1 DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA CENTRALES HIDRÁULICAS Y ESTACIONES DE BOMBEO CURSO 2003 Actividades - Programación
2 PLANIFICACIÓN CUATRIMESTRAL a) Nombre y código de la materia CENTRALES HIDRÁULICAS Y ESTACIONES DE BOMBEO Código: 69.05 b) Cuatrimestre para el cual se presenta la planificación AÑO 2003.- 1 er CUATRIMESTRE c) Objetivos de la asignatura Brindar al alumno formación técnica en aspectos de manejo de recursos hidráulicos destinados al aprovechamiento de energía eléctrica y atenuación de crecidas, mediante el proyecto de los diversos componentes de las instalaciones. Para los recursos superficiales que requieran bombeo, se diseñan las diferentes partes de las instalaciones, teniendo presente los aspectos técnicos y económicos. d) Programa Analítico y Sintético de contenidos mínimos 1.- Energía y Sector Eléctrico: Definición y unidades. Fuentes de energía. Incidencia en el desarrollo económico. Sustitución. Balances energéticos nacionales. La electricidad. Sus características. Autogeneración. El servicio público y sus requerimientos. El mercado eléctrico. La demanda. Caraterísticas de los consumos y crecimientos; diagramas de carga y proyecciones. La oferta, disponibilidad y reservas. Función de los distintos tipos de centrales bajo la curva de carga. La interconección eléctrica. Caracterización de las centrales hidroeléctricas. Generalidades. Concepto de instalación hidráulica. Aprovechamientos hidroeléctricos. Estaciones de Bombeo. Conceptos constructivos. 2.- Energía de un curso de agua. Aprovechamientos de saltos de agua : por derivación, por retención y mixtos. Estudios preliminares, curva hidrodinámica de la cuenca. Secciones extremas y salto bruto. Información hidrológica : curvas cronológicas de caudales, de duración, características de concentración en la cuenca. 3.- Estructura constitutiva de los aprovechamientos a distancia. Efecto regulador de un embalse. Obras de toma. Equipos regulación y control. Elementos de limpieza de rejas. Obras de conducción. Cámara de carga. Chimenea de equilibrio. Tubería de presión. Casa de máquinas. Equipamiento de la central. Restitución. 4.- Estaciones de bombeo. Principales componentes. Cámara de aducción. Casa de bombas. Tubería de impulsión. 5.- Potencia y energía hidroeléctrica. Evolución de la energía hidráulica en una turbina, potencia, cupla, rendimiento. Recuperación de energía residual. Saltos bruto y neto. Rendimiento global. Potencia útil en bornes de salida de la central. Producción efectiva y productividad.
3 6.- Potencia y energía de bombeo. Pérdida de carga de la conducción. Altura manométrica. Efecto regulador de la cámara de aducción. Caudal instalado. Módulo de los equipos en relación al diagrama de funcionamiento. Secuencia de arranque y parada. 7.- Bombas hidráulicas. Clasificación en función del caudal y altura manométrica. Tipos de bombas. 8.- Instalaciones de maniobra y protección de las centrales hidroeléctricas y estaciones de bombeo. Compuertas planas y ataguías. Compuertas sector. Compuertas tipo clapeta. Elementos de accionamiento. Dispositivos de estanquidad. Válvulas planas a deslizamiento y rodamiento. Válvulas aguja, de chorro hueco, mariposa, cilíndrica, a sector, esférica. 9.- Efectos transitorios en las conducciones. Chimenea de equilibrio : ecuaciones fundamentales. Solución sin y con rozamiento. Cierre brusco. Apertura brusca. Variación lineal. Diversos tipos de chimenea de equilibrio. Estabilidad de funcionamiento. Fórmulas de Thoma y Evangelisti. 10.- Elementos de protección en las estaciones de bombeo. Sistemas antiariete. Válvulas reguladoras y compensadoras. 11.- Puesta en marcha y detención de una bomba. Efectos transitorios. Accesorios y elementos de control de las instalaciones. Cavitación. Condiciones en la aspiración. Variación de las condiciones del movimiento con la viscosidad y el peso específico. Efecto de la variación de la temperatura. Tuberías calefaccionadas. Equipos de bombeo para fluidos livianos o volátiles. Para fluidos viscosos y altamente viscosos. Bombas centrífugas, de engranajes y helicoidales (Doble y triple tornillo). 12.-Centrales Subterráneas : Justificación y tipos. Aspectos económicos. Centrales de bombeo subterráneas. Aprovechamiento maremotrices: Las mareas. Características. Periodicidad.Ciclo de funcionamiento. Ventajas y restricciones. Realizaciones y proyectos. Micro-centrales Hidroeléctricas: Caractrerísticas constructivas. Utilización y tipos. Aspectos económicos: Los requerimientos en pico del diagrama de cargas. Calidad y precio de la energía eléctrica. Dimensiones económicas de las instalaciones. Cronogramas de obras, montaje y puesta en marcha. Presupuestos. Aspectos Legales e Institucionales: Ley Nacional Nro. 15.336. Contratos de concesión. Costos y Tarifas. Prioridades en el uso del agua. Aprovechamientos interprovinciales. Regalías hidroeléctricas. Aprovechamientos internacionales. Relación de obras y proyectos hidroeléctricos. Plan energético nacional. 13.- Efecto de la altura de aspiración en el rendimiento del bombeo. Variación en función de la viscosidad del fluido. Evaluación del rendimiento del equipo de acuerdo con las propiedades del fluido. Selección de equipos. Extrapolación de los parámetros de ensayo a partir de los obtenidos para el agua. e) Bibliografía utilizada y recomendada Clases de Aprovechamientos Hidráulicos. Universidad Nacional de La Plata. Ing. Roberto Diego Cotta. Centrales Hideroeléctricas. Zopetti Saltos de Agua y Presas de Embalse. Gomez Navarro
4 Le Pompe. Mario Médici. Hidráulica y Máquinas Hidráulicas. Claudio Mataix. Máquinas Hidráulicas. Claudio Mataix. Hydraulic Turbine. Stepanoff Apuntes de Cátedra. f) Turnos, horarios y docentes a cargo de los mismos Turno teórico práctico. Miércoles 8 a 13 hs. Ing. Hugo R. Schmidt, Sr. Martín Kind. Consultas: Viernes 8 a 12 hs. g) Profesor responsable y/o coordinador de la asignatura Ing. Hugo Raúl Schmidt h) Método de enseñanza -aprendizaje Clases Teóricas, asistidas con proyección de imágenes Prácticas: utilización de referencias de instalaciones existentes. Aplicación a casos reales. i) Modalidad de evaluación, indicando si existe, la división de los temas de evaluación en unidades temáticas Evaluación Parcial e Integradora. j) Calendario tentativo de actividades AÑO 2003 SEMANA FECHA TEMA Nº 1 Marzo 12 Energía y Sector Eléctrico: Definición y unidades. Fuentes de energía. Incidencia en el desarrollo económico. Sustitución. Balances energéticos nacionales. La electricidad. Sus características. Autogeneración. El servicio público y sus requerimientos. El mercado eléctrico. La demanda. Características de los consumos y crecimientos; diagramas de carga y proyecciones. La oferta, disponibilidad y reservas. Función de los distintos tipos de centrales bajo la curva de carga. La interconección eléctrica. Caracterización de las centrales hidroeléctricas. Generalidades. Concepto de instalación hidráulica. Aprovechamientos hidroeléctricos. Estaciones de Bombeo. Conceptos constructivos.
5 SEMANA FECHA TEMA Nº 2 Marzo 19 Energía de un curso de agua. Aprovechamientos de saltos de agua: por derivación, por retención y mixtos. Estudios preliminares, curva hidrodinámica de la cuenca. Secciones extremas y salto bruto. Información hidrológica : curvas cronológicas de caudales, de duración, características de concentración en la cuenca. Estructura constitutiva de los aprovechamientos a distancia. Efecto regulador de un embalse. Obras de toma. Equipos regulación y control. Elementos de limpieza de rejas. Obras de conducción. Cámara de carga. Chimenea de equilibrio. 3 Marzo 26 Tubería de presión. Casa de máquinas. Equipamiento de la central. Restitución. Estaciones de bombeo. Principales componentes. Cámara de aducción. Casa de bombas. Tubería de impulsión. 4 Abril 04 Potencia y energía hidroeléctrica. Evolución de la energía hidráulica en una turbina, potencia, cupla, rendimiento. Recuperación de energía residual. Saltos bruto y neto. Rendimiento global. Potencia útil en bornes de salida de la central. Producción efectiva y productividad. 5 Abril 09 Potencia y energía de bombeo. Pérdida de carga de la conducción. Altura manométrica. Efecto regulador de la cámara de aducción. Caudal instalado. Módulo de los equipos en relación al diagrama de funcionamiento. Secuencia de arranque y parada. 6 Abril 16 Bombas hidráulicas. Clasificación en función del caudal y altura manométrica. Tipos de bombas. Instalaciones de maniobra y protección de las centrales hidroeléctricas y estaciones de bombeo. Compuertas planas y ataguías. 7 Abril 23 Compuertas sector. Compuertas tipo clapeta. Elementos de accionamiento. Dispositivos de estanquidad. Válvulas planas a deslizamiento y rodamiento. Válvulas aguja, de chorro hueco, mariposa, cilíndrica, a sector, esférica. 8 Abril 30 Efectos transitorios en las conducciones. Chimenea de equilibrio : ecuaciones fundamentales. Solución sin y con rozamiento. 9 Mayo 07 Evaluación Parcial 10 Mayo 14 Cierre brusco. Apertura brusca. Variación lineal. Diversos tipos de chimenea de equilibrio. Estabilidad de funcionamiento. Fórmulas de Thoma y Evangelisti. 11 Mayo 21 Elementos de protección en las estaciones de bombeo.
6 SEMANA Nº FECHA TEMA Sistemas antiariete. Válvulas reguladoras y compensadoras. Puesta en marcha y detención de una bomba. 12 Mayo 28 Efectos transitorios. Accesorios y elementos de control de las instalaciones. Cavitación. Centrales Subterráneas : Justificación y tipos. Aspectos económicos. Centrales de bombeo subterráneas. Aprovechamiento maremotrices: Las mareas. Características. Periodicidad. Ciclo de funcionamiento. Ventajas y restricciones. Realizaciones y proyectos. Micro-centrales Hidroeléctricas: Caractrerísticas constructivas. Utilización y tipos. 13 Junio 04 Aspectos económicos: Los requerimientos en pico del diagrama de cargas. Calidad y precio de la energía eléctrica. Dimensiones económicas de las instalaciones. Cronogramas de obras, montaje y puesta en marcha. Presupuestos. Aspectos Legales e Institucionales: Ley Nacional Nro. 15.336. Contratos de concesión. Costos y Tarifas. Prioridades en el uso del agua. Aprovechamientos interprovinciales. Regalías hidroeléctricas. Aprovechamientos internacionales. Relación de obras y proyectos hidroeléctricos. Plan energético nacional. Condiciones en la aspiración. Variación de las condiciones del movimiento con la viscosidad y el peso específico. Efecto de la variación de la temperatura. Tuberías calefaccionadas. 14 Junio 11 Equipos de bombeo para fluidos livianos o volátiles. Para fluidos viscosos y altamente viscosos. Bombas centrífugas, de engranajes y helicoidales (Doble y triple tornillo). 15 Junio 18 Efecto de la altura de aspiración en el rendimiento del bombeo. Variación en función de la viscosidad del fluido. 16 Junio 25 Evaluación del rendimiento del equipo de acuerdo con las propiedades del fluido. Selección de equipos. Extrapolación de los parámetros de ensayo a partir de los obtenidos para el agua. Julio 02 Evaluación Integradora
7 CENTRALES HIDRÁULICAS Y ESTACIONES DE BOMBEO TRABAJOS PRÁCTICOS AÑO 2003 Nº 1.- Hidrología. Hidrograma afluente a) Turbinado b) Bombeo Nº 2.- Efecto regulador a) Embalse b) Cámara de aducción Nº 3.-Dimensionamiento de conducciones. Pérdida de carga Nº 4.-Caudal instalado. Modulación estación de bombeo. Nº 5.-Chimenea de equilibrio. Sistemas antiariete en acueductos. Nº 6.-Instalaciones accesorias. (Compuertas, Válvulas, etc.) Nº 7.-Fluidos viscosos. FECHAS DICTADO TRABAJOS PRÁCTICOS 1 er CUATRIMESTRE 2003 T. P. DENOMINACIÓN FECHA N DICTADO VENCIMIENTO 1 Hidrología. Hidrograma afluente Marzo 19 Abril 04 2 Efecto regulador Abril 04 Abril 16 3 Dimensionamiento de Abril 16 Mayo 07 conducciones. Pérdida de carga. 4 Caudal instalado. Modulación Abril 30 Mayo 14 estación de bombeo. 5 Chimenea de equilibrio. Mayo 07 Mayo 21 Sistemas antiariete en acueductos. 6 Instalaciones accesorias. Mayo 21 Junio 11 7 Fluidos viscosos. Junio 11 Junio 25