAS 10.1 El Golpe de Ariete 10.2 Optimización y Diseño de tuberías de presión expuestas 10.3 La presión exterior en tuberías de presión subterráneas 10.4 Optimización y Diseño de tuberías de presión subterráneas 10.5 Diseño de bloques de anclaje y de apoyos de tuberías de presión expuestas 11. CHIMENEAS DE EQUILIBRIO 11.1 Objetivos de las Chimeneas de Equilibrio 11.2 Tipos de Chimeneas de Equilibrio 11.3 Análisis de las oscilaciones en Chimeneas de Equilibrio El desarrollo curricular es el siguiente: Clase Fecha Contenido 1 Lun 2 feb/09 Introducción. Conceptos Básicos sobre Generación y Consumo. Potencia hidroeléctrica bruta y Potencia hidroeléctrica aprovechable. Ejercicios 2 Mar 3 feb/09 Energía. Curvas de generación y demanda. Energías Firme y Secundaria. Factor de Planta, Factor de Carga. Ejemplos de aplicación 3 Lun 9 feb/09 Ecuación del Sistema Hidráulico. Altura neta. Potencia Instalada y Potencia Máxima Generada. Ejercicios 4 Mar 10 feb/09 Caudal equivalente de una Central Hidroeléctrica. Energías Primaria y Secundaria de una Central Hidroeléctrica. Ejercicios 5 Lun 16 feb/09 Los distintos tipos de generación y fuentes de energía. Centrales hidroeléctricas. Centrales térmicas. Centrales mareomotrices, nucleares, geotérmicas, eólicas, solares, fotovoltaicas. Otras fuentes de generación 6 Mar 17 feb/09 Tipos de centrales hidroeléctricas, sus elementos hidráulicos y equipos. Centrales de pasada. Centrales de regulación. Centrales de acumulación Variantes. 7 Lun 2 mar/09 Principales Elementos de las Centrales Hidroeléctricas. Tipos de turbinas y válvulas de guardia. 8 Mar 3 mar/09 Embalses de regulación. Objeto del Volumen de Regulación. Embalses de propósito múltiple. Histogramas de Aportes y de Caudales Turbinados. Análisis del Volumen de Regulación. 9 Lun 9 mar/09 Ejercicio sobre Potencia instalada, Potencia máxima generada, Caudal equivalente, Energías primaria y secundaria, Factor de planta, Volumen de regulación. 10 Mar 10 mar/09 Presupuesto de un proyecto hidroeléctrico y evaluación económica. Precios unitarios; Costos Directos; Costos Indirectos y Costo total. Indicadores económicos: Costo de la Potencia; Costo de la Energía 11 Lun 16 mar/09 Primer Examen 12 Mar 17 mar/09 Evaluación económica de un Proyecto Hidroeléctrico. Gastos de Inversión y Beneficios.
La Tasa Interna de Retorno; Relación Beneficio/Costo; Beneficio Neto Actualizado Neto. 13 Lun 23 mar/09 Análisis de sensibilidad de la evaluación económica 14 Mar 24 mar/09 Ejercicio 15 Lun 30 mar/09 Aprovechamiento óptimo del recurso hidroeléctrico de un río. Alternativas de Aprovechamientos. Potencia Instalada óptima de un proyecto hidroeléctrico Esquema de desarrollo integrado de un río 16 Mar 31 mar/09 Potencial hidroeléctrico de un río. Potencial Lineal Bruto. Potencial Económico Potencial Aprovechable. Gradiente energética y Perfil energético de un río 17 Lun 6 abr/09 Optimización de conducciones de proyectos hidroeléctricos. Criterios de Optimización. La curva de Capital. La curva de Pérdidas. La curva de Optimización. Estudios de sensibilidad de la optimización 18 Mar 7 abr/09 Optimización de túneles y canales de conducción y de descarga Optimización de túneles a presión. 19 Lun 13 abr/09 Ejercicio 20 Mar 14 abr/09 Continuación ejercicio 21 Lun 20 abr/09 Optimización de túneles y canales a flujo libre 22 Mar 21 abr/09 Ejercicio de optimización de un canal de carga 23 Lun 27 abr/09 Segundo Examen 24 Mar 28 abr/09 Optimización de tuberías de presión blindadas El Golpe de Ariete 25 Lun 4 may/09 Optimización y Diseño de tuberías de presión expuestas 26 Mar 5 may/09 Ejercicio 27 Lun 11 may/09 La presión exterior en tuberías de presión subterráneas 28 Mar 12 may/09 Optimización y diseño de tuberías de presión subterráneas 29 Lun 18 may/09 Diseño de bloques de anclaje y de apoyos de tuberías de presión expuestas 30 Mar 19 may/09 Ejercicio 31 Lun 25 may/09 Chimeneas de equilibrio. Objetivos de las Chimeneas de Equilibrio. Tipos 32 Mar 26 may/09 Análisis de las oscilaciones en Chimeneas de Equilibrio 33 Lun 1 jun/09 Tercer Examen 6. METODOLOGÍA, RECURSOS: En clase se analiza los temas y se realizan ejercicios prácticos sobre ellos. Se complementa con tareas a ser ejecutadas en grupos por los estudiantes, en sus casas. Las eventuales dificultades se tratan en la clase siguiente. 7. EVALUACIÓN: CRONOGRAMA DE EVALUACIONES: Primer examen: Marzo 16, 2009 Segundo examen: Abril 27, 2009 Tercer examen: Junio 1, 2009 SISTEMA DE CALIFICACIÓN (puntaje asignado a pruebas parciales): Examen de conocimientos sin consulta se califica sobre 50% Tareas especiales 50%
FECHA DE ENTREGA DE CALIFICACIONES EN SECRETARÍA: Primer examen: Marzo 23, 2009 Segundo examen: Mayo 4, 2009 Tercer examen: Junio 8, 2009 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 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: