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CA§TETFNANCHI
Cenlrales Elfofricas Prrte
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CAVERNA OE MAOUINAS
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CAPITIILO
TTTULO
I
Problemas de
IT
d,e J-a producción ind.ustrial-. tr'uentes natura] es de energla y reseryas de combustibLes en el- Peru.
rrr rV
Ia energfa en el- mund.o. fneidencia de l-a el-ectricid.ad en l-os costos
o
a
VI
históricas sobre las eentrales el-éctricas. Los reeurscs energ<íticcs y su relación con l-as necesida* des d.e ener¿la eléctrica. Proyeetos de centrales eléetricas.
vrr
Diagrama de carga.
ViII
Diagramas típico; ''rü r p::oducción de Ia energla hid.rce Lrlca . Interi onex ione s y cornpensación def deflujopcr medio de reservorros.
V
PAGI}IA
Gei:eralid.ad-es
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Determinación d.eI futuro tamaño y de .las caraeterlsticas d.ei servieic de une nueva central. Costo d.e produceidn de J-a energfa eIéetrica. Con,p*recirín ent::e el eosto Ce prod.ueción o.e Ia ener6lu e]éctrica d.e integración de uni central térmica de vapor. o de gas d.e l-00 Mü y una centrnl trid-ráuJ-ica d,e igual poteneia.
a nivel- nacional e internacional d.e las fu¡r ciones de lae centz.ales hid"rául-icas y tórmicas. Indus l trios estaeLonales, Reservorios d.e regulaeión y acr:muJ_ación. Centrales hidr.áulieas. Genera-l-id.ad.es.
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JJ
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Planeamien-Lo
Termfnologfa c1e las instalaciones hldráuf-icas. Reservoriog anuales (estaeicnaLee). Correntcmetrla Elementos const,itutivos cle uns instalacidn hid.rául_ica.
y dimensionamiento de los pczos piezoi:i::.]:.ariete fuberfas forzad.as. Nrímero de tuberles y d-i-ámetro rrís convLlnien-1,e. Dispoaitivoe d-e cierrq ,1e segu-r.idad. y accesorios. Las turbinas hidráuilicas. Ley d"e senajanzo; ::úmero caracr,erÍstico de revoluciones del tÍpo d"e tu-rbÍn¿r n¡ís conv-enÍen-Le.
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fenáraeno de d.ifr.lsores.
PAGNÍA,
cavitacion. lubos d.e aspireción
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EeguJ-ad.cres autoraí'sicos d.e veLocid.ad.
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Energla de punia y eentrares d.emLrerregu.-t-ación (cen-
'trales
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TrXjT
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de l-as tu,rbinas.
y de bor:rbeoJ Central-es d.e vaper'. Cie-1-os y t,rbinas. d-e aeumufación
Generadores de vapar (ca j-d.eras ) . Agua d-e ai-¡l-ruentacidn. Car"act,e:"fst;j.cas
'i Q¡ 'l cljr .¡a
y t:"atamie¡:tos.
Ace*scrias de l-as centreles. Cer¿trales d.e vapor con, tu-rbinas c1e ¡;on.t:.apresión. Centz'ales rru.clearrgs " i Centraies eon turbinas d.e gas. Ti;s'hor,:a.;tores d.e aviacidn. en p.1_an,c.as d.e ,rurbir,as gas e-rriacicnarias. Central-es corr lr.-,t,cres d.Íesei.
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C.lt.'j '?..'
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LDI
de
"TII* T]IIIDADES DE }MDIDAS
En e1 presente libro se utiLiz& en principio eI slstena internacionalr(§.I.) ad.optad.o por 1a mayor parte de los pafáes del uundo, derivado d.e1 Slstema Gior
si;
h unid.ades de base (netro, kilogramo, segrmd.oranrperio) rmid.ad-es, eL grado Ke1vfn y Ia bujfa para La med.i.clón de absoluta y d.e Ia intensid.ad. lunfnosa respectivamente.
Comprend.e
otras 2
ra
- Éf metro es l-a longitud. tgual a
Lt65Or76S.ll veces
el
(¡l.fC.S.¿) y
Ia
aneho de
temperatu-
Ia
onda d.ela
radiaeidn eorrespoñd.lente-a los nivelLs &fo y 5 d5 deI átono de l«tptdn
86
en e1 vaefo.
- EI kll-ogramo es }a vres (!'raaeia
- El
¡nasa d.eI
prototipo en platlno irid.iad.o
d.epositad.o en Sé-
)
segl:rrdo d.e tleryo es La fraeef.ón L/3t'5r6r925"974?
referencia eI año 1900).
¿et año (tonad.o
como
amperlo es Ia lntensidad. d.e ta corviente eIéetriea eonstante Ia eualrman tenid.a entre 2 conduetores paralelos recttlfneos d.e Largo infinlto, d.e seel eldn d.espreciable y a la d.lstanela d.e r.u metro r:no de otro, produce en eI vaefo la fuerza d.e 2 x Io-'f newbon por eada metro de longitud.
- EI
- EI nevton, a 6u vez, en eI mlsrto sistena, es Una r:nld.ad. Qe fuerza d.erfvad.a (F ma, áono.e "a* ás la aeeLeración *o á,/tugz); va].e 105 dinas o sea 0.012 kg.=d.e peso. - E] grad.o Kelvin es eI grad.o d.e escala ter¡aodinán:ica de la terperatr¡ra absofuta en Ia cual Ia teu¡ieratr:rá d.eI pr.mto trlpJ.e d.e} agua va3.e 2J1.16 grad.os. en Ia eual eI grad.o es fd.ántieo al gra - Se puede eupJ.ear la escala 'oCeJ.sLus" d.o Kelvin, sin erobargo su pr.irrto o'Oot.eorre6pond.e a 273,L6 grados d.e Ia escá la teraod.inámiea Kelvin. -
La buJfa es Ia tntenol.dad. }rx¡:lnoea en una d.lreeeión determfrnad.ard.e una aper tr:ra perpendLcular a esta d.lreeci6n, con eJ. área ae !6O m' y emlttend.o u¡ñ rad.leción como un rad.fad.or l.ntegral. (euer5»o negro) a la temperatr¡ra d.e soJ.l
dtficación del platfno.
Como unidad.es
* *
ile
derivadas, citaremos por ejerylot
El" metro cuadrado para l-as
slrperflcies: *2
EI metro eú¡Ico para volúmenes: m3 El perfod.c por seg:r-:nd.o para Ia freeuencla: p/seg. EI metro por segundo para l-a veloeid.ad.: m/seg. E} metro pcr segund.o para la aceleraeién: *luug? EI newtcn para }a fuerza. Es fa fuei'za que provoea l-a aeeleración
d.e
I
me-
IV.t2 seg* en 'Jn cuerpo euya lna§a es áe 1 k8: *,rof
N=ks ln -
'
*f ,"g2
El- jo.:r1e para 3-a u¡idad C.e energla es eI trabajo prcducido trlor un newtcn cu j¡o iiuntc de ap3-lcación se d.esplaza Ce l" netro en l-a d.ireceión d.e Ia -f:terza, t"l=rf 'n). 11 joule mid.e ad.emás }a cantldad de calcr (f ni = o.23BBh keal),
* EI '¡atic para la unid.ad. de potencia : 1- jou.le/seg. - El va"LLo hora y su.s m.uJ-tipJ-os ki,trh, IMh, ffilh, son ueadcs tam'oien como '¡:nidacles d-e energfa el-éctrica considerando ia hora = 6O segun.dos. ] va+.io hora ; 316O0 joules * !ua, ,:ak::.la ecm.r: ee.nt,iCad. d.e calor neeesa,f ia para eievar en L. graclo eelsiua ia +u;3xp€)la.+.r-1rae11igr. d.e agi;a entre 75 y L6 grados a 1a presidn at:¡o;rferi* :a no:":¡41. 1 calorla = 4"L855 io:;J-es ,5i;'¡:ujtip].c, 1a kÍfocalcrfa (c gran ce]-orfa), -'rale l-r000 calo:'las (C).
* Ef elec'trdn-vr;1t, rmid.ad. de energfa eomu¡nerrle u.sada en flsiea nu-cIear, eÉ ia ene:.gÍa acLcluirid.a por u:l elee'r,rén aeeLerado con la difereneia de pcien cj.ai d,e r::i .¡o.l-tio. _o 1 Ev = \.r9 x ]C ' jouLes - El. pastai ec¡io r.i¡.idad. de preeián cor:'esponcliente a L newtcnffz. eono unid,ad. d.e fu-erza electromoi:"iz (tensión), rep::eoenia l-a d.iCe potencia que existe entre 2 pur:tos d,e l" a.l-ambre ccrd.uctor cuand.o es z,er:orrid-o pc:' J-a corriente d.e u-n ary-^ri.cr ¡' se d.i-sipa eI:+úr'e ios ptmt'os ext:"en*s lr.a poter¿eia C.e i ¡rat1o.
l.oiticr
-
Ei-
-
.Er ojrmro como irnid.ad d.e resistencia eléetrj-ca¡ es Ia resisteneia que existe entre 2 puntcs d.e ¿n cond.uctor cu-and.o La di,ferer:.cia d.e potencial constant,e de I r,"atio apliead.o entre l-os 2 purrtcs prod.uee en e} conduetcr tra corriente Ce I amPerio.
-
El- coufr:mb es
-
El- farad. es l-e capacidad e}éctrica d.e u¡. eondensad.or r:arga.d.o por un coulomb c,:=rai:d.o aparece e} potenciaL de 1 voLtÍo enttre sus armad"uras.
feleneia
ccrriente
Ia
cantidad de electricid-ad. transportari.a en 1 segmd.o pctz' la
d.e 1 araPerio'
- EI henry es La unidad de ind.uctaneia eIéetrica rle un circuito eerrad.o en eI eual- la f.e.m rl.e 1vol-t,io es prod.ucida por Ia variación d.eL valor d.e una eo rriente en razdn d.e I amperio por segunrlo. La enez,gfa y Ia potenc:i.a se pueden tambj.en expresar en unidactes e]áctrieas e§ J-ugar aá naáerlo en unid-ades mecánicas; asi será: lvatio = Ivolt ' 1aruP. si se hahl-a d.e corrien+;e continu.a y l vottio ' 1A1ry. ' cos p si se irata d.e copiente al-terna cuycs, veetores r.epresentativos de fa corri'ente y d-e la tensián no se enel-lentvan en fa,se.
CAPI?ULO
PROSLU{AS DE
LA
m\IERGIA ElY E.L lfI.INm
La hr.manidad, mederna no podrÍa subslstir si no tubiera 1a posibil-idad. d.e disfrutar Ia energfa existente en eJ- globo terráqueo bajo todás su.s for¡nas. La energfa es caIotr, es trabajo mecánico, reaecidn qufmiea. Bfen c10n e{a
alal muy
d.o
;: :?::":":" *^"T.9Íi.::-l".elemento-esencler para aumentar 1a produc::^::::::-y^:":,]1 rroauctrviaaá sira"¿r-"* r;l"Iii" ;#.;#'"§ í;":#;
.oo" iaaá-ñ"¡iiá"tá-;;;;; ":§'?3:.,3".,*".:T:rgfa) (ver tabLa lA.y rS).
ár""""rlJ'#i:33 Jjr";ffi
vista del au¡renlo^:pr?:iro y alermante de }e poblectón mundial que aleanzará alreded'or d'e )r2oo arirtorr"á er añc 2oo0(sc'Lual¡renie somos poeo mas r1e "r, 3,000 niJ'lonés) y consl'd.erando tambien gue gue awrcntand'o paralelamente aI lncre¡aeáto eI *o*rr*o pro capite de energla ei d.e} stanáard. ¿e vicrá y áe tas rnduE trias (ver flg. 1), r'esulta iryreleind"ible enfrentar 1a neJor nanera 1os probI"*" [r" sl]rgen euand.o se y iratar d.e resolver d6 o*uiere encontrar l-os rec"ios para ase6urar eI porvenfr de Ie hir¿anid.ad.. En
Como resul'ua de la ffg.l las de energfa d.e Ia hu:ranidad trfplican entre eI año ;)TO y neeesid.ad.es e]. año 2OO0 pasanCo d.e;
5o x
109
tza x to9 ccal
GcaL
mientras ef. consuno actual por hablta.nte 23-Qea1. (Recoraemos que 1 Gcal iol
";t
ea1)
casi
ar:menla aproximad.a.mente d.e 1)+ GcaJ- a fo6 CaI, dond.e 1 Cal vale 1rO00
el Joure, eI klfovetiohorerla calorla para med.ir Las formas corrientee en l-as cuares se presenh t "rr"ígíu-i*á.¿"ii-r-"iilr"i"iri¿riiili. Todas las unld.ad.es son deraestad.o pegueñas r-nor ro tanto incomod.as, aun empleando sus multip3-os, para ,.rr"1á" *.r, ."tráfi;;";; .1; ;;";;rJllr,rur nurdjar_ En Ia ftgr:ra ll si utiliza l-a escela c1e La energía con -se med.j.d.as en ealorÍas o en IsIh resurtan ntímeros extraord.lnariamente g¡anrles. si queu.emos ]eer .la ener gla con niimeros ,"u Ile¡ros mencJ'onad'o
ráárr.iá;;;;"ncs- fijar (y ru
tas oportunldades) una nueva
rinf.d.ad.
erpreareroos so1atr*enüe en e§
"g'i-á;-"iá"eirr, cuyo valor correspond.e ;.
1a energfa conteni¿a en ii ; lo9 to"eradas de cárbon antracita. Resur-,úa ¿¡iri que en eL año r9J! neáesita arreded.or de 0.2 i'ñ', y que en er año 2ooo erry consumo de energfa gerá aproxfmad.amente O.) rrqrr. §urgen varlas preguntas obvias: ¿Cuáles son Ias fuentes de energla en el¿cuáIes
mundo?
utilrza eI h;m'b;;-pá¡L-""*;;;" de acrivld.ad.es? son las reservas mundfales-d;-";;;gf;-- -
a!u91ta energla
Gcal/capi ta
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¡F ¡Iota,- La energla de un kg d.e carbón equfvaLente, ouaS.qutera que sea eu fuen te (nf0ráulfearca:rbónrpetrdleorgas) se ha asr.¡nf.d,o tgr¡sL Ia energfa d,E I kg carbón aan poder calorffico d.e lr00o Ncatfkg.
- 5¿Que forma d.e energfa se emplea gla,vcrrler¿te en e1 mr-¡,ndo? ¿cuát es Ia forma au *rr*rtfála,s d..::;*¿diic-.? en eI perú? ¿Que reserya d.e energfa tíene-er r,*f*l--*- "'- "
Trataremos de aclarar las prlncipales preguntas.
''- lÍ"o13íffiir::.energfa mavormente erplead.as ')
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T"*';:ffi :uT.:":;;ffff§:Tl
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¡recánico.
.i.ox33
de estas forrnas de energfai gue son ,as de uayor iruportancia, &as que todo á triñá;;-"r"ffiru*u, ra-energ?a eoriea ( tos vientos) y ta energf" áu muy pegueñas escalas y 1?I"**"uuu-[u"-en ff "H-ffiíit:*:#i.lan si'r o ut'¿r¿ zaáá s pJ;-"i uo*[,* ü;;;r;rsrorruarra Ad'eruís
puede
citar,
se de en s
2'- st se eonsrd.era nuevarente er euad.ro No. l dond.e figura ra energra co&er_ cial v la "energía eréetri-;; ;;-;;3";;"; ll¿err"oao a la priaera arred,ed'or.d'e lorooo cárorfrs;;;;s. ae petr&eár-iesurta d'a (promedio mundiat poi ."itt¿a¿ aproxrma ua¡ituniei-;;"i;;óoárooo d.euna podemos a& mar que easi ]a totarrdad. carorfas. quemando los eombustfbles d.,::tu á";;s?; Jr"util¿za baJo forma térmiea _ ró,,aou, ildür;"o gaseosos en motores de v&feu aá-"'r"i, *o i* s ir¿usi,i. ;-;;i*i;";1:#erursrca *;"i" :"-5:ffi:l'§;. s, En Ia tabla 1 además, record.andg que g6o calorfas,equJ.varen pued'e tambien evaluar, a r. kr^¡h, se ;rr-""frJ, ;;¿;a;;"r-.;i¿Lad.a en prs medjo en et mundo g.6 mi:-lones d.e rfas o cal6 o""i i:".i*"." rnenor cor4:a,rado d.e "uu T-I?10" con reeta d.e Ia utllfzacÍón ar: energfa en_ro¡ana-íé1a1ca; _i;-.*#Áo oo se pued.e absolutaaente consid'erar Ia energla erécirica &enos ir,portánte que la energfa porque' por su propla naturaieza, es sumamente preelosa d.ebido a'fcomer.fa* Iid'ad d'e su -plJ r-a faei_ ;ii;; nories ¿" tica' Aetualmente es fndustriares y douás"" tan irá"u" ru oiái:"ii"ru "ori-.J¿orr"" der hornbre que se pued,e considerar fndrspensaure paia-" la existe;;i" ;;' r-a h,¡aanidad..
-ri'ásáiá -" por'"uáulruit""i.i-;ili#"*er
3.- l,a electricl-d
rtiffin t$il:d:t. ffi #*"r*%:*xi i;"ilñ;#,I,x., -l
$.
nH*:: :*: : l:if :ffi i. #ír;:;1
;i"l.HTi
Fcr ro tantorconsfd,erand.o n¡as serán 10s cc.¡mbustt¡resq,e las fuentes d.e todas 1as eaergfas sier4pr.e áe tod.a etase, es-iogreo preguntarse ser"vas en ei rnur-.d.c uon si.res re tnagoiáll---r-il p,iuIl*ir"gar a agotarse Los edlculos hechos argimos años atrás, b.nsaelos sobre er eonocfurento to
-6d"avfa l-initad.c d.e} subsuelo ter"ráqu-ep, nil eran niuy obtimi'sta'r; recuryien dc a l-a mencis)11,af,a uniáa,l "Qut, ** to.í* que "La d.isponitrtif.d"a.'L Ce eo¡rbustT b1es corrvencfonaJes se calculaba en 70 Q de Ics cuales sdlo 3O Q resu-l-'tá -ban ecuneraicaiaerrte a¡rci'vechahles "
,5i ee consi,iera ade:tis que hasia eI año 2Ú00 i-a gire1qg:fu- 9qtsi::g].g11!'li¿izs. da supera ya los 30 Q., ¡esuJ.ta qu*, d.e ír)_errcc'nt¡ar nuelroÉ yacimientos o ññevas fornes áe energ{a, derrtz'o d.e uflos SCI años todas las fu.entes tradf;i;";i.*; "sa1rÍar¡ agotáaai eon L.a eo,r:siguiente inrrr:truciin ri-el- progreso teic nico. 'FÉ,]:Lzmeyt?e
]a apariclári y e} erpleo en fornia si+ieri::re nas arupii3 ¿?,1o u.il d'e}
gla r,uctear, ofreee Un panorama ¡.ucho r:a.s opti.mfsta para l-a sol-i;ción pa de 1a enerrgfar_ espeeiai::tente en 1o q-r:* Ae refie,re a su enrpJ"eo prc,,rlueir errergÍa etdetrica. i"a proh-Lema
$e pueoe hs.l:."re:: de energfa d.isponible en ea.ntid-acl áe 2r5AÜ - 3rCI00 "Q"(en eI añc, ZüüAda- s;:nsu¿irá al:ed.edor d-e O.! Q) asi gue eI futuro d"e ]a humanÍd-arl. baJo este purito de vista nü eÉ tan oseuro"
d.el eon€ius¿o o.e la fig. 2 se puede apreciar el crecimlentcr asombroer¡ entre y reparticidn su s.ñc,q) cada ]c ;;áoi"-"álr-3i¿*t*i"á-";;-"1 1,rá-or* ir-L.-"efá *e ortgen hÍc.ráulico y ]a de origen tármico' Actu.a]gente (:.qzo) 1a produeci,Sn mwrrlial de energla es d.e §,0Ü0":llh = 5
Ilri
milJ,ones
d"e
u,ilIones de k!lh.
En Ia ta'a;1a 2 se ¡:dica l-a ¡-rote::cia elác'brfca i::s+-alaáa en trcs varios pal ses d.eI :uunflo y Ia potencia por Lrabitante"
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sgsellg -§s-I-e-e:e gsssl§e-gsggt3l- gs-sssssf e-sl§elslgc §e suponer güe Ia produccl"dn toüal de eleetnicidad se dupllca eada 10 años (increnento anual 7..21¿) f,a. producaidn hidroel6ctrf ea an¡sentac Pee
,r%l t,--t¿ncremento |
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L966J
Aler¡ania 0ecid'errtal URSS
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España (año 1966)
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6 6 55
tu ?37 5o 53 33
9§L5 l].r?oB BrTro 49r 3lrr 5t'291+ rz3|OOT 3at¿¡-1
26,756 1Jr2B2
2r6\0 Ir94o 1r lil+o 900 860 ,2O 6oo 5Ao
350
2I
Canada
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Estados Unidos
Méxleo (año L966)
47
VenezueLa
1.0
Chile Araentina (afro 1966)
Brási1
MUi{Do
t96B
ll"imero de
Noruega (año L966)
DEt
(año
1"966)
I'eru
2r29O
2A
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Ir\93
2b
5,760
a66 Ü+o
B8 r_3
8roo3 ].r?00
9t .130
tr650
83 t+g
Colombia (año 1966) Ecuador Bol-tvla
20 6 5
29a 225
AustraJ.la
12
10r 500
8To
l.0t (z:o¡
U+,991 t2r7OO 8,397
l6
Japón
China (año 1963)
rndia (año 196h)
Prouedlo Mundial
52)+
t+¡
450
-9CAPIIUTO
II
INCIDTX§CIA DE I,A EI,ECMICIDAD M{ LO§ COSTOS DE
],A
PRODUCCION INDLI§TRIAI
A pesar d.e las grand,es fnversiones'que regrrfere l¿ tnstaLacldn de eentrales eléctrieas¡a J.a coup1eJldad. d.e su o,peración, a 3.os costos d.eI transporte y d.letribuefdn d.e Ia energfa eLéctrlca, eI precf.o d.e ta uis¡na representa, para l-a Lndustrla, un porctento casL f"nsLgnlflcante couparado con e1 valor d.eI pro ducto lndustrLal mlsno.
5lr ta nayorfa d.e 1os casos eI costo d.e La electrtcidad,, uateria f-uprescind.fhle en La elaboraclón d.e los piod¿ctori d,e'casLla táballdacl. .de Jas lndrietdasrpeia hasta &¡ p3.learse y sln embargo e3. precio d.eJ. produeto no varla nl sfquiera d.eI I $.
tabla 3 tnd.leauos, cono eJéryIo, eI porcfento que preseata Ia energla eléctrlca ea eI costo d.e Ia prod.uceión ind.uet¡lal d.e mucbos produetos ind.ustrLales.
Eh La
Debido a que Ia lr¡fluencia d.e} costo d.e la electrlcldad. varla mucho de pafs a pafs, pues d.epend.e d.e Ia eff.cteneLa d.e Ia uaqulnarla eupLeada, de }a canticlad. d.e J-os productos elaborad.os, d.el costo d.e La mano de obra y d.e la nateria prirna, rro es posfbl-e fljar fndleeE unlversales. Eemos lud.fcado por J-o tanto, eu d.lstlntas coluunas, Ios valores rel¿tfvos aL eerú (fueute Dlreccfón Naclona]. cle Estaclfsttcas y Censos) a Méxlco y a J.os Estados Unf.dos (fuente US Censos of l¡Ianrrfactnree L963r.
A tftuLo lnforuatlvo mencfonamoa a eontinuaclón Ia asombrosa Lnfluencfa que ha ad.quirid.o Ia electrtcidad. d.ouástica en un pafs muy desamollad.o couo 3oo Eg tad.os Unidos.
Se$ín Las estaclfstlcas d,e Ia CEPAL y d.eJ. StatfscaL fssue of lvlarchandtslng $eek d.e 1$68 en los Eetad.os Untd.os con 20I.7 ¡lfllonee cle habltaates, o sea aproxirad.amente unos ?0 nlllonee d,e núcLeoe f,anlLtares, exlotfan los slguientes artefactos e1éctrfcog d.onéEtlcoe a fLnee d.e d.lqtembre de 1967.
refrf.gerailoras rad.los
teLevfsores en bl¿nco y negro lavadoras d.e ropa seead.oras
59,9 59.8 59,o 56.7 55.2
plaachas el-éctrlcas máquinas para café liquacioras
47.8
cocÍnas e1éctrlcap f,razadas ealentad.oras eléetrieas aparatos aire acond.f.clonad.o
28.2 2r.,+ 22.o
hornilLas eIéctrlcas
5A.A
4z'o 31.r
nillones Útltt nrtfl It llItIt
d.e unid.ades ll
ll
8l
ll
ürr rftlt tf9¡n llil81 ll ttilB rilll
¡
-
-
"":LÚ
tostadoras abrid.ores de ].ate
>¿.a
eohgeladores
].6,3
?,Q.7
15,7 L5.7
televisores de eolores
caLentadores de agua calentadores d.e P1atos batid.oras Iavadoras d.e platos
14.0' L2.Q
10.0 9,6
otros artefaetos
mATT ¿ru!ó A
ffCIDH{CIA
sii].o¿es
d.e unldad.es
il0ltN il
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J2
DXtr, CO§ÍO DE
],A H{ffiGTA H,ECIRICA
M{ T,L VAI,OB DEt PRODUCSO
INDTJSTRIA],
rufficq ji_
EE.EE.UU
0.5
a) aceite
o.B L.2 0.7
d.) galletas
0.h o.8 o.9
PEPJJ
1o
0.8
Produetos aLimentlcios: promed.fo
b) cerveza ci conservas e) molinos d.e trigo Industrias d.e bebid'as fnd.ustria d.eI tabaco fndustrl.a textil: Promed.io
o.6 0.1 )-"6
) ntlaa.os de aIgod.én b) htlad.os -de lana c) trihAos fibra artificial . d) teJidCIs d.e pr:nto e) med.:.as Y caleetínes. Industria d,el euero t i. ;' .' . :' Industrfa d.el c-al.za{o ... ,;., Ind.ustrl"a d.e Ia mad.era
o.B 1,3 o.B o.B
.
.:.
..
.
fnd.uetrlas ed.itorlales Derivados d.eL PetróIeo Fabricación d.e sustancfas.U ¡1od. qidmfc. Productos mlnera].es no ¡netáIlcos
1.1 a.6
;:;
0"7 3.0 1.0 0.7 o.B
::i
l_.0
1.5
a) vidrfo b) tubos, ladrlJ-los ete. c) mosaLeos ete.
Industrias metál-icas b{sieas Sld.en:rgleas
Maquinaria
ldanufaetura s d.fversa
s
..
3.2
o.B
1.5 1.3 2.0 o.B 6,L
o.6
A,6 a,g
;:e
1.05
1.07
a) fósforos ..r b) d.ertvados de huJ-e
Promedfo general
0.1 0.9
O,7
a
Industrfa d.eI PaPeL Industrl.a d.e1 eaueho "
A,2 o.g
o.l+
a.g 2.2 1.0 o.4 0.8 3:9
;:; o.6
o,a 1.0 0.3 o.86
-It--
CAPITUTO rUffiffiS
rrl
NATIBALES DE ENffiGIA Y
RESMVAS DE COMBUSTIBTES E[f
EIJ
PERU
La repartictón de 1os consunros d,e energfa en eL perú entre las diversas fuentes uatunares varfa llgeramente según Las Estad.fstlcas y LoE Autore§. Podeuos
indlcar aproxtuademente PetróLeo
Eld¡oelectrleidad. Carbán
J.os slguientee
8B;0
9.6 2;4
valeres,
e¡r porefento;
%
fi
fi
Loo.o fi
ütras fuentes d.e'energla podrfan utllizarse en eI perú, eln eutargo no han sL la fecba Bor su escaza fryortancfa.
d.o d"lsfrutad.as hasta
Cita¡ros:
a)
l,a girergfa-eoltca que.en eJ. alttplano d.e Puno o en 1a zona de paracas, pa ea§lrayo y Tr:nbes poclrfa aecfonár, - ventaJosamente nu¡Lfnos de vlento aíslE d.os para ajllnentar pegueños grupos eJ.ectrógenoe o aeclonar dlrectaneniE bombas d.e agua para rLego.
b)
La energfa sol-ar (record,anos que aI Llntte d.e Ia ataoósfera tepeetre La y pueal arcanzar unos rl-rcrti;2/;;".-it q"" coge§ ffitabre a-Ia-potepgil de r.l k}I).. Aún qonstderand,o la'gran absorcíón y di: {o"g: fusfón d.e La atmóefera y J.as féqd.tdas por ref.Iextón sle¡pre queda, ai nl_ veL del- suelo, una cl-erta energfa que d.epend,e d.e f.a ¡1tláez deI aire, d.e las horas d.e so}, etc. La utl"Lizaeión podrfa ser dfrecta (calefaccfón_d.e Egua, d.eEtllad.ores etc) o fndlrecta aecfonand.o pequeños generadlores eIéctrlóos, cétutae f,otogutmfcas ete. En
:se
c)
Ia alta §lerra, sl no fuera por eJ. costo aotable podrla tuagtnai eu enpleo.
dte
las
fnstalacJ.onea,
cnergÍa cgr.¡tenlda en el- bagazo. .&1 procesar rrna tonelacta d.e caña de azucar §e obtlene.aproxluada¡oente 500 kg. de JWo (Ae los cualee ee etrüxae unos, 1oo kg de azúcar) y 5oo kg de bagaáo, cáráurrin¿o en 8óolo00 toneladas/año Ia prod.uccfón d.e azúcar en el Perú, resultan unos 3.6'nillones d,e toaelad'as de bagezo dl.sponibles. Aunqué po¿ár nuy baJo (2500 Kcal/kg) er úqgaao representa "í poi*""rár-"r"iá¿ti"" ""rüiiríá-rleuLte equl.va-un lente'a mas de TOOTOOó tonetadas d.e petróteo. {,a
.
Gabe
nencfona:r'sln embargo.que eJ. bagazo se uttllza sfenpre ¡naÉ en Ia fabrfca ,u.r¿* d.e este pro""rá-iuá¿;"üi"i - I v'-----' ,"-er"dlá -
cldn del papery.sor.anenie á ra produclr energÍa térnica.
De
}as prlneil:a1es fuente§ de eiiffr'gÍA-:*qj":¡ql- aencÍonaremce eI petrdlec, "
Conc 1:r'eni;ca r'ecorC.amos qu.e:
I I barril de petróleo = J+2 gataaes = f37 kg =T3 1 barrif = I"45 millosres d.e Keal, = 167O t}ün
toneLad.as
uétricas
qe!q.dIes
EI eonsu¡ao ap:a1 ter. L9661 ha sfdo d"e 30 mllLones de barrfles. La EroJluc-. eldn anw1, s.teupie en eI mismo afion ba alcanzad.o 2J nlJ"lones de barrfles ba;rl"Ies diarios) deJaud.o i:n d.eficit d.e J mt3-lones de bamiles queEe f6ffi60--0
ha tenld.o que finPortar.
Las res*rvas probad.as en eI Pafs se estiuan en 473 miDones
d.e
ñtT=iáñíffi*frffiffii.
barrlles ( 6l
t're§erva§ suplementatria§il, ütras reservg6 3¡robebLe,q y posibles, incluyendo las es decl-r Ia parle ree'rztrrerable ever¿tuelaente medlante Ia inyecclón d'e -agua ., É-ts§ *"¡r 1os pszofi, §rrrán 115 af.lJ.onee de barriles asi que en totaL (según eI fná; Augc.sto:.trásqriez) pod.rfan aleanzar,5BE.niJ-lones de barrlles correspordJor t*s a ff: mfl-Iones de t,:nela,las.
si -q= enplea este corubustible eR -tir¡a central térnica para transforuarLo tot,al áo" u'ra efteieucfa aproxiraae del- 35 % (?,\¡orre! ;;";; ;"-;;;r;f;-.i¿A;i*" k6h) ee poO¿,{á..durante 20 años, produefr anualmente unos 1?1000 millones d'e fr,nr'(Ia iro*re*¿dn eléetrica aátuaI de1 Perú es d.e SrOOO nfllones d'ekWharua
Ies),
B-L-HI'#'?1. prfneipal"es carupos petrolfferüs se encEentran en l¿ costa norte d'eI Los --f§dos ;-e;-*l o=rá"te (Aeua¡ñ,ía). Segrín los estudios del ingenÍero Augusto Váaquáz las reservas p:ráta,3as d.e gas en afio L96l+ han sido edtluadas en:
, 9á],ooo millones d'e p3 millones d'e p¡ (¿epaytfa):10'OOOr0O0 Z¡c¡re Or.lqnte .101921-1000 mlll,ones de P3 ffi''r-AL zona Nor
-
Oeste
EI valoq de estas reeerva§,eqpresadas en millones de toneladas d'e petróJ.eo á68=mfffones de toneladas Ae petróIeo, uá*fá ¿u¡ --I uryI9§g "lr¿""fun{* nfLlo1196l aas em millonea de barriles de petróIeo equlvaleute serla de: n*s d.e..bar-rllp¡ . .,
,l
.'
.
Las etfraq.ind,ieaáasr,r
en *3,
e.urfrn J-cs slgufentes valores:
ltror Oest'é : ':,- lietliéIr -lglarr-.{a, ," ,
?fl?AL
:
?,6roaü milLones 283;o0o ntilorie§
.
..
de e3 ¿e p3
:
3091000 mfU.qnes
de !c3
gonsíderarr{o u¡r eonsu4o-p{crmedfo de una máquina térniea promedlo en 2r4OO ieeafft«fr y,ltpta1a§ar41pn1'g f,iiticto d-e ],9s yacimfentos de ]os bldroearburos en ?b añiÉr'ei poteuóíei'energéttco bnijal- óorresponde alrededor de 8J25 ffir{h/año"
-'l?
-
añ,o t965, natura1 en eI perú,, por e] fng. pierre Mor 9"gír. el infprme de1 -tas resenras"Gas sor;esaz, recuperables l, 1", )1 serian uuy inferÍcres a Ios valores d.e gas en . Ios yacimÍeatos de Aguelruza indicaCos ar¡ieriárnente po= eL alcanzand,o sola¡tente eoo,óoó-iiii""""-i; ;;;;3-ii?;;o millones l:*:.yá"n"ez,
Eidroel-ectricidad Es muy d.iffell a er¡aLuar d.ebid.o a que el valor d.e las obras ¡mebos easos d.eberfan realizarse, es tan elevad.o que red.uce cfal econduicamente d.isf,rutable áe ," río.--
cáIculos ,ouy aproxi¡rad.os han
dad.o
eivi.les, que et1 a cero el poten -
las siguientes cLfras:
Potenclál Eruto Potencial éiéntuaf Prod.ucción Mü
Pailrieo (costa) Atlántieo (seIva)
9, o0o
lrO0o
econdmica e¡Ih
3oo
6o
B, ooo ?orO00 4oo
611 3oo
ü,;26o
7Br'l+oo
52,OOQ
Titieaca
mente económicoMI 10,
O0O
Poteneia instaLad.a en 1168: 11670 W{ t5/o d.el potenciat .económieamente d.is = frutable. Carbón
Las estimaciones d.e.Ias reservas, efectuad.as por dlferentes autores, arroJan d.iferencias verdad.eramente notabÍes. Sin embárgo, r.lna estimación acerca de la magnitud' de las reservas póarla ser d.e unos 2r0óo nirlones d.e tonel"d;; ,ét; eas ineruyend'o las reservas probadas y probali"" 1n"to" d-e]- rnstltuto Nacionaf d'e rnvestigación v Fomento (rxmu) y áui r"s. Á"d"t"ia"ei";"(;;ñ;""*;o"ffi d'e EnergÍa apoyados a'rr, ,"á en los ¿átos áel xrl congreso Georógico rn ternacional-1967) d.e
t9I3).
.
Ilasta ahora ]os intentos para utilizar e] carbón en gran escaLa no ha al-canza cio resul-tad'os favorables d.ebirio a las d.ificu].tades. d.e su aprovechamiento y á Ia cal-idac de la antracita asf como la d.eL car¡ón-¡ttr:¡rinoso. Las. reservas econo¡aica¡nente explotables se eonsfderan un ro$ aei total ind.icado, o sea a1red.edor d.e 20O nllIones.de toneladas. Dq Ia cantidaC mencf.onada, alrededor ro sola;rente l+ xdl]ones d.á toneladas CeL son
5o$ (frOoO nl.llones) es antraciiarpe de antraeita CokÍzable, es d.ecir dE' alto valor ind.ustrial para su utilización en Ios altos hornos.
si
tod'o el carbón se quenara en centrales eté"trica" con eficiencia ier 35/, (2rl+5o *cat/xg) aurante 100 años se_g"o"ruríuo Glih por año; sin-"i: e:r 5orooo bargo si se eonsicera solarente er caz'bóñ u"o"o*i"r*ente aprovechabru, ru fra se. red.uce a iroOo 6rrá (ircoo uillones ¿" Lwirj-á""rLes durante 1co años. .
't
4 *
üAPI:.il,O
l:)"
GE(aF,ALIDADE§ iÍÍSTCRICAS SÚ::*E LA§ CE"IíTfiA]"ES EI,ECI. ICA§
La prinera een'¿ral el-éetriea en el- :;;i:::d.o he sfác ,.ma térnÍca instalada en, lts,¡ York (en Pea.:'l Street) ina;ig:-rad.e porcl- ¡r¿:Lsvio Eáison e} 4 ae setiembre ce 1882.
Pocos, áles?-. d,eap,;.ás se i:c:r.{a .,-! Apl.Let,cn \ii l5';í].16''Ir -.:!. -r,) .
ei..¡.
se,i-;:1i}:i:
}a ;::i-::¡*:z ce":kva-l hid::oetáctriea
e:i
cem:::i el-é,:+;:r:-ti¿ r:; .i,r-iz",J?:i ha ;rid.o )-a téznica d"e Eania RaCegond.a 4 ...^. f \ ,-. -a,r-. -. Fj¿ €it a;rc lacJ. .]r iqrra.n ü¿ pciancia al-ce::.zaba loc k'if (en ccrrien [rt,r]ili:/ ze coi:lfuua") ;; ;s i::';L12¿..b¿ e:¡::'r',s1;e:ri:-rte para aiu¡o.b;:ado púUltco
L,a pz'irre:'a
In eI Pe::ú fa ir:ine:'a in*q:á-,-¡lc1,12 e3.é=';::i+a viri su, bau-tismo e:: eI afro :-BBI! ::a::.d.¿ se ii'lsia1i l.a :Friv:ei"a ¡;i-+.*-,;.:i Li,-l;oe]é:irica d-e Sr'¿" AmÁ-riea en eL asj.er¿ --c a.i-r:ero áa Iarljas, capiia] C.e} áisb:'i-Lo d.e íanges (Auaráz) siendo !l:o:moT toi ei lggei:.ie;"o e;izo Ari;i:;,J .,1'*¿'";,::::.*.. Ij;.
afi.o Írs,.:
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t¿lrier*::1ii3!, se i.r.tárlgr'r:'ó ,',:'::".,].¡na ei- aiumbraao pú.]:]-ieo d.e Ia Pl-a y alg*:ra; eal-Lss cz::1:t'*t:i,a ':,¡:::. 6'2 l-á;r::¡aras d.e 21185 bu.Jfas ead.a w¿á (a1red.eo.cr ir-:2 kr,v)" J.a i::u;s'E-{, J-3.e¿elra d.e'¿rrp, centra.l d.e.rapor a}imentad.a lor:jj.ra cel-Ce::a aecir:¡r¡¿nCr}'ii3.,u.Dl,).l d-É) il0 ¡? instalad.o en eI Paseo d.e .Ia Re i'l5
los
-ui.c
I'r ñá
señ¿¡res rriild.aa¿ C¡ntr"uetion han
y Li,agiir:.o e::l ii:;!\¡',1Éir:J::.;ación sido ics f'auiores.
d.e -ia E:r{;resa
Peruvfan Elee-
Sin e¡ebargo ha¡r g,:-e llegar a} 18 d.e JuJ"io d.e 189, para encontrar una verd.ade ra Sociedad de gáneracién y distrib¡¡ái,ín de electricidad. En éste d.la en d# to las Empresas Ce Trensnisidn Ce Fu.erza Eléeirica se fr:ndó con un eapttai- & 3rO0O Libras, repartiCas en partes iguales entre Ia §ocled.ad. Santa Catalina, eI Sr.Pedro Ugarteehe y e3- §r. Gr:il"Ie¡mo Espantoeo. La Central bidráuliea
se instaló en los an'r,igrios mofinos d.e §anta Bosa d.e 1a Palpa dcnde se halIa actualnente 1a Central tér¡clca Ce Sta" Ilosa, y funcionaba coa una turbina ac cionada por e1 agu.a Ce} rlo l[r¡atlea" &. Ia acttralidad las Erayores centra.l-es existentes en el Pals son las siguien tes: 'ilerniea§
.h.lf,raulLeas
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(Ccrp.Peruana cleI Sania) I,:,CIrüC,ü " ?arrearta,ml:o (Cesro d.e Paseo) l,J8rf)(]i) " 6710*ü " CatLahuanca (xr.rn.aa) 63r0Có '' i{c¡'opanpa (Eidrand.ina) ldalpaso (Cerro d.e Paseo) 5'?1000 '¡ I{)rCüü " l,Íacchu Pichu (Cuz,:o) h,Jr OOa, " C_ahua (ttidrand i-na ) er (ifiCrarrd"ina) -{uaupaní :0rü,:)0 Arequ.ipa 3llr00,ü't
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*I pafs en 1968 na sido d-e f6TO }ff"
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RECIJRSOS E{ERGEBiCOS
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Y §U HEACION qoN
T"A ts§ERGIA
ffiEÜTRICA
eI primer eapltr:lo, los reeursos energétfcos utiliza doe hasta la feeha por eI honbre, en áscala lndustrial, están eolstituÍd.o pof Ios combustibles tósffes (earUda, 3-ignita, petróJ.eo, gas nattrral),. por loe eombustibles vegetales, por los yacf.mientos eubtercaaeos d.e vapor (f,uerzas en dógeuas) y por l.a energla hidráuliea. Couo hemos meneionado en
El orden d.e iuportaneia asr¡rid.o por 3.as fuentes eaergétieas tradicionales, se d'e la figura 3r en eI ¡rodÍfiea eontLnuamente, eomo aparece en eI d,iagraua -rarlaclones porcentuales d.e eual se inCica, para e} perfod.o f86O - L96A, Ias resulta qre diagrarna este De utillzaelón d.e l-as d.iversas fuentes energéticas. aates d.e pincipal energétieo reeurso el erpleo d.e los combustibLes vegetal-es en alcanzar d.e I d.espués que d.e carbdn, eJ. erpleo d.ismfnuye raplC.amentei fB6O total, está actuaLmente bajand.c hacia el lCI eL año 191O eI Sg % de Ia "oárgfa lfqut-dos y d.eL gas natriral- está aumentan fii q". ei eryIeo de los eonbustibles áo iapf¿auenle; que eI elryIeo d.e ].a un""-gíu hid-rálÉi¿a, aungne baya tenido lceinerementos anuales nas elevad.os, está aótuaLuente por d.ebajo del I $ d'e Ia energfa d.esarrollad.a por tod.as Ias fuentee trad.fcioaales.
eI fln d.e orfentar sobre el origen y Ia utttrlzaeión d.e las fuentes energé el m:nd.o, d.amos a contlnuaeiónl en tra ffg. 4, loe datos eoncernien I tes aI año 1969. Con
tLcas en
Del d.iagarna resulta: que sobre 6o * tO12 kt[h (comespondlentes a ]-a prod.uceiónequivaLente en r.m:id.ad.es eIéctrLcas - ver figura I para Ia egulvaleneiaon las otras r.¡nld.ades - de tod.as Iag fuentes d.e energla cie]. mr.¡ndo en eI ñ0]969) e] 97.8 S se refiere a los eombpptibles y soLamen{e eI 2.2 f, * h energla h1¿roáiécti"ica; que eobre 22 x :-:otz kilh, cárespond.ieutes a Ia utillzaeióñ efec tl-va equivalente, en unidad.es eIéetricas, d.Jla producclón total d.e Ia enerl' gÍa en á1 mrrnd.o, áf fB $ es d.ebtd.o aI erpieo para produceión de calor y esto éxplica eJ. eler¡ail.o porcentaje de Ia energfa perd.id.a"
Entre las diversas foraas d.e utilizactón d.e Ia energfa, Ia que uas fntere§a para auestros fines - e§ Ia energfa eléctrica, gue indudablemente represen-ba Ia me¡or utilizaeión ya sea baJo eJ- punto d.e vista de 1as aplicacfoqes prácti cas, asl como en eI ránd.tmientá ae su transformaclón en energla neeánica. EL ineremento grad.ual. y progreslvo d.e produceión d.e Ia energla eléctrica e:al grirlos pafses ¿át mrmd.o- se répresenta eá e1 diagrama d.e -Ia fig" 5 d.e Ia cr¡41 rE sulta claramente como las neeesld.ad.es d.e Ia enérgfa eléctriea se d.esarrolan eonstantemente en forma esponencf.al" En la fig. 2 se ha presentado eI consumo. previsto d.e t.a energla eIéctrica en el mund.o habfendose asumLdo¡ lue en eI futr.ro Ia produectón d.uplicará ead.a 10 años. prod.ueclón Eie aeerca d.e J-os !t000¡O0O ruiJ.lones d.e kltb (: x 1d2 se nota Ia produceión hidroeláetrica, a pesar d.e nantener un buen incremento anual (5.9 Íú se acerea mas rapid.anánte a su llndte eeon&ico y no pued.e rnantener eI paso con eI increuento anual d.e}. consumo (7.2fi)rast que las plantas térnicas nr¡cl-eares d.eberán absorber en e} futuro Ia siempre &ayor deuanda de energfa. AetuaLnente d.e
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PRCffiÜTOS DE ÜJñ,T¡}¿ES HLECüRXTAÉ
La elaboreaLou d.eJ. proyesto d.e xlliá *€:rtreL reqi.d.ere eL conr¡efmientc d.e u¡a Lsr ga serfe d.e faetores propi.os d.el *r,afs en el euaL ee reaLlra }a eenbral y de É ied a Ia er:sl- se coneetardn las r¡ueiras máqrilnas" A costin¿raeión t¿'ait$remo6 de r,:reaclo¡ar Loe prfusll¡a}*e puntor f"d.ea aproxfmad.a d.e J.a amgllfud áeL probJ-eaa " 1.
-
para dar
tura
En tod.os los pfoyeetos s* d.eherá eonoeer o d.etem*ltar prerrf.amente, en 19 d.os su d.etal-Ieá, e_I_ltfqg[Bea d.e_earga (ver Capi.'buLo1ilI)prevfend.o ad.emás d.e años. EI eonoefmÍento lel dfa su d.esarrsllo en ffi y en elgtrnos e&Bos el tipo d.E gtsarna permtte deter:sf'nar J-a ¡:ote,ueLa total :---
mríquina
o
2.- La eentral. pued.e ser prevf.ata para aLiuenter en energfa un puebloruna zg na o !¡r3á fátrnlea rlond.e ¡ra exfsie, u4g red. dS eneTela eléclrtqa., o aJ. _eoñ trarto d.ebe satfsfaeer m-Eeulandt=Ae--un séétor d.e} pals o de rrna iaéustrf.a d.onde §gl-tg¡l *q. Éeg¡Ín Los easos eerár mae f,avorabLes u:r cierto tipo de ceutral o r:n d.eter ml"nad.o tipo d.e mágrrina " 3,- Se deberá eonocer J.os rggur:eoe econduieós neeeüartos pa.ra Ia ftnaneiaciciz deIproyecto,J-os1nterffie}eapitaI,e1p1ázoparaIa amortÍzaetón-d.e Las inetaLacic¡nee y eI cos'co deJ. ce¡rcbustlbJ.e, debid.o a qiLe, en mucho; casoÉ, d.epend.e d.e estoe factores si se escogerá e3. proyec tó tee¡ricamente !úas aproplad.o o eJ. proyeeto eeor¡pm:iesüEate uas oportuno. En otras palabras se podrfa d.eefr que eJ. proyeeto teenf.eamente to es eJ- Ere finar¡eiarLamente es mas eonveafente"
mas cffir"ec
l+.-
En
5,-
§e d,ebb ffjar
eI tamaño eeracterletleo d.e l-as uáquines, en eJ- sentid.o d.e en eJ. nínero me¿s Etpropiad.ode gru fraecl"oner Ia poffi pos, tente¡rilo en cuenta los eostoE unltarloa de Ic,s mismos, las neceslda d.es de una reserva d.e ucíqutnas para uanuteacfón y reparaefones etc.
6.-
La u?¡lcaetón üe
e} caso d.e estudier una ceatral htdrarÍ].ica, Ée d.eberá conocer a f,ondo Ias condleionee amrbfentales (UtOroJ.ogfa d"e La regiónrd.atos pI-uvioméffi as de varios afios, topograffa d.e} terreno)
l¿ pl"auta se eocoJe en coneLderaelón d.e su d.Lstar¡eLa de} eenffie eete faetor d.epend.e eI. co¡ito d.eJ. tranoporte de la energfa y por ende eL costo de los Hüh, §l no hay uuchas posibfl! dad.es d.e varLai }a loeaLLd.ad. d.ond,e eurgtrá Ia plauta, cuando se treta d.e centrales hidráúlcas, en e} caso de una central ténoiea es posible que su ubicaefdn d'epend'a de1 equfllbrlo entre eI costo de1 traneporte d"eJ. cono br:^stLble y el costo d.el transporte d.e Ia energla eléetrica; d.e J-a d.ispo? nibilid.ad. C,eJ. agua d.e refrigeraeida en las eerrcanfar d,e Ias fuentes d.e eomt¡uetlble (iuinas, pozofi, puerton) o de1 centro d.eL co¡rstuo o tar*blen
*r:-.:rá;J. *r-n'r.';;-,,.::iá;1;era re;i.t:C,itl-ejr ¡tl"*:It"o d.e l^.osl cor¿ii.*n:it;'1crñi; "
d+i ¡"r',:*i') ie l:;a
7.-
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eL
á6.Lia d.e
enfria
Ei" ¡;recio 'leL Kih ,leperrde á n€::.i'Lr¿ü del" -bipu dq-gagglrlt a empleaz"se n"u'ulero C* hor¿s que Ia :niqrrÍ.ux tr"atra.ja ñ-eiTñsffiil año.
y
de].
ser qu.e uu:s urdqlrirm, euyo preci"o de aáquiclciria es &as alto qu.e crtra, prod.uee en+rg{a á frEa tajc¡ preefo ei eI núruero d.e boras anr¡ales d.e niareha es e3.evad"o y pür 1o tasto resu-tts er¡nveniente su instalacicín, Fuede
ñ8.-
En eL lir$yeet'o d.e *er¿tra.leÉ qu.* p*z'ticipan enla alimentaeión d^e una re¿ exfatente áe una eferta.g::v*rgadr_rra eI proyeeto de1 grupo generador d.ebe ser esturliad.o eo:tefderand.c tad.o ó1 sistema el,detrico d.e rranera que Ja erer: g1¡ produeÍd.a sea La mss eonvenl"ente para eI eonjunto d.e las redes tnteF er.¡neetad.ars y §.i solauente Ia ¡¡as eeonóulea en forna absoluta para eI gr[ po ml.snu. Eeto quiere áeei.,r' gut: §e puede 3-Iegar a realizar un proyeet§ d.e1 gruptl euya energfa prod.ueida es eatra, sin embargo permite por ejerpJo que otrae eentral"es nu€vas o ya existentes d.e J.a red. produzcaa energlaen forua mas eeoáorc1ca" Se tz'ata 'ie} easo eJ.d,gfes d.e Lee mod.err¡as eeatral,es nt¿ráulteas d.e bombei: o ,1e trx'bo reaetores eü¡"á elxergla es uuy cara, sin eobargo, en conbi naef.é'n ecn ias ganeles e*&tiales tármieas, iermitán llegar proá"": "-r** *i.dr, ee*nduiea de Ia enez.gfa. Ae¡i es i¿tie los nuevos grand.es proyeetos d.e centraLes easf steupre se haeen cor¡ elstemas nfxtos realisanüo e.} miffco tlea'po eentrales eon caraete r{stfcas opuestao ( de u'base" y de rpuntan) qn" Áe tntegran perfeetamenl' te en J-a mf s¡aa red.
-23vII
ÜAPIfIJLO
DIAGRAMA
a)
DE
CAAGA
d.uración d.e }a util-ización d-iario, factor- d.e eaq -r,ipos d.e centraiesres LM Antes de estudfar los detaBes propios a varios preseindible habl-ar de1 diagrama d'e earga ' ma d.e car
de }a eerga (en Mvl o ea Este d.iagrama sirve Para 1nüiear l.a d.istri'r¡'¿ciónen de:- dla' o d'e c";p;i ei c'rsá kW) ae Ia red (o d.e Ia central, "-¿á-r"-*I""i¿á=aao d'e 'liagrahablará se Ia serar,a o ciei año " Según eI pá*io¿o ¡ra d.e earga riiario, senq4ll o anual-, dg carser se ea.recii:rf'za pcr eii po'tencti-Íii]"?rÍ'yafU]:§§* p"=^I",=' ;=-;;il; ir-1, pcierc'-a n'rr.ina (r=*r,.)-v ejes de ias coordanadas y }a los efiii*¿ d.a por ia e',-perfieie ecr::rpre::d'iia c'rÉ:'ira d.e carga.
El
d.ia¿;:'arrq
'iipos earaeterlstieos d'e En las figuras 617rB Y 9 ae re;:resenta ei:'atro d-iagralra ,J.e ca:'ga Ci.a.r:l-c Ce u::a, red " 'i;na d.etermi-nante La fo::ua d"]- +ieeig.qq-ig-H-{="io li":: Cebeinf'luencia cu.id'ad'osa estudied.a ser ianio 1o Por sol¡re e:- ccstffi rrente en e't,apa de proyetto '.1e Ia centrai" por ejemplo Ia d'enanda Es intu:iti'.¡o que si una máq';ina, para sa"iefaeer i'-":"óna- todo eI d'{a a de ur¡a industria a ciclo pru"ti*uáI;;"-;;;;?""o, cantidad. de energfa mu una carga rnuy a1ta, (;";-;i;.'6) proauce a1 fina.l ccn 1a misma potencia e¡earp1o, álior""t" for ;;ri;;-q;á de una mayor ch,o etapas (ver figudos en traba¡á qG náxima, rina ind.ustríá nanüfacir:.rera a¡:mbrad'o ra ?) o ur: pueblo sin industrias y pár Io tanto sclamente con
pú¡iieo y pártieular (ver fig'
8)
tres casos ia mismacifra Esto quiere decir'que habierrdo invertido en l".os Ia misma potengera.ntízat en maqu-tnaria y ed.ificios d.e Ia central qara por 1o un"*gfa á" ;;"-;á-;il1-u""genera sin eutiargo-,.*n vorios.,no es-i*uat'distinto.y signifiea tanto e1- produeto de la venta ¿á fa energla producid'o enEsto los I casos' X'¿ir Aei fijar un valor distirrto para eI valor puede facilmente e:cP19 La mayor o üenor "bondad. " de un diagrama de earga facior d: "?'91'-.-,13 sarse numerleamente con r- iu"io" "f,]" que'ltauaiemos ectivanente-X-}a oducid.a ef inff do por }a ¡:qlsqlón §ntru la ener con§i-
ibie
s
máxima
tra
palabras, considerando guie }a poteacia media P' = ñ*f"" es J.a "r*, horas eonsfd'e.potencia constante neeesaria para s';miniitrar, du:'ant'e 1as narga se puede faetor eI ;;;;;;-ir-;;;;;i" "8" resultanre del d.iagrama, ued'ia' Fr la Poteraia de definir tanbién co¡no ]a refaciSn entrE la pcteneia U-
;"i*l ," (dÍa, rnesraño) = ffi)
= '%;
^1.
Potenc
ia
?o
tencia
Loo
r.0
0.5
0.,
6L21824
(,
24
18
Horas
319.
n'ig. 7
Diagra,¡aa de carga de
6
inéustrfa a ciclo contlnuo
Horas
Diagrama de carga de ind.ustria ¡uanufaeturera ,.¡t
?o
Potenc
tencla
1.0
I.0
O,5
0.9
0612r824 3fg. I
ia
o
6r21844
Horas
Dlagra,na de aarga de pequeño Puebto sin industriae
I'ig. I
Dlagrarua de cerga de una gran ciudad
IIoras
_ {,Éi -
Poter¡cf a w
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Iar ei*ryLoa áe Ia trtg.
61718
y 9 et feetor áe ea.rg* es d.e O.93pO"l+0,
0"25,
"6) reapeetfv-ancnt,e.
r:eurrír e} eaeo (eoi*dn en c:asf. to.los 1os p'a.arles sl'st'enas eldetrieos)qpe reil extensa Ia u,áqulna haga ¡iarte rle rur g¿.itpo de ee*tx'.'¿Iao r¿ue a..l-Ieeuba:l uurs tu.y §riperiores veJonee tie;¡e áfrg*affia de, §arge -(rer ¡;,;u ejerg:)-,: ffe!. I0) ",r¡"o a J-a lroter:eia de una .máqu.tna. " d.e J"g qg4 y eI df"a En este caso hay' que d.lotfng",:ir eufur* *I 4-{g 1:l . MáX¡ eeto, sraÍra,1,* earsa ggJ3-iLiruIg§-*f**-*ts--gq¡gm p,¡iin, F,¡1r Eo, los d"atos ea¡:i:e,t*rfnbi*os d.e).. d.f,ap;gsria C,e eas"ga de u-r¡a n:d' (rre ffg. lü) aLi.r,entaa¡¡ por tres eentrales ArBrú de l-as euel-es.1a primera üiene ,rrá *,ifá nráqufna, Ja seprrr,:la 2 rcíqu.i:la* y }a tercera taribÍén 2 s/qulnao, pod"g mr¡s d.istf.ngutr entre eI d.fagrama d"e earga ge::eraL (er1;ro factor d.e earga e§tr)tr eJ*i::,plo O.i) V e} ofagrama áe ,:arga de ea*a *e¡¡t:'aI (la crentral A con faetur a.á carga 0.p, 3-a B eor¡ factor,lc üa::Sa 0.T2 y ler Ü r:(tn faetor de earga tgual
Pu.ede
ü"3).
A su L,+z r*l la *entra1. Bp c6n drlrs ;n;il.;e,-rirs4 ;+u*,d.e enpe*i.f i.cs.:"iie eI d.fegrama de cal' gir d.e ead.á grupo. EatOS u-!..t,i"tr::,;,; ¡:O ¿l"e¡:.en ga* tra'Oajer fL.r3'ZO$auents eon l"a of¿*a *arga; nried::las sl -r.ii,i: 8., t:r'aha já 3.f.riiiÜ-ri&ünie d.e baSe por , ej,:rq:IO-. son faetor o.e earga fg = t1"9, '*:. ÉE.,pn 82 t:ra'I:aja t'::: fa¿:tor de cargafc.a$d En La eerrtral C
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*:}:eJ:;"e;
el- ¿t'áx'*¡'t¡ ee l:i;;i;r.
e.¿i-atr:Rtr¡i,i:,.-.1 sti. J.¡,i:,,'Ír)c*r
r:r:nei**rec.o (e-ía,
Ejer4il-e: ttrn gr',:pc ¿e 6r¡ il'&ú" )ire, ;:r*d.nei,d,o {rn ri:x e,fl.o J.J-p .rrt},.to:les c.e kirlh. Esto qulere rl.eefr que hro tz'ataje.Cr: eon ,Li:2 f,aretr.¡r d.á *arge ,j.e {i.5E ,pr"*x,i mad.anente"
EI mlsmo cóxlr]íjl,".i;$ sá e:.1,6,1,á.e.a :r,t:..,::*-l):¿.r,aá,r sldo d"e 5t2üü pürt** tz"al;a ja.ritr E*i.ar,.¿ent* ry.ie iii:.s .hc,t:á"§ áe u-tf..lireef.rín han ?ra,á ,.,-t*e;r,"r, ,Lq: r¡oras o"* **"g* maxiriia, eu h:.6er áe t:1.e,-f,eja.Í i:l.,.? ,:rc:tg$. v_+.riabL,,r¡ üt¡raní.e tc,áO eI eñ,1, el gru§,o l¿ublera p;"odu-cldo [¿_s .il¿;:i .,¡f".li:nes de kiflia" Er d,fa ;
b)
m.
ggEir §egx,m e¿ e.l t¿Bo tL¡n riÉ -:áe ;¡;irrer{^ ¡.,rsuarfo rr!\,rñ*.i- áu-.,,á'"**ii**I-áL pa-ra ;i"Huo***Í3 olñ:-fi;ff eJ. eaeo d.e " ;iffi":*"1*:,,*f^:,.:_i33 pn*n:r.áo IT4+É". áe-"ñ extr.euo-á*-,:.g:
-* ;*ifT3;
l?*:?-i tr-***:*{É*:F3yüi- áü"_iQ{ ;g"i?il*-t'l5í.n,o:;¡: §tffi sÍ'f;i *3*;r*.,*pi:_g*ü;á.3.#.ɧ#ill'il.;-*;ff_,:; "f?, ffi dd;ffi"n[§uͧ*Ti_;_ñ] 3lí",'á:í;ffi."?..,,f *1 ;l m:_i:_:i¡r.ti?S;TH j;F;-*?.ü,,fi rffi'hÍ T"-to* n*ii§o*§ ;*. ii*"i*í*ff funcién ; eer.n *.*:s:d"L :ar f;;#; fnverss: ,;.af.c,f ": eI ffi iffi;: co¡ro co*seeu*nefa r.a terffe¡ ür¿e ee -f*r*aik por e} eosto de prod.ueeréa del ktrdh, mae eI *osto ¿e *¿Áuüit¡"-¿¿"r-*Jl,*I?*r*s gene;reJ"es de ra Em press, rnae las r¿trttdad.en, será tanto'mee *itá Eü"i;o sas beJo es el faE ,,É"gof tor d.e carga
vieeveiua.
En el e&6o que se trate de !r* É'*r4'g!P-É@**, d.ond.e J.a enpresu prod,uetora y d'fstrxbu'fd^ora ti,ene g* temam*am*ntee usueÍ"foe o tambfen un clfente Eue usa ra euergcl? eon ffnar"f,r.{iá;;-;w d.istintaerno serra Jus to que exfBta una ueiJ-a tarlr* *ete:ratnaáa en aaÁé et d.ragraua d.e carg§ general". En este c§É0 eff opor"ttulo srefrr varr.ao tarlfae segün 10s tipos de servlcros lr.''j¿¡fun**u *oi*ilfar.,nomrá** treecfón, e¿ul¿*o, eervreios donráetfcos), ias mss altae eom'ámpoudr.en*o-á iüu-áo* s- vu¿¿t¿'¿ui¿yer¡ coatribuyen .a ex(peo rar el" faetor d.e eurge d.*r d,fa6p.ema _ genstrar.
Far ejeryfo J'os ser"s.l"eic,e Ce lua un rüertu r:ffffifi.iill_Xi: ',er dauente en revautar }a }¡ur¡.ta d.e J.a baj=and., aet e1 f,actor d.e earga. _nosl¡e Es por ro tanto jueto qüe k,r t**ni..ras clue-;ülr.n;;a estos seryicroe seeu mas altaa para eubrfr l"c¡s aerclres gastos **uároÁ¿os a} eoneestonarto qr,e d'ebe haeer fuertes-fnv+re¿c¡uáa p*rá teaer ru p"l""oia fnstar_ad,a apta a ff;íl[-*"furffffi;S.-§Xlfáár1;-'**,**. que por ssr ,re brr*ve a,**ciio, on
;*=*#
,
-?',T^
Alco::trarfoloseoneumtcoreggefc.lqqqr¿otTiz,pc,rte}lerunft¿ertecoaen los picoa' debe Eer fa §L¡Eo y ¡,o*, nrJir voreeidos eon tarifas aas Ueia§, Las industrias
d.e etelq-gceb:fn'ug,
I"tt
reducidas
d'e si nc e§ gue tengan Ia cosveaieneia ratry especfales J.as que 8Ü7'au- de tarifas
"
y Ia d.istribuefón óe }a Las eu§resas ryle tfenen a sir eargo la produceldn aieryre mas §u meJora.r de tratar ;;;rsf;-;r;;-; ; inrerés evfá*nie en ttrelL.enart' Las p'untas mas bajas d'e1 de d.iagrama de earga generatr- t¡"atan¿o d.e il;ñu,3 yoe "coitai" lrn pieos áeI m¿sao $ara 1ogtr&r un r¡ayor feeior carga.
§e pued.e alcan¿ar resuJ.tad.oe favorables; en lae hc¡ras noeturnag 1.-B.ed.ueier¡do las talrifas para La energfa eOns'.rmf.áa tagto eI eonsupo en las bofavoreeieoAo eo-áryi*á i #src:im¡ye*áo pry Lograndes eoaeu'm1dores d'e enel ras diurÍas. fcpeifai$ánte lae in¿ustitae, ón üesplazar una parte ¿eI u* ventajá ;?; ;ié-t.I*a, prr"Aen eseontr*, eI coeto d'e }a *rageradanente trabajo en las aoehes si es qr¿e no ar¡menta es lnte energla d'e por concepto gasto del mano de obra y ;;;-*;";¿¿3" resante. espeeia§e r*quiere en este eaao el uso d.e d'os uoeci'ldores o áls3roeitivos i.t pá"" controlar eL esnsuroo en L*s horas lsdfea'las" eentraLl'zad'oe) 2.-Deseoneetando automaticameute (,'.:ün eorsan'1os a dLetanefa los calentad'g por ejerylo eiertas cergas no ind.Íspeneebl-eJ - *o*o eerfan clurante a" ug,ru-- dr¡rante 1.as horas di'urnae ü por 1o menog ;;;;ié";;;;* La d'esdoblar regufgrg 8e siete$a eete i;; ñ;;-áá-p,¡nta. Para reali¿ar párrrti"-1a-aetuacidr áu aliuentaeirin tnterna de ro" *¿iii"-r"l"L" d'e 1-o1 eal:g d.e Ios uando§ a d.istaneta soLaaente sobre los lnterrtrptores espeeJ'a1ea de alta tad.ores. ta orden de nanfobra se ef,eetúa eon aeñaLesd'esd'e un centro d'e frecueneia enviados en la misua red cle alfuentaeién control ea Ia ciudad..
Ii rf"
e
)
Dlagraluag d.e carga semaryl]., natrryI y anua]ea eI eapftulo VIr, para der Ad.ernás d.eJ- d.fagrama d.e earga d.iarLa uenelorzado ver tos ffues se eupJ-ea eI d.lagrama de earga sema,al, Éen§ual o antpl'(
figr:ras I1r12r13)
se nota Ia Logicauente en e} dilefapa dq e+rga segg+a*.de1'eonsumtc'or o Y doulngos' preseircta ael eona
aslgoesufaetordecargaegmenord.elfaetordecargadiarlo. deL faEtor d'e carga §euanaL EI faetor d.e cargg anl€! es aun mas reductd.o lnf:e y uá*í"-po" ru presex'tia d'q üfas ferlados ñr-;;;;zün áñ ded'e La y sobre todo pr¡r uf-áiá*io d.e1 eontfmro creelmiento sem¿inales
mand.a
en el- cureo de loe &e§e§ '
por ejeryIo en una red^ erbenea C.e serviiio púUl¿co con aLirientaeióa ot"*"io" partlcuLar** y u las industrias pod'emos eneont'rar: o.T Un faetor d.e eer6p cliarfa o.b) Un faetcr áe carga §eflarrs':L 0.64 Un faetor ri.e er.irga mensua'} CI.60 Ur¿ faetor d.e e*trga anu"al
Foüenefa y¿
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24
26
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Dfas
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200
]80 I60 r4.o
120 100 80 60
f: a.
14
24 Horas I8 de carga ¡rara eI esttrdio d.e un nl¡evo 12
6
o
DesarrolLo 'd.el d5.agre^ma E 5gUgs!9-g9-e33!r3I: -------a) uiagnana de carga actual b)' Diagrama de carga a tr a pueeta en sernicio cle }a central, (+ unot más tarile d.el actudl) de carga ? añqs nás tanGe del dfagraoa actua} e) -' Dfaerg.na (rtiiito p.ñ9 en 6r euar'a]'eánza tra potenci"a de ta, centra} pnoYectada) ff,
=
Beserva,
existente en Ia
fe*i:¿¿ {i1:i& so he"ee
a P = Df,ferencfa de potencfa a
eubrtrrs@ con
Ia
+I
pro¡recto§
nueva central' proyectada'
d.) Factor de PLan'i;a
p_ro¡-eclo ,1e r¡na eerntral, aea e}}a Ia prlmera d'e La red o sl4ll,eme4te qnáa.rltleva eeiits'e} de un niatesEe ya exfstente, se -w r"1"; *-üeg uriJ ér- ái.e#?r+ gg.+sq6?' gg3peq.'{ cuaud.o se estudfa
ro referent
Ftres
eI
años mas tard.e d.e1 aÍio
¿*eryP
,e,e-.q?qq}r}v+s} -Aé¿fr
en
= Por ejeqrlo
kg
se xrl.eiisa entre en serwiqlq) -le--qS-re
Eeto porqree se urpoáe ia eentral d"e-oe sw¿tnietrer Ia energfa por Lo ueux* áá" o trás años (á veees , - 10 añoo) autes rlu:,e eI increuento"vegetatLvq por aumento de La poblaeídn y por aumento ,ÍeL eonsumo espee{fi"eorob}igue a reeurcfr a otra imr¡ts pará et¡rlr ta demart*a. Asf eÉ §e determl'na Ia potencfa. d.e J.a ceutral a proye*+"4:rÉe.
-30debid.o a que, pera comp]-etar eJ- proyeeto de.una central se reguiere geralmente mas d.e ,ur: año y pera su construceidn se neeesita qutáas unos 2 ó 3 años, eJ- dtágrana aá carga d.ebe ser extrapolad.o ¡aetu á-;-i-r*s mag tard.e del dlagraüa escogÍd.o como baee deI estud.Ío.
Besulta que (ver
J"a
ftg,
J-4):
J-) En er momento d.e fnieLar eI proyecto de Ia central exiete en Ia red. una reserva para eubrir el lncremento vegetatlvo d.e la d.emanda d.uran te Ios años que faLtan hasta la puesta en uarcba d.e La central.
2)
aaemás de la reserva ¡nenefonad.a debe exlstir una reserva d.e potencfa para Ia puesta fuera d.e servlclo d.e un grupo (por Lo menos ló ¿e mayor potencia d.e la red) por razones d.e uanuteácfda perfod.ica o Lnpre
vistos.
3) En eL.mouento d.e entrar en servlcio Ia nueva central, ra potencia eeta últfma recien erpieza a utilÍzarse,
d.e
A consecueneÍa de las consid.eracl.ones hechas, se nota que exfstirá slem d.e la potencLa fnstalad.a y el valor G La poteneia r¡áxiua d,e Ia d,euand.a. La diferenela es d.ada por La suma d.e un factor que vs d,isnlauyendo en eI transcr:rso d.e los años mas un faetor aproxlnad.anente constante (Ia ttreserya" de máqulaas). Debido a las exlstenclas d.e estas d.effuLetones podemos mencionarrad.emás del fáctor d.e carga ttf"" utlLizad,o para caracterizar los d.iagranas d.e carga de una red. o d.e una central, otro factor d.fcho factor de planta: ¡lf lr.
pre una d.lfereneia entre el varor
p
^E
'p
= il:Ti-
-
donde P1 es 1a potenela lnstarad.a (suroa d.e 1a potencia d.e placa d.iferentes grupos de 1as pJ-antas o d.er conJr:ato d.e plantasJ.
d.e
los
Las consld'eraeiones sin embargo no son suficLentes para aclarar totalmente las caracterfsticas d.e La instal-acfén en er caso que se trate de central-es hidráuIfcas. Como veremos ueJor mas adelanterlos caud.ales los rlos no son constantes en eI curso áeL año y las fnstaLaefones hfd.edroeréetrieas se próyectan normar¡aente - por ,"áorr"r ;;;;d;i;;!"I- p*ru y1 g1laar que no. es eL mfnturo absgruto. Ási que en aao nay perlodos en qu@erar "r "urso el tida qu pátár,cfá *í*ir,á; ,* srrLta que la central d.ebe ser earacterLzad.a, ad.euáE que por su poteneiá ir_rstalad?, p?I Ia potencra garantfzada (o firrne) qu" puuáu entrffi eI perÍodo hldrologica¡oenteGE-Eerj-áToiable ¿ei año áurante * -rfotro de,3t l+ ó 6 horas segufdas, segun ras normas que rigen en los d.lstfntos pa].se§. Es obvio que ntentras casi tod.as las centrales hldráulfeas presentan es ta d.ifereneLa entre Ia potencta instalad.a "p, "r y la potencta garantfzñ' -d.a "Pu"r en las centrales tér:nicas Ia "p1t, cán la [puñ. En requmen tendremos
"áfí"í¿"
.-
factor de carga
-c. H'F
D P
E
Pmax
m
h
P
Inax
factor de Planta
duració;r de
Ia utilización
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(d.farmesraño)
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Ujl.tILLi)ü\'!
DIAGIüqUAS
TI?IC0§
HTDROELECI:RIÜA
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DE L¿\ trFrÜniiÜCi0if DE miEñGlA
II§'TERC O].I}d{
IÜ;\i;S Y
üOi"{PM{ §JiC ICIT t:
Dffi, D!Í'LUJ* F0P' I'mDtr0 DE
RESEIT'fCTRIOS
de carga' eJ" sfgaifica'1o ¿e1 d'lagrama En eL eapftrflo aaterlor heiaoq ex,¡ltead.o util-Lzacion Ia d'e 'y-A* fu duraelrin Asl ai",no bernos habLado d.et faeto;-;;-;";g. d.e una cierta Potencla ' de sobre I'a exlstenela de los diagrarnas que traEg necesario ahora Llauar Ia atencÍdn centraLes hic'4ílieas carga propLos ¿e'caáa cqntrai, **piáli-i'."ie-de en 1os rfos ' *euu'-d'iápónib1e clet baJan con eL f,ln de uttLl"zar ta total¿dad 'dña +u.enoa hfdrogrártee t¡arlan d'e zona a zo'M' que pl§ Los iLlagramas de los ea.udalee d.e á;-i;; eon¿fóione; uetereclógieao y d.e pals a pals y depend.en, *aeaü-s; go i"t flguras L5tL6rL7 se repre6entan * den ser d.istlntas de r¡n año a otr].' guno8d.tagqaznasirpi"á'a"aurrojá;"@d.átresregio4esd'1sd'os d.e cuencas tintae de las cr:ares una es propf.a áffi-euenca anñffi'y
ei:tro
peaE.
que Loo d'ef1uJos no sÜrre§pondsr exánen d.e los trea casoa resu:-ta evidente 1a nisma gue eÉ practlcamente a los dlagrarnes de earga d.e La d;;.d"';;""*r, constante todo el- año' no pod'rá basarse sólo ua slsteea de generaclón exclueljramente hld:roe].detrieo sln df'sponer de d'tspo' r{oa los de en eentrales gue utLLizaa toda o *t-pá"i" ung'an 1u"áár*t)-t:-t1$rfa sittvos d.e regulaeión porquu ur, "iÁrtia:nouento* bá acurm¡Larl"a por fa i"q;CIr§ibfl"ld'ád' áe sobrante de energfa (que su ¿e*peráJ e1a
&I
tu*la iálti-i-Í;;-;ffi;;*ró" u¡fr Jo forua eréetrláa) y-*n otroe ,*;'ffi;; p"'" 3,os-9auda}ee áofa'náiá ciente. Es vedd ee fiy:f{a dimensiona, f* ouot**fUn aprovechámierrto máxluao de Ia nf¡oos d.el rlo¡ garantizaud.o por eon§o*uer¡ela resuJ'tarfa urp peelma utilieentraL d.urante Br7& boraE Aef ááá; ein e¡obargo ,á"i¿" ¿*1 potencial hldroeléetrieo iie Ia cüer1c&¡ tneufl
:
I,aa solücloues d'et probleüE 60rr varias:
entre redes ál¡oentaáaÉ por centrales hi L)' Dond.e caudaLés ¿* *E""áB 9or caraeterÍsticasdroeléctricas gue aprbvéelian .Los en párte, uflo con otrorl'oe hldrológieas uuy dlstlntae aei que se coryensa ¡
es poelbS.e
2) 3)
se replL%en enLaees
e hid'ráuLlcas'La§ cen Se establecen sletemgs illx-bos con eentrales'tdrrllca d'e estlqie d'e perlod'ob err;Ios: rratee rerercas funclonar¿o I¿iá"r;i;gr;;ión :. Los rlos. d'e los rfoe l4rortantes olras hidrdutÍüeer los f'qn1tlartifletal"es' ae.unulandnr"lr-iou.iá;?;á;;- d.e a.¡enldas, cón' refireoamie:rt'c¡
Se modiffcan, eor
3l+
a 100 80
\
/
I
/
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60
\ 40
\
20
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o E
Ffg.
L'
TMAM.J tfpico
Díag?a^raa
JA§O eaudales
de
de
ND un rfo
Meses de
Ia costa peruana.
a 100
/\ I
80
\
/
60
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I
\
I
40.
\
/
20
0 E
Fig.
1.6
FUAM¡I Diagra^na
tfpico
de
¿I A S O.N
D
oaudales de un
rfo
Meses de
Ios A1pes europeos. (centro rle Europa)
a
I00 80 60
40 2A
0
ETMAM
Fig, }7 Diagrana tfpfco
t J A§ de caud.ales
0 N D Meses de un rfo del §ur europeo"
-35grand-es c?ntid.ades de agua que se deseargarán nas tarde en estiaje' Esta solueión sln d-u.da nr;y' cosi;osa, es oin enbargc áe gran utlliCad y se ju-stl fica en muchos easos porque rápresenta una utilizacidn muJ-tlple d.el ag',:a. .En efeeto, la eg,rieu]t.,ra aprovecha de Ia reg:*Iarf zaelón del eaudal d.el rlo d.r.irante tod.ó el.año y se togra cultivar áreas d.e terreno mucho Erayores qlie d.e otro nodo quedarlan árfdas por falta de ag',la dr.lránte largos me
ses de estiaje
No
to
mas esca.§a frente a} sei¡dend.e1 agu.a de aveaprovechatrien-to h',r¡oanidad.rimpone'r;.n mejor
iíltimo bI problema d.el agua potablerr sieryre er
nidas.
la
En la zona d.e Ja costa d.eI Perú, eualquier proyeeto hidroeléetrico d.eberla siempre ser consid.erado bajo eJ. triple aspecto penciona.dc para l}egar a una so lución econor,lcamenÉ,e co:'reeta ba jo toCo pi.rnto d.e v'¿sta. ,
i''
Ia fig. lE, que'répresenta ei lntegral d.e un rfori-g* ind.ica: :
En
d.i,agra:¡a
teorico y tlpicc
d.e
Ia utillzación
...
La parte r¡A'r de enLrgíá. con-rÍnua; Ia parte "Bli'de energla dÍseontinuaQile¡gÉa eias aI aporte "B'4" ¿e''Ia energla diácontinua '"C" (82 = Q) deseargada de }os térrieo, se ba transreservorios de aeun'¿feción C.e agua'y aI eventuai apor-üe forrned.o en energfá ccntfnua (rl +'ee * térmica); fu parte "D" Ere, gue por su corta y aLeatoria dureclinrl.prueae uiilizarse en indu-strias a cielo estacio aal para aliuentar cald.eras:*íé*:"i*u" c eava lnstalaciones de boabeo o en s[ p"r*ii*uriar'1os reserúorio* á= aci.rnuJ-aci3n, sienpre que 1.as náqulnas y laE obras civllesi>de 1á eentral' sean ril-nensio':rade,s para reeibirla..
por ú1tim,¡,
:n4y r:na bqe:rgfultrgrr e!f,e¡ lor ccrresponder a ceudaLes d.enasildg qg vad.os, co::-agü.as á menud.J ri'üy turti.as d.e nu,y eorta duraeión, no e§ eeonomieal
La tendencra mirnd.ial- es
Ia
de proyectar
las instalaeiones hidroeléetrlcaa
pa-
tsia
?p9
d.e energía d.iscontinr:a que puede oer.t¡pqdformada en energla eontinua depende d.e la' capaei en kWh deI volumen d.ad. d.e aeumulación.d.e J-os feservoiios o sea del =qr:.ivalente util de1 reservorio.
teneia d.e 1as centrales térndcas de integraeión. La cantidad.
.:
v x h = ---f,u-
(xwrr) n Resulta aproxiuadauente: donde tth" representa Ia ealda neta aproveehable medid,a en metros. .
En un sistema completo, constitufdo por centrales térmicas ehidroetráctricas que trabajan en paralelo allmentando regiones, eiudades, ind.ustrias de toda clase, los dlagrarnas d.e csrga+ tfpicOs. dlarios y semanales d.ependen de ]as earacterls tica.s funcionales' d.e cad-a instaláción.
las figuras 1)r2o y 21 se vuelve a fnrlfear tres d.iagramas diarLos tlpJ.cos d.e Lnstalaeiones hidroeléctricas; eJ- primero para servicio de base, eI segug d.o para pr:ntas y el tercero previsto para serviclos mixtos"
En
La capacid.ad. de aer¡mulación d-e los reservorios d.Íarios_ pued.e va.riar segun los volume{¡ d"e agua que dlseasoÉ desd.e Ia cuarta pq{q.e hasta 1@
-36Potencia 6l
/o
100
r
A§OIT
D
llesee
Fig. 18 liggfggg_liplgg_ge _la Bllllzacidn iinresrar de un rfo. __ -_::_-_;_;:r___A Energfa contfnua. 31 Energfa discontfnua transformada en contfnua. B2 EnergÍa de fntegracidn con reservorlos. B5 EnergÍa de lntegracldn téruica. e Energfa diseontfnua. D Energfa secundarla de corta duraelón para lnduatr!.a8 egtaelonBlss. E Enorgfa no airrovechable.
-37' ?o
tenci.a
1"0
0.5
curre en un d.fa d.e un perfod"o
Ae-ffi o o
r.:5.
tr9
24 Horas t2 18 Diagrama tfpico diarlo de carga de una eentral de base"
Poter¡cia
I.O
Para }a corryensaeión semanal (aiagrama tfpieo en Ia figr:ra L[), Ia capacldad. deJ. reservo rio- de acunulación pued.e sel casi ig:uaI o poco mayor d.e1 vo}ímen correspondiente aI cau d.aI promed.lo d.larto en Perlol d.o de estiaje.
Sin embargo haY autores
que
eonsideran suficiente, Para d. reservorio diario, una caPac1 d.ad d.e acimulaclón equivalente a tro.trI Ett y para eI reser vorio' semanal "o.16 Ett, d.ondE trErr promed.io
0.5
eB
la
prod.ucción
d.iaria de energfa g
Ia
.a prod.ucción anual-.
-L 365
¿"
En redes lnterconeetadas, don
06L218
24
Horas de carga
3:=-. 20 Diagrama tÍpico diario de r¡na central de punta. Po
tencia
0.5
3:9"
2L
06L218 Diagrana tfpico diario de servÍcio mlxto.
existen centrales d.e
libre sin reservorio
24
Horas de carga
toma d.e acu¡rt
lacién y'otras con lagunas d-6 regulación estacional, se rg d.ucen ].as necesid.ades d.e los reservórlos semanales y d.fa -
rios.
r.o
0
d.e
CAFiTUIÜ
DETER¡,II1{ACICII{ DET,
ffi
prr. FuruHo tn¡tqño y tAs cAEAcffiRIsfICAs §ffiVrCIO DE IA IIIIEUA
Tru\i'IBAf,
La eonstrucción
d.eJ- d'tagresa d.e earga futuro, pare J.a f,eeha finaL d,e pJ.ega ubi nüeva ceitxal, fáefr át'1", crf,Í'v.as ea.raeterlstfeas deT d'lagrana de earga para añ,os sueesLvos "ut¿L ¡uautfenen La forua fnfclal y ced.a pu:rto ar:menta proporeionalmente ar ineremento poreent".¡al eseogld.o (iá* i*y** e:qperlmentares indican un crecfatento alredeor de I - ro anñai .;l;#dio pura el $ Perú) ' En este caso, touand.o eo¡ro bage J.a cur.¡a lnfeial, se trazan facil¡aente las ewvas eueesLvas hasta Llegar a3. año consfd.erad.o.
lizacldn
d.e
la
sl por razones amblental qs, o d.e planeaulento a nl-ve] irscfona]. d,e1 deerarrbllo fndustrtal, las eu.rvas d.e los d.lagrauas d.e earga eará*terisii"*" p*ra años euceslvos no se despla¿s¡ proporelonal-aente y,r"il"t sus rornas-i;"áiii*;;i;"d.i factor d'e earga) habrá que elaborar La eurva final tenf.end.o en euenta tod.os lss faetores posfbles, taJ. eomo e:. fnereuento d.e r" T; !.a earga Sol*, er. r.nere¡rento de *rro;i; ;; il";i;; "u=á"-*í"-r*;';i;;;;;;;; 1";;l*l*y*r*"r.ados, en verano e invterno etc"
el diagrama flnal, se d.ispondrán las eurvas, inicfal y final - en un rínteo plano cón el fin d.á estudlÁrlas para determinar Ia poteneia y J.as iaraeterlsticas d.e los grryoE. Despuds d,e encoatrar
[ratamos d'e anallzar r¡n-fáeil eJerpJ"o reFr€§entad.o en la fLg. p2. Existe u,L€r centraL btdráútca eon ¿os grupós áe 25 lro¿ ca¿a uno, ealaees d.e cubrlr Ia d.e¡aand.a de la red. hasta 50 I\$i con un faetor de carga-i"=-ó;6.--LoJ an" g,upo§ trabajan repartfend.ose La carga. Coo la d'ebfrla anticipeiclón (r:aos 3 - 4 años antes de aLcanzar I'4[f) se prepara eJ. próyeeto d.e'Ia pueva futura central.
ra poteneta e
5o
Er erecimfento d.e -la d.euanda ee ta1 que, d.espuée d.e ur¡os años d.e .rlegar a !0 Ia potencl"a náxtma necesaria en t? ;"d ;;;á-¿e roo Ir&ÍTeon r:n ¡dnt¡ro d.e 6o en I{t[ las horas nocturnas. I/l$f,
Resulta prtmeramente que La nueva centr.ar d.eberá ser dfmeas{onad.a para 50 }&f . para def:#ffi"i":":lllli§?il,1Í3';:'i,T;.*-:3ffI"de-drsrlnt;;-;;;;;,;s,
t.-
extstenre sea hidráuIrca y no_lensa posrbf}1d.ed. :y:::::Í:_qy: ::}i*r. dg au¡rentar Ia teryrg:fu que ya está entregand.o a Ia re@
préver Ia centrar. ¿e rin soro ¿o gru* *1,,}i.,::íg: ma:-u"o"ó*r"áj ::^r::t,:y:1q",-se.pued.e á"':ó-¡nq ;;; de -;'; ;;;;;lBiIstrc,s eentrar de be,se. H:^j:?l11:iin ".i il,o="dÉil*ffii á i ; i? ;;; -i;i lI; Tí":? :::á. ?ff l'.:_f de i i ":1o1 !á,;; srupos- eyistente; *;ir;;;-;;;;"; ;i;;-";#; :1 *"::_11:pr_Xg rá en servleió sóto poc"á-nlr#-"r-áf;: Ifas ad'eLante, uantenl-endo sterrpre eus earaeterfstfcas de eeutraL de y a J'a vez que Ia d.erand.a 1o requiere, entrará á" seryfel.o tamblen Bunta eI aegun d.o grr:po existente aleanzand.o ,l rroai 1a repartt_i¿; ;;;;_;;;;ü guxa 2J"
;; kE
-40-
{-;;;;J" G4})U
¿ ó¿t.GÁ
cle sp
"7
u'6s
af,,os
"
t{vJ
exfstente
CI6121824 Ffg" 22 }ete¡mfnaeldn deL te^maño de una nr,tieva centtratr.
Ho¡'as
2'-
con el fii: de ':,e;*r.J-*i'¡a¿" J-ee gerstors ue lnst*.la¿g-,ín ee ]r-rr¡ grilar¡s y uejo:"ar.J"r: fLexibirÍ'1*d' dei seivf(rioy se pu.erJe repart,i.z" -l-a potencia c1e 5o trv&ü ea d.os grupos d.e ?5 Ml,i con r:ar.eci-,erÍotieas d.e centraj- ,.je bese, traúa¡anao Ia mfsma lar"te r:el diagra:iia d.e carga ya iaeneionac.o ant,erir¡¿ziente" orrí-*i
3.-
En
eI
caso qrre J-a eentral hfd.s'áuLfc& exlritent*
t
Cl-ene]-a. Duede séilconveniente ser er'|n\¡Ér.r' prever urla ilueva , pued.á
central ;;;*;A "*á**i"u rJrente g:H:r,.1-.?5_Sl_fnstal"ados en fechas sueeslvas, que tra6 _ " ..e4 y\¿& uüri¡¿+r¿u, r¡ *rrcro, ü¿ (]'IEIJOr¿I *r % á*tá-air¡,orrr s§UA 15 ---,@ ^ hla r!É F+^ ori. ^^* e6c3uo, se_podrá pr*yecrar:"¿:ie er¡rtrar uv¡¿ pE c,¡ir */E :*:.H I13:_"1T_::"^-y^.::*1} para modurar.el cáud.a:. al en r.as dlstin I f::ñ::"1':servorfos tas horas d.eL dfa. lver ftg. p&) "uio"'¿*"ead.o Dlrectivas generales
f:-l*u"
ad'elantar
¿vE.
[r"
un general se dl.spone rie ]os sigulenüea tipos de e**tra
Hi*rár.ulf.eas de toua d"freeta;
htdráuli*as d.e arta o ned.ia eefd.a eon resex*¡orÍo o anuar; eentral télrntea de vapory;;;#-i;;;*iIJ a" g*". Ea cemos presente que si"enrpre es convenrente aSrroveehsr ar má*.r:o ;i *1e;*;.o'usd, er eremento motor'mae barato por cuanto f;npllca gartCIs-ufnr*[,; ü ixprotacfón.
dfarfo,
semanal"
En l"fnea d'e máxima, la gqnlqaI de tg&iqruqgglg_tnqbgjará foraosa¡¿ente en d91 d.lagraua A*- e +9 te eJ. ague (o sea energfa) no al:¡aeenable, ,
ra
b¿r
).¡
Vn¡l
Diagráma final
lCO
§N
§iti**x
N
N.ir\i§ñ §..'r\\..'§.,..,..
,.
.f --'...
earga inlelal del nuevo grupo ¡1Lleva e
Fie"
25
Deterrn.lnaci'64 de tras
24
18
L2
6
o
entral
Honas
central" earacterfsticas de una trueva (para base)
{i\ GrJ
2
,tr{ro
rT\ I
f-a...
cr{ I I
nuevo
central i
e U
o
Fig.
24
Determinaci.6n
L2
e
18
Horas
24
central Ias caracterfsiicas de una nueva (para punta) ,
d'e
*4:-
-ri..l.:; i:-l-
F,l
...:r¡:. -'=, ...:'.1: "
;idr f:iii::,'r:, lr..ii iI¿.,,3' !:','j.:rtíi
,-:1-.i-.1';"
,-..:-..:
,.- , :... i.:., - -,.: '-r.,. ,--, tt:,-.r:'{!r;5*:'I:LIi:,.;,
.-i. 1:,: ,;t.-..; .'"",'. 1,,...: : '..,;., .')
'.
'j
.-rli:j'-.:,:.,.:i¡.t"
-h:tAPi:'lii.L0
cosf'o rE PH*wetrffit ffi4
lÁ
Ellffi.sl:¡. E[,Et1t1ÍCA
prod'uaef'd:¡ rle ia e:err¿:;fa r"l'ici;z';l!'sa 'ls'bá e'¡¡:rrt'f '¿uifdo gulentes fa*t*ries fi,rnd.amentalea :
E1 *osto de
Ia
BTT?1.f]Jffi"
por los si-
'¿si¡§ ',tr*.ir ;s-:-'.r.*er-:;icm tJu.e crJ:rÁátltr.ryea los ga§gaatos "sar§.abl.es (ven ua* *ü.e.r.*n:b*) d.a l"a eeniraL que qe qtrieze aauaLes conetitufd.os por prcyeetar, se determlslan }"os gas*os tlrt*Les efeetLi¡se ur.e.parte ffja rrqg"" ¡¡ po¡. u::a parte'rer5'"able n'ü,rgo' qu* d"epend.e de l-a l-a e$er'gfa Éenerad.al práó'uiáamente los ,gÉistús varlabj.ee estdn represented.oe caei unl áa*"rrte por eJ- preclo.,áe1 eombus'r,it¡"e o $e& §o;¡ ñeaSrrecfabiep eon relaclón A J.cs gastos fi.joe p:.ra tiñt eeofryl hf:;-.:,'ír,;if.ea"
Itr¡ base'e
los vaLores eeeogfú.as
tos fijoo y lor
Conr¡efend.c,, poi Aed.lo deJ. df"agqezs,E ,i.* sargsl, Ia *entfd.a* {e eaergfa pued-e pr,raueir en eL mjs¡¡o Sicrfud.o, :ae ¡Xed'*ee eI *'¡sto "Ct'de} Hfih"
%* +
"8"
gu,e §e
Gva
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A:ial.faanbs brevánen*,e 1,*:¡ p:"i:ref-irales i"a"a+'ure6 r¿rrf; lnt+ls'vien*ír en dei preef.o"
Ia
f,oranclón
á.¿*B,qg?q_1fuw"¿ig§-lq_s",tss§s j{=f¿s?#*}tr{:}ls&ffi " ).) §ervi.eto d.eL eapital iyxrc;'v-il.izad.o, o i;:!¿r. trsrrur!*raetdn d^eJ- eapttalyamor tizacÍ,én ctel capitaJ-. 2) Cargaa tritrr:.laria$, s*Brtro;:; y gastr¡s x"e.i-r¡-¡lvü§ a Ia concesidn.
3) eastos CeI persorial áe *p,*:iaef.,5rr
:IneJ-iry*ud.t¡ l.,c¡s
bíe:lrieos
y d.ireetLvos,
derechos para el" u.eo d.r:L a6r¿a¡ r:l;e.
)*) Ca.etos de aanutenefc'rit il'x"*rlo"ú"tnotdn Crr* l*,re fnotal-aeioneso
4,1 §ervfcfo d.e} canite¡]" i-iu.uc,vl)"f.¿md.* al §¡!e'ge§Sg-d.eEüno*-y E*.:i,{¿e.irt¡¡¡ *--*-:-:*-E.-§¡¡¡Ettu.q.:r
c.r* aeeto;res inclu¡'end-o L.os fntere sen pe.olvos clurante eJ, perfodo d,.e eun,sbe'uccf,rín. Varlan mueho sE grír¡ Ia ley de }a c¡fr*rta y l-e'deurstl§.¿t d.e ]os eapttaleo: La " Xey eláetrf ee d.eL pe¡;"ú admfte u¡ l:¡teréa entre e} I L/2 É y e} 1"2 % (€* prfner "¡aLo:l' para protiu.flel.onr:a sr:perloree a 5O mllJ"ones d.e kllh an:uales).
--t-
b)
.
@or_ti-*r.J,¡*!1,- fr.r,i-a faf,'tiotria,u,"rlu.*tü$n d.* bfe:¡eo (y por 1o tanto tam'l¡ten Ia j.lidu.strj-¡: e}éetriea''c3¡"'e ¡:"od'uee'Hfh) d"ebe eonstltuÍr un fonáo de amoruf,zaeián e,on etr jlir¡ d¿e est¿:'bJ-*oeL" rrna re6*rva apta a renovar l-a Pla.nLe en ef mosento qr.re d*tn, e,¡n eI pa6ar de loe añoe, se ha vrreltor i.rintlLLzable" Acl"aremos eI e*rieep'f;o eon u:r ejernil[;r" üna soeieded. eon capitaL aee*or¡ax"f.o iLo v'erLor 0rAri f"nstr¡La üna cer¡* tral. Calcu-lenrlc¡ ur.¡ Ínter'ís cel" l.ü '/,, d,eJ- eapfta,l" eomrr rrtflld.ad. anual y supcnie:rdo qrre na 'rri*a ¡neáfa cte La rmqur.fnarla §ea lO años, a]. eabr¡ d.e estoo, -i[,am p*rnronÉ.§ El.r.e hdrr. i.nverticlc¡ ettr d.fnero y han
recibid.o el t'Att,
ar,,iÉr-, -Earr.,irár¿ en Eus rxános 10 veces e} l-üi rie es deeÍr poeo mas d.eJ. r;r:.piaaL fr¿vertid.o. Desde este momento 'rA" ha desaparecid.o por vejez; er caprtar-ista ,¡n cuentra como sf hubiera tenid.o un eapilal inmoviltzad.o sr.n frutocüü ,r;: rante 10 años.
Lü
/t
si
en lugar de haber .qido 10 años ra vid.a d.e Ia maquinarla de 20 años (caso way carváa en ra industria, rá Jitr""tó" huJ.¡iere *i *-J**r*,r; cbo, mejor porque ar- cabo d.e estos, el capitalista se encuentra *on eli eapital- red.oblad.o (no contand.o los interÉses eoupu,eÉtosi, p"ro ürui*" --;;;i d.o en real"id.ad, d.esapareeido el caprtaJ., resr-.lta ;p" d.e su capital ha sid.o deJ" 5 y "i-fid;á; /, "á aui'fO-[.De aqui La necesfd.ad. de esitableeer r¿n fond.o d.e amortizaclón. La dfft cultad es Ia determr.nactdn d.e un factor correcto d.e amortización, Iñ plazo d.e¡rasfad.o logr.eauente eL producto; ,n plazo d.ema siado largo deJa"?Itg-eneartsce ftcticia ra ut¿:-i¿aa caLcuLaaá. En r.a industr¿a elñ trf ca Ios d.atos estad.fsticc¡s de Ia d.uracitín de ].as- d.fferentE" B-"t-; d'e La fnstalacidn ayudan a d.eter:rinar los po"*ur.i"¡"s correcto§. Logl"camente en J-os _cáIc-r:Ige roas de-lgsglgg ee puede fÍJar, por caCa parte de Ia a" urortrrá"il"Iáir*nIiuo las d.uraciones mas aLtas a Las obras cfv.ires d.e ras centrales htd,ro_ eLéctrleas (por eJeuplo 5o - go año;);-;;il;.; altos pa ra edlficios o para transforaad.ore" "Ji*tt"*er¡te (á: lo añosj y ras d.uracioneE *wqv*v¿¿\ "mas cortas a ciertas máqufnas téreicas (aO-a: aáoá).-sin embargo, para cárcuros oreliminares etqri-tfica4qsrse pueden adop_ tar valoruu pro*"u izaelones ¿"-iÉ anuar para centrales hidrául¿cas y .eL 56 á"uáiril-;;;;;"i_"'rE_r_ ea§. d'-o
rns
4.2
Cargag trib_ritaqi&s, ete.
La incidencj.a de los im¡:.ueatos a la p:"od,r:ccidn, por ser mfnirua, no tiene en cuenta en los cálcul.os upruii*nooo. -
A.3
se
de operación (o d.e ejecicio) rncluyen, como hemoo espeeificad.o, los sueldos, Ias hemajnientas, Ios enseres, d.erechos para eI uso deI agua, etc. 30n segun ertipo de rnstalacÍdn, sier¡do nas caros para pr-ant;.varlables ;dñJul.--s" pr"de utilizar un faetor crel t*E pu"u *'*r,i;ri;;;iLiüi."""y /, *"i a_3 $ para centrales tdr:riieae. Gastos-
A.! "@¿re+oyFcr.dg
Incluyen eI remplazo per,lod"ieo de Ias piezas desgastaclas, Ia pi*tui:.ir., 1as reparaciones de r-a naquinaria y de res o-¡ras civir-es.
Deberfan fntervenir sol_anente a partir Cei se3i-.rr,Lo o tercer año ejercieio alcanzand.o un 2 $ anual
los fijc;s "ro" G - 5/,),21u:tg? (ol,),3 (r d'e, 'r¡al-or d.e ra in;talación La
suma d.e
¿rnuelgs x-::¿rii:r-i.*c:
de
i;i:jo§ri}¿u, (B _
- :.ki,-l-(liri-,,;.*,'., cii¡.as eit:.e i,r ..l[), LrjL
(en.er- :¿i: := :;:-:;.,.'iJS irioiá,¡i.rrusJy er L9 /o (en e.L cas; de cerjtre).rl= f;:.-..r'.--,.- -=-r.; ,:icar:.zend.'.r i:¡.¡stu elzo /o para ceat:,¿:il*s üiesei.
* +)).
l9q tas!a'igiil§=3* gaetos anuales fljos, Res-¿l-ta i.:rBrescind-fble, para caieular }i:s eosto espeelfico de las instalaeiones' toFtos especlffcos
de.
+onoeer
eI
para plantae tdffigeag es relativamente fáet] est{rnprlo en f,ase Ü? eirlerjr'Ó;¡*3 .t Los grupos, d.el tipo de cQsbu"st"tbl-e o; d.epend.e de Ia potene!,a ur¿itarla d.e ¿e vapór'-d'e gas' Dieser)' 'ler coato eryleado, aer tiio-á;-;;;'-E'r¡i"u d'e l-os refrlgeraotea" Exts d.e1 ag:;a d.e enfriamierrto d.e ioa cinaensaaor"s'o pauta" o *utuál"tf"uu para evaluar este coeto especlf,ieo'
!e*
prevla, 3ún-aproxfsnd'arcal En eL easo de centrales hldrárd.tcas, La flJacián de lae obras eLvl enor¡semente porgoá d.epenáe eosto üIiterio es muy d.Ifiell d'e ag''¡ar turie)'es'dñ) Ies requerides por la central (eanales, aL:racenamiento y-espesor,varfa,t eon 1á cafaa apro #;"';3Til&7uo}orraéa - euy-a. longf.tuá --de 1as máouinae' cuvo tanaño veg veebada y eon k";i;;;ió"-iápogáIicu ¿á ra llnea- el-éctriea '1á ro d"ependen a su ;;;;;tfr;;;átá-iu"oluefones, d'e La ubicaclón d'e La aáenás transuislén, cuya longttud y t*n"iirr-A"pá"¿u" planta
*e¡'ir'sl" d.eL tauaño d'e tq Sn reeuae$r, en lae eeqtra1"ee hÍdsáuLicag ad.enás el so'bre grand'emeute (eorco en e1 eaao de laa centrafes-t?rt!-1.eas)-fnf,luye potenefa de - a lgual¿ad eostc r:nitarÍo, eI tfpo de pJ.anta cor"erpoáalendo cent'ral d'e tona iihre r.¡Íra a preefo tnfeltor eI garantizad.a instaSad.a o para 1a tuberfa); e1 prerrirecta (gastos ,;i;#; Ae átias át.ril"" y nuJ.oa áe baja v eL precro ;;-;;;di*-á-i"ternedro ae.regáie á ceitra-res La cárgacalaq v tránsaistón da a eentrar.;;;-;i;I
ilÉyür "-fáá-"Ii;;Ñ;;.;;-á" Ia energla a larga distaneia. en Ia tabla 4 un resi¡¡oen a¡xcrsi Con eI ffn d.e orientar aL -Lector, indicaroos á ¡ratá',rrr"" couaplel rredc d.e roe preelos espeeffieos d"1;;;-t'¿;r1;;l+o soles/mi''1)'. En Sa{;arlos UnL ü;#J;ei.úl iüÁa¿o sobre er *"riuio ae pu:dm der fnferfore§ €a lI¡*L5'21 d.os o Eurc6ra los precios d.e Ia ntíquinarf? aduana' de po, menoreÉ fl-etes, §eguros y derechos {o
T.ABLA T}ÜHTO,§ BSPECIFICOS APROXT\áI\DOS DE CENTHATES
Potenel"a kl[
0-
baja 500
* 11000 l-r000 * 5r00O 5ro& * toeoco l-flrCI0G - ,OTOOO 5OO
5ü"000 *1üür00c > j 0ilrr-¡fJf)
cal.d'a
Hidráúi.ca (i) med.ia ealde a]-ta
-t 9,0@ | Srooo I Trooo I 6;ooo I
earda
precLos aorooo)
,r,ooo tlrooo t¡rooo Brooo
nm sorns/isil )
Térnica
(z)
>
(
YaBOr
(c) (4)
ii,i.. j'or
L3rooo-eo,
roo 9rooo
rarooo-rSrooo
Er ooc
IL¡O0O.1J¡OO0
Tr ooc
l0rooo-I5rOO0
6,loc
Gas
Diesel
ffi;
llrOOO r0r00o 91000'
Erooo ?rooo
!"!!l
desfavorables (centraleB con galerfa d'e rreeión' elr¡.f}es repre6aE altas y ae gran.vorrínen),eI'coeto de lae obras
Notas.- (L) En los
caÉoÉ r4as
puedeabsr¡rberhasta-elBo/oa*coetod.elaeentra]-.
l. Í - +S-
(A)
Pare las *e.*ir:al-es c+
*]Bfda se incliearCls !.r:t'5ce-r Fore'ie }:É se tr'&t'a áe 'una eet'rtg"al- & reglüa,;,iér: i.zrt,uegte.L (t*rr reoerv<;s'fo Ce aLi¡aeer¿a¡:lento tat"al prü vi=+,,,'; Iraira sü:vi.z' §[]].¿&enta en á¡roca .Je esiiaje) y'centrales slñ i,:-r-¡;¡:
fltÉt,41¿?.í:iüi|i:9i 'i;a.y'l¿!:t :;it-.il;.:í'::.ülfltlnte :;egu,1iri
r,"ÉEÉ1,ü.ric,
(3)
§*g",3n l-*,$
Yel'At 'r:-::a
d:i ;eó:,ii,,t',i:t.
sll;a,LÍrticas.u J-as gas.tos Ce ias eerrtrales 'i;¡ir¡dcas de 6ixtr8 J-cs renglones d.e
riÉ 1.'ei);..r'¿eri ,3e La §fgirierit,a irr,rnür'a
pl.aitta." ri1luJ:.i.i"i1,..;S ¿ ec¡atínuñef é:r:
- erli f i':!C .r' * ,-"..4Idsr"cil
.ri.r-iyyi)
?ú 30
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equi}u *Leírtrl.*,o eq";ripr; r:".e .ra:r'r'i.¡ge¡:¿¿¿:id¡: ;¡ tLreii:** rienti¡ e¿i::'bon (,: el:¡a:e+¡:si¿ieinto
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I,e Las eorsid.ere.efanes ei.T.L'rásiatj, resuf-te e-,¡j"il,,ente.que eI costo de la p::*áueaidn áe la energfa rie ,:z'igen hidrc,eiá:trieo deperrd.e eseneiaLsen te de 1,oe gastos fij*s y en pártieiüar Ce l*s gasLoa pera eI eervield
1e} capital.
ias eeutra.ie,r: -tey*,o*1áctriea¡¡ a} *ontrer"io el: *r:sio .d.e Ia pr"oilu-e eidn d.e Ia energÍa d.ep*nd.e riel eosio y- d.eI e(f,nÍiurlo espeelfieo d"eL eoñ bustl"bfe, de1 coata u:aitarfo de 1a lnstaLaeirin y d.e las horas d.e utf? tizacirin d.e Ia poteneia fnstalada Pav'a
Lcs preej"os d.e-L r:einil-ri;ei+"fb1.e :-ác 6on m.'uy estable,s en eI mundo en ei.iarrto pueden ner infLrzen*ied.cs po:r. ec,q:J-ejos faei,ores polltfeosr_ soeia.Ies y. econ¿í¡deó§; 'Bin erfuaz"go podenos ináiear algunos preeios váltAos en eL ,Feru en La feehs. Éc'6:-R1: Feir'óIeo pesad.o Iír:. 6 pa.r-a eerr+.raLes d.e vapor: S/ 800 por tonelaáa Pe*rrd].*o livian* 1{o.4 para centra}es áe gas: S/ ].rl+O0 por toneJ.aCa PetréLeo lirjiano No"E para Dj-esel: si frAOO por tonela.la §n uushos, pafseu. e;iranjer"os e] ,eoató d.el petróIeo es oupez"ior aI coe Sl ]*.ZAA por to-*eIad.a en lugar ¿B S/ 8OO por t6
tc peruam| par *.ieq3].o ----'1^J^ iIE¿á LIJT
Ét preeio cle} ce.rbón eL"lrr poder calorlfico de J, 5OA Catfk.e. es ds strfrlCg por.tonelad.a y e} precio {e} netano, ccn poder et-¡Iorífieo de Br25O üal"/n3, es d,e Sl 1r3 I0r mJ -. e*qbustibte
de La poteqef"a -unftarla del efclo. térmieo y d.e'I, d.iagra&a de cargai para eentrales tern:oeLéetrieae mod.ernaereonstl tuld.as por grupgs ¿á ?o ¡s,I, 145 Mf y a5o t6t ,. aliméntad.as eon vapor E 110 ': l\A .kg/eri¿ y 5á:A - 15üa C¡ eon cielog á regeireraeión y resotrre';álefacciónr- con d.ia.graua de earga praetieamente cbnstante o sea con lrar¿aeión uáxma t áo $ ae fa cárgá de ua.yor rend.finlento, eJ. ggp§lso l"co reeu].ta af-red.ed.or d.e 2 ggl/i.w4., hao*iendose- ya tffiIffin (l $ para servleios a' 6§' q" Ia pi.anta co¡tbustlbJ-es l.fqufdos 'y 6 $ para quelna d.e earbón). " El_qs{trÉ_rry !:sp-eef{¿so
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d.epend.e
C.el v-apqq,
,8.3 l* ¡**=¡!g utt]"l"aaelán de la poteaeia lnstalad.a d.ependen de Ia fun bxeepcio*aI: (fOO* : 21000 horas por año); integraetdn eetaclonat: (3rOOO * 4r.OOO h.oras *.rlual.es);.producción d.e base: (5roOO :.BrOoO horas anuales); .. ; ; §qtg:- §E. Qace pre§€nte que hasta 4rOO0 horas de utilizaeidn d.e }a po '
tencla fnstalgda no es ind.ispensa-hle'pfever urm: reserua, mfentrae Lá misma es aÉsolutamentq neeesária para'utf1f¿deionee ,ayár*" de Ia fn* dieada. si se,qu.Lqpe-e$eg1ryaf la reguleÉidaa.y contfnufdad. de )-a prdue ;. 010n.
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_l+gEjeryIo de eáIculo.- En ra tabla ),ftgr.rra un ejeiryJ.o a*u¿ eoeto de ra energla para una mod.e¡'na *r"i"r: ternrca con grL'pos d.e 125 L&i" Pod.emos
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ros &s
u.etod.os
perfectamente
equi.valen{es' en_ _d.e tre-etros (ver fónruJ-as a continuaeió")¡-i; pñ;;" u* *oy comoda reflrfend.ose a instalacfones d.eterminad.as- ae Iás e.*ales se eonoee 1a po tencla total lnstarad.a;la segund.a se emprea sl se ;;-;; ,"i."i"-" ;a ]ores unitarios: 1) Costo d.el tellh = = prod.ueid.os )
kl,trh
-
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fijos totales (soIes) -r
(f,!fh)
gastos varrabr-^_s tctares lrtrfih prod.ueidos (]r]Ih)
(scla)
2) Costo det t*th = gastos fi.jos unitarios + gasros varÍables es_ boras (b) peeifíeos (sole;/Lr,¡irl Para nuestro ejerrplo d.e Ia tabla 5 eonsid.éramoss - Costos especfflco de La central: 6,5oo s//t
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CO}{PAXACTON ENTRE FJL Üi:}.q'iÜ
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¡ La comparación entre los eostoc de prc,auerridl:.i.e l-sz Évlar€-fa de integracldn ds una central hldroeLéctrlea con reservr;r1o y fá n,r ',3.!!!i. eantral tárulea ee puied.e efectuar por ejerlplo eon los *fguientes pardmetrr;s;
-
-
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Costo d.e Ia eentral hldrárd-tea I Costo de Ia central d.e vapor: Costo d.e La central. de ga§ : Servl"efo d.e1 capl.tal, gastos d.e :lan¡¿.benelóa
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etc. para una central htdráulfca : - Servlclo d.eL capital, gastr:s de manutenetdn etc. para una
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centraL térmlea d.e vapor i L9 Í, gastos - Servfcio d.e1 capftal, d,e manuteneldn etc, para una eentraL térnfca d.e gas l rB Í, - Util"tzactdn d.e las d.os centrales en Éervod.e fntegractón: 3rOOO hrs.anual-es - Costo deL eombustibl"e: varlante a) : s,| 9üO por tonelada (cent.de vapor) - Costo del combusttble: variante b) : Sl IrhCO por tonelad.a(ceat.eontr::foogas) - Consumo especlflco deL eoubust. variante a) : 45ao cal/ktüb - Gonsumo espeelfico d.eI conbust. varÍente b) : 4rooo car/i
Cer¿tra]
üe¡¡"braI
iitdrdullee Costo iie Ia central ea nlLl-c nes d.e Sol-es Gastos anual"es
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3ú0
300
sotes/rwu
0"7t
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a.92
- qá-
Como se nota, con la utflfzaefén pre-r3"ota d.e 11000 h,oras anuales, reeulta rauent'e ¡uáe econóufca La energÍa prorluef.d.u por Le ceutral d.e vapór (il---Ii;-Llee stras eosas requlere una mueho menor fuverstda,financfle¡e eon reLac¿ü;; k-;;; traL hidrául-tea) y }a energfa ¡traE eara Ia d.e La eentral cón turbf.ma d.e gae. -
se eontinlja Ia investigación para un dlstinto nrímero d.e horas se Sued'e uotar, eu. Ia eentralh:.dráugea, e\ efeeto üe Ia inü.e pend.eaeia de l"a utl}i.zaelón sobre e3. gasto anr:aL-{r en Lá eentrar ae gu;, -Já irrflueneia d.eI haJo eosto d.e fnstar-aefóo p"ru utiiizae¿ones nuy pequeñas;
?i" :TP?"go, ,ni cLe \rt:-rrzaci-on,
Gasto totaL Central hfdrdullea CentraL d.e vapor CentraL d.e gas
se ha subrayad'o Los va1sre§ mas bajos d.e Los gastos anuares por
d"e
En
la
utÍlizaefdn.
ff"g:u:"a 2§ se representa en u:r d"lagraroa
paz"a ej" ca6o lienefoned.o.
Ia
varlael"dn d.el
ead.a
d.*"acl&
eoste deJ. ltl[h
Se ha limftad.o ].as e-urvas a +,0S0 horas de utillzacián porque eon utiLizaeio, _ ne§ rrayores no se tratarfa naá ¿e u¡a eentraL d.e lntegraeldn y ae sald-nfa d.e los I{¡dtes d.el- problema.
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4OO0 Horas Variaci6n tfplca del coste del kt{h Para centrales térmieas e hidráulicas de integraclón en función de las horas de utilizaci6n' L000
2000
*55CAP:TULO
Pr¿I{EAIuImiTo A NrvH. I{AcroNár
LAS CE,\ITRAL§§ }IID?AULTTA§
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rIsrERNACroNAf, DE
TE§TVITTA§
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]§i}üS§RlAS EÉTACIO\\N,E§
sn eI Perú, a pe§ar d.el preclo reLativanente bajo üeL combustlble que d.eberla favorecer eL uso d.e eentrares terrnoeléctrteas pá, *o menor eosto pltares mucho nas reductd.oe y por 1o tanto *erior*s gastos anuales"ñá"fri-"i-" por servi.clo d"eI capital), ra sran d.rsponinuraa¿ au u".rálÁ-irioi;*ii"" ;;A;;i"*po* d.isfru t'ar y además Ia rátta dq une lntereonexi¡;-;;;;.-'ias varf.as redes etéetrieas 1á d'ad'o orlgen a La creación d.e sfsteuas sefiarad.os prevalentamente hidr;ié;irr'cos, cad'a uno d'e Ios cuales es autosuftciente y Las necesld.ad.ee par ticulares d.e ros usuarios que estan coneetadcs iatisface r;;-ri;;";:-
"
I[o se ha d'esarro]-l"ad.o hasta Ia feeha, asÍ couo existe en tod.os Los pafses ad.el-antad'os en l-a electrif,tcastón a eseaLa nacional- e internacfonal, un pran gene ral' gue d'etermÍna, en base -a Las neeesid.ad.es nacl.onales, eJ. meJor upr'á"""irilt¡6 to de los recwsos hidroeréctricos o termoeléctrieos-aáí p"rr. EL eoordinerrlento
funcioneL eatre l-as eentraree hidro y temmeléctrlcas es sÍn los palses ele d.f sponen de. tonbustf.bles y de reer.¡r sos hid.roeléetrieo§, con eI fiá ae aráánz;-i;;jffr'aeión fntesral. d.e Jas agrns y red'ucfr al" mlntmo posible J.os cogsumo" urpá.fiiloe ¿e co¡rbusttbJ.e tos'd.e mantenrmrento y de renovactdn d.e h;'ráqr;ñ ;á=*i;. ---* y los eas, embargo iryresclnd.ibLe en
Dieho coÓrd'Lnarufento se orienta. co¡no ¡ra he¡rcs indiead.o en varlas oportr:nld.a des, bacf.a Ia utfllzaeión de IaÉ co¡ro ,rcentrales de base,r o "u"i"ái""-tér*t-"r dejando ta runción *el=l f;lrfrl=8ll!=tlsaqenle Eonstant? 9_Fq.?_*9..{egP.ación_de tá, f¡eEqgncfa a tas eentrales hl,drm
aeffi
con reservor
La oportunidad. d.e utlLtzar las centrales tár&ieas a carga casl. constante se d.e be navoruente a razones económicas y técnicas; ááonomfá=á"-*i-";;ü;;;p"-fii eo de combustlble, nayor d.uración ¿á m maquinarta, mayor regukrrdaá * ----ü--
l"td.ad. d.e
'
funclonamLento.
t-il;bi
En su niñez, La
la-prod.uceidn de energfa eLéetrtca, no Eegr¡fa 1os fldustrlu prlnciplo§; con Ia 1: ftnaLfáad. d.e ahomar combustfb].e, se d.eJaba la ,,punta a Las eentrales -térulcas, trabajando en la base del d.iegrana de carga con las centrares hrdráuHcas qre, un é"á épo"rr-";-;;"i;; ¿" acum:raeión y se dimensronaban p"f* íor- caudar"es nae red.uerd.os""-Ei""rráJ d.eL rfo. ml"smos
La escesa utilización d.e las aguasrresurtante de.este sistem¡Í al uismo tlem -ru: pc l"os progre§o§ espectacuJ.areá ei La construecfdn d.e las obras ctviles ¿u presamiento, ast cono 1os progresos d.e Ia tecnologfu aá iru-*"" #á"¿u" centra les térmicas' han d.etemiaádo-una -ié"rri"á" EU,I+PJ' d.e} concepto d.e ra runl cfón de las áentr"r*r ""*""*rJ"--áñi.aa Jniü?ffi#. Aetualmente
la coord'fnactón
fi:¿eional
d"e
las centrales d.e d"fstintas caracterfe
' 56' tleas, obligatoriauente sfgulentes obJetivo*:
presentes en Las red.es
mod.ernaÉr'
trata
d.e eoneegutrlos
1) Red,uctr aL mlnimo ].oe eapitaLes tr¡movflfzados 2) saeer frente con la d.eblda elastfetd.ad. y terryestivtd.ad.
a ls deuanda arecfente de energfa el-éctrlca. J) conaegutr Ia util"isaei<ín integral d.e ros recursos htdrLcoa. l+) »rrtgrr eL d'esarrorLo d.e las instaraeiones d.e prod.uecién d.e energfa eláetri ea hacfa la fuente energétiea d.er porvenir, r.a *rr*rgil-;rr;i";.-
En efecto¡
a) ut eápftal l¡r¡rovllfzad.o por kx¡f lnstalad.o eI¡ una eentral hidroetéctrlca l.esurta por 1o üenos dobr-e de 1o que se erplea en una """t"uiiárá*u. h) m tiempo neeesario pa¿a cúnstr'¿lr r-ma planta hfdroeléctrica es rnayor de
ro que Ée requlere para una tdrmica ae fguaf potenefa. e) nn muchos palsen (reltzmente no es er caso d,eI perú) los recursos hldroeléc trleos resultan apenas e'diefentes para eubrir ar:mento d.e potenei" * i;; prdxruas z ó l d'eiadas dárp,rér de rás cuares eI ;;;;; ;-#;ir a la pro d'uecfdn térmlea "";; ut*"!f", bien sea eon los conbustlbles eonvencionale; 9-u 1" o eon los eombustibles atómicos"
Asi es que en todos J-os pa{se§, se ha J-Iegad.o a fijar 1a uayor eonveniencia d'esarrolLar los prcyectos de las nu.evas plantas rrtárá"iéetri""""-'"rierrr.á"1""d.e funeicin de regr:J-ad.ores d.e }a earga e fnelusfve ¡nod,lf,lcar ].as centrales existen tes de rnanera que pued.an sattsf,aóer esta funcfón.
:57* CAPT*LfLCI
XTI.T
RESERV0IiI0,S DE REG"üLACI0N
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d'er capftüovitrtr¡ra h¿abfa¡ros rner¡di.onad.o' j-a'neeestaáá ;;;r"" ,*" ,"fIüio d.e Los"-caii¿ái*" -riurante et año por med.lo d.e;; reseruorlos que ecumul-an eJ' ag:uta abuad.arite'd.el perfo*o ¿e-ffuria"pen rftlend.o su utiltzaeldn d.u rante eJ. estraje y
gulacidn d'er
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eeon.mra-áet'stpteuao
-
En eL capltulo xrr hemos visto tambien que Ia tentlenefa mori.ernq de prarreamlento centrales asrgna a 1as hidráuJ.feu" i"-r,-qid;d; ;;grrJ"";;ü ;":¿a eerga. Para lograr este ffn, es oportuno, de los proyeetos hldroeLéetrfeoe, escogerJc,s que Bemtten La construeclón de reservorlo" á" soure todo d.larla, asi como los que "ue,JJ;;;;;#;í'| evrbarses qou ,r*áñtan poetut¡aáo Ia lengau ae regu* lactón de1 Elstena áe estfa¡e. d.e
""-p""ioáE tas nuevas centrale§ con reáervorfo de corrpensacf.ón d.faria deberlan dfmensfon8. se con las obras (*analee i,*;i;;i, ü-iñJiá-iilr"a" v y ,"E ii3":porre máqulnes para eL 1: caud'ar dé p*td o Éea para eJ. vaiár uáxfmo correspond.iente a y ;; ffi;üi¿iil=iá *u"sá - d; "
*:*;3:"-*@'reeeñorros !a
d.eterm:inqcfón de Ia
*H-d:
der :ffiI";:i,"3:*:,3:r_:::f:*9 etón deL perlodo ae régut"a;i;":
aeu¡oulaeldl u? J"os embal"aes de reguLacfón ,I1b1*'lrra1te.lae horas d.e punta d-;;;á;;;
rlo á-r"
""t "¿I-á-ffi---l;"í#;
;;tlT#;
§1 queremos dl!0ensionar un reservorf.o d.e regr.r.Lactdn eentraL prevfsta para tntervenfr soramente án Lae d.lerf.a que a}lmenta una trolar que sean satfsfeehas elertas.relael.on."l - horas d,e punta, debemos cor¡-
itf;,
["].H]ff".3; ñ::i"Hffi_.ü.I';rh :* ;38:t.:*tÍr de horas d.e fr¡aetonauíento
f ii{.:l al reeervorLo y'bon § eL número *:* =¡ilE,
."i
1)
d+ x 3r@0. ,(vo¿lmen -. e quex l1ega = en un dfa)
¿iarlo res*L-
, -.qn x N x
3rfuo (votu&er utfLfzad"o en un dla por
eentral)
2) v = (a* -
)ff x 31600 = 316oo A(pl+ - $) a Por ejemplo: A = J.2 mrf seg" ¡i = 6 horas ,^ € 2\ .. 12 Resulta de 1a I): i.J = LB u3/seg. ,y de la 2): v 316ü0 x 12 (s4 * 6t a
=
=
TTTrl;CIo u3
La
0audaI g" s3/ sel Qn
b Ys'
WZ
u2. /ru
*93 vI
eI
t I
Q¡n-Q
berá encontrar eI '¡o1ú:mén ef& tlvanente rrecesário de1 reseF vorLo que qo_-gqr{q6pqnge natEral¡rente affi oe IoE dos voLunenes desearga d.os en ead.a operacÍ.ón.
I
J v?
o6L2
í9, 2.6
eI easo que eI iienaoo v yaeiad.o tot¿;l o pareial 66 erectua d_os vee19 por dfa, en }.ugar d.e una vez eomo repre sentad.o en Ia fi.gu.ra 26, se de En
w Y/rr,
F
58
§ ----->
En
L8
Ia
aval"uación de
nrencia economica eervorlos d.e ria o d.e re
2¡t Hs. DimemsÍo¡¡a.mf e¡¡to de un f'e§@lntrorfo de
regulacl6r¡ diarfa"
Ia
d.e
conye-
Ios re -
§I¿06 COn
ceptos utllizados para ef
eáIeuLo d.e l,a factlbt}fdad, d.e de integrdrín
d.e Los embaLses
anuaL.
En efecto, mLentras que para f.os em'bal"ees estacionales Ia convenieneLa uifea se evalúa .o e} coeto d.e a eon Io d.e
ACOIIO
.r
para 0§ d.e a eval-uación eonve nfeneLa eeonémica d.ebe tener en euenta las ventajas relacfonad.as *oo il;f "i eon§u¡ao especffleo d.e eonbustfbJ.e y eon e} menor eoeto urp"*fii"o-(rurro, tal invertfdo) d.e i.a energfa prod,uefd,a en Las centra}es t-érntcas aJ base,capfcirya poteneia es regulad.a por J.os mislnoc reservotrlos, arrén de Las ventaJas ind.iree tas de )"a ruayor reguJ.arld.ad. y eotabflld.ad. de1 servfeio.
Pa.ra,Ios
eI lfmite de }a convenLencLa del eosto de produeefdn del lctrilEEumufado varfa d.e pafs a pafs; de sl'steua a eLstemq"y d.epend.e d.e las eond.feiones existenteo, d.eL ered.ilo, át". Fod'enos por J.o tanto lnd.lear soLamente valoree promed.le áspecifieand.o una fdr eeonomi"ca
*Pu, aproxfnad.a para d.ar una oiqrJ"e fd.es efectuar un cáIculo e4 este sentid.o,
d.e cono
se
d.ebe
próced.er
sf
se quierE
Suponiendo ques
a) b) c)
una eentraL tdrnrfea vale L60 Dalares por trÍI tnetalad.o (615OO soles por kW) EI'eo¡abustfbJ.e vare 0"089 sotes por ntI ea].orfae y et consr.rmo de Pr6oo cat/twrr. ""pá"?ii"o'át ft servlclo d.e1 eapltal, nas amortlzacidn y e¡ercicio, sea d.e1 2O S anual del costo d,e la central"
resulta
que la conveniencfa a prod.uefr energfa con reserrorLo es positlva si eL eosto d.e prod.ucclón Cp de ]a energfa es inferfor aL eosto de }a energfa térmica, ó sea (ver frJnnurla p aL final áeI Capttuío X)
3)
*,
\N es eI nrimero
+
0.23
)
(
en Soles por kWh producldo)
horas de utfLizactón áe 1a eentral. cor.¿picl.era.nd.o ad.ernás que por tener ras obras eivires d.e Ia represa una a¡rortfza eldn mas larga eon colto de ejerefefo casl nuJ-os, asi qr_.;.e el servlclo deJ. capi d.ond.e
iü
d.e
-19" }a i':¡:talaciór}¡ ta1 puede considerarse como má:rino un 14 $ ae:- costo de coiiYeciente si: eg sulta que eI eosto Cs de ].as ob:':.rs de al-naeena.'n'ientc C
L)
lJ-
p
.*4
anual Eje¡G¡lo: sea una centraL tér"miea de 10Or,OOO k1,[- con produeción horas' 2r5OO de anual *illirr"" d.e t{¡lh o sea con una utilización Por
Ia
fór¡aula
l)
c_
y
d.e
+ 0.23 =
2t'oo
Ia fórmuk
d'e
25A
tendremos: 11 300
P
re *
o-52
+
a.23
=
o'75 §oles/mrr
l+):
c_ á Q
o,75
5.3
-6=l+
So1es
por IcWh aerruuiado en el reselxtrri'o
Ca del reserYorio de al¡raceUna vez que 6e ha eneontrado eI valor económico región namfento, d.epende naturaLmente d.e las condiclones orográfices d'e }a
su factLbilidad. por e} preeio indicad'o'
ee ha easo d.e reservorios de.aeuror:+?cióg d'l,aria.g semaneL el cáleulo ¿eT ee tadg1do ea euenta éL saLto Cispoaible, 1a ¿r.¡racionllffit1rtillzaeión producida tárrgi;a -iude 1a energfa reservorio, y la d.ifereneia entre eI cásto pioc-ueifla cc'n tés"nlca de base y ur eorto-á" "r,urgfu de purta.
En
e}
;;"il;;:"i¿í*il."
tftulo o:.ientativory reeord.ando la fórmu-la )¡a aencior¿úaeneL CnpiturlcVIII (d.cnd.e V f ,3) se pued.e asu,,'i-r aproximadamente para el cos E = R. = (incluyead-o to cr áá"u, *3 d" ague aerxi.ulada en er reserr¡orio c1e ec'airrul¿ci.ón tnstal-a Las to'lee en este costc, ad.emXs de 1as obras civiles, eI eosto riepunte): d'e efones que deben ser dimensÍonad'as para eI servicio Ii , n . d. .d,
A
tr5-o'
o'1lr
Sfendo:
H:
n: d: 6(:
0.1[: Ejemplo:
H. A.
(:
cafd-a en metros
oti*uro de d.fas d.e utllización d.eL reservorio número de d.escargas d'larfas mavor costo d.e} kl'lh Producido con una central ténmiea ta'eon relación a una térmica de base. servicio del eaPital 300 m 200 d.las
I.3 (0.5 en }a Punta
de
Ia
ma.ñana
d.e
PI;¡
y 0"8 en Ia punta d'e Ia
no
che)
0.1 Solee Por kI'[h
ResuLta:
g
*"_ r.3x o.I '- 2oox 450 x o.1l+
-
=:rzo' sl/ñ
6ose notará, eI valor de1 m3
Los estudios de "l-as redes cornpl'etas indican que sientpre es justific¡iio sear centrales hid.roel-áctricas de extrema purf,a, erapleand.o tambien Ia soi:rcrrcgu Iación, o sea centrales d.e bombeo que acunulan en un reservorio superior aie cuado aJ- agua bombead,á desd.e un rfo o un embalse ubicacio e&uátij abajo C.e 1¿ eentral, util-izando Ia energla sobrante en cÍ.erias iror¿is iie las grancies cen trales térrnicas, o de 1as hidráulicas cle torna libre, ,pí)Tü volver a Í'uncionar en Jas horas de punta, corno centrales d.e produeeión ci.e energfa. ahora a cal-cular, especificand.o rlas en detalle los varios p sosrel cle costo llmite admisible para un ,r3 ,}e agrra almacenaílít en u-n reservorio ¿itrtes acumul-ación estacional. Contraria¡:Lente al- e.;ellpl-o üc I¡r f'ór'rnulla ))
Vol-vernos
@rvorioc1eregu1aciónd'1ar'ia,ene}cu¿rlseí;enlae11 cuen-La tambien el- valor de todas }as instalaciones cÍviles y ele:c¿¡'o¡¡eciirieas d.e Ia planta aqui nos limitamos a consilier¿rr las obris civiles neceri¿irias para el aht¿,cenamiento deI agr:a. hirlroel-éctrica Ce regulaeión, los costos totarles sean: C = C1 *'C2 C] representa por ejemplo el- costo cle l-as obras hi¿ráulices para e1 aImacenamlento de agua d.e regulación y C2 l-a parte restante Je toios los gastos (central, -,,úneles, equi.pos etc. ) !.in una central-
clonCe
II1 gasto anual r1e Ia parte C1 , tenieno.o en cuen'r,a un coeficiente de aruortización e in-Lereses ?rerr - IO - ,12 !5 sea Gu = CI . e (sores).
Si se ha produ.eic'io la energlar ff (en t.;lih) los gastos cie las o'bras iricirául-icas por unid-ad c1e energlu prccluc:'-da, serín daJ-os por:
d.e alnacenamiento,
L¡
(en soles/tri,th)
Si fijamos e1 valor de !r*tt teniend"o en cuenta Ia situaci
l-as obras hid.ráulicas para regulación.
v x i{ En efecto recordamos que : --1;fr-::- {onde V representa el volumen d.e agua alnaceneble o clerivable d"e un afrd'(en *3); H es la calcl¿,, total- de Ia Centra1, o de las centrales en serie, que aprovechan eI agua almacenable (en me'l,ros )
.
Teniendo en cuenta que en una obra de almacenamiento no toü¿¡ e} agua "oueile se 6urarnente aprovecharser-in'rrorlucimos r.rn coefieiente"o{'l menor cie uno, que corrf
sÍ.dera la perdrclas en
el recorrid.o por evaporación, para agricultura, etc; asi
que:
Resolviendo con relación a C, ::esulta: g(
tI' -
g
,_r,
V
"
H
/n-r^-\ \D,res/
-6tPara V
=' h3
,
O(
: 0.9¡
e
= tOfo, se obtiene Ia fórmula aproximad.a :
cl = --8_5J-
(sores)
Darnos a contfnuaeión una tabla ,Le vaLores eseogfdos para las condiciones d.e1 Perú. sl se consld'era que "g", eon r:na lncr.dencfa d.el 20, 30, 4a, 5o sobre eI cos$ l:* d*. Ia - energla, tenga' ros valore;-;iñ;Jri 1"le , o .26, o i,6, 0.45 sores/ }rtrilh, tend.remos:
rABLA COSTO MAXTMO ADMISTBLE DE
HV
FT]]§CION D5 LCS GASiTOS E}IERGT./{ PRODUCIDA
r
M3 os AGUA AtMAcrlsADA (en soles)
COFRESPONDIEIIES
Y
IA
DE
\ut"o"¡ s(s/*nN-
100
300
6oo
*
o"1B (eo'i)
0,:6
f '07
2,15
o.26 $ot¡,)
o.52
1.55
? 1^
a.S6 (\ofo)
4.72
2"t5
roJ
o,\,
o"90
2.TA
$al,)
6
POR IJ]VTDAD
DE
CAIDA APROVEC}IABLE
1, oo0
2rooo
3r ooo 1"0.7
qD
io.l+
45.5
t,¡
l"¿
14.1+
2]..5
¡.\.
9.o
fB.o
2T,O
{r tuota.- entre parentésis se ind,ica al eosto de La energfa.
La incid.eneia de',g,'con relación
Ccno ejemplo se d.educe cle la tabla 6 que si se admite una incidencia d.el 30 fi en eI costo de l_a energÍa (o sea g 0.26Soles/r![h) y sl e1 agua alnacenac.a trabaja en mas cj-e una central_ con =una caÍd.a total de 2rO0O metros, es admi_ sibl-e gastar IO.2O Soles por cada m3 de agr:a almaeenad.a.
OAFI:dL
X-f'!r
üETITFAIüS EI,F*'riJLITAfi
;
Giüü};}#.}:ÜADü;J
$i se guiere eñtlldJ.ar la facti"ciii*e,á de u¡¿a e'*¡,:.trai h,:i¡s'drllj"i.,& !.:t:,:Í ¡¡.¡.e *ür'1ücler pr-evÍameirte lcs prinripailes f+n6.nernos ale'e,ere,¡l,igi.r:cs, hldroirí¿ii i:c¡; '!x hic-l:';¡ gráfiecs d-e Ia reglén en Ia ct:a1 Ée i¡:.':tairar:á la **at¿'*L" Es necesario por L.o t,er¿to ex-a.min,sr tc,s fendmenoÉ "
las
no*i.¡r,..ü3 f{.nair;&ent¡ie; rÉfere}-rt'e§
a eñ-
Tl,ppera,t'{._a
La temperatura es eI fen,irr¿,so seLet*;,:Lágfeo ci.* irfiJ'ór i:l;:rortancria pues tier:e d.Í r'ecta o indirectamente í.rrfiueleia srirre e'ueiqaL*t .c-;r-'a rtarrffeÉtacidn. Se ¡uiCE *¿n terrudmeLros, a lectur'-a C.Í.rectr, o a :ragier.;'a:i¿it'¿, 'rri¡lcaá,:s *p*r'tr-inaneni'e (a Ia scmhra y al repa.ro d"el irlenfo)" rl,e l"a ter6:eratr::a pu.*ü*n i,:.:r:er valor especfal ea %olo.a d"e glaeiarÉs y nie.fe (pare evaL.ua.:" el ,1er.;s'etÍ.rnieritc) o en 1,4 cellearx{B.,C,e g::anáes reF:reEF.§ pa::a tene¡' en erienta el ecalpc'.rt-.auif;u'itn d-e l,as s$tx*¿eturañ"
Los detcrs i-riln
§§:$ !l*i9ggs-3gsi*':'=,¿
Las pr"ectpi,taeiones ,ie iL,urri.;r o nieve sr* :r.i,1,en *u ;¡iifr:**ros C.+ alt¡:va' Para la r¡ie're se consi,d.era sL equÍv'e1en-t§.en agu.* desp'.:,.ie d; su f:isÍdn (aproxirmd.arrerits u.n cm de nierre = un triiit'retra, *e agua)" ]a r¡.cái.rrién cre Ias preeipitacio l:*,§ se }¡ace cc:¡.unmen"Ls *rln 1t:.:ü.'rf,o::et'rcs (ver fig" 2:l') a }*ct'ira d,irecta o *oñ pluvi orrretro s re gi stra d.ore s {pI .;'rÍ'; graf o a ) .
ffi fl
¡-Ig" 21"
Pl.u¿i(l','3i,."ü,
EI- aparato es generalnent'e u¡ eilindro eon boea, en Ia parte superior, de 0.01 rr2 de seee¿ón. E3- ague se recoge en una probeta grail.ua,la ée menor seeción
para fartlitar }a lectr:ra d.e J"as llu* '¡'ias de püúa isiportancfa. §t hay Bosf biI1d.ad., se hacán leetr¡raa ca,i.a 24 ho? raBS en easo eontrario se pued.en hacer con perforlcs ¡nae largc,e (una semana o un mes); sin e&bargo en eetoa easos 1ffi pluvf ometros (totaliaad.ores ) requieren un üf.rpoait'l';o - que utiLiza general mente- g1ieerlna - psra evitar Ja evapo racidn pu.efi, d.e nc estar asl equipad.ol se eneontrar-Ían '.¡aLoreg en d"ef,ecto. s pre,:i"I'ltsef ones varlan d.e ioealíil.a,l. a }o*erl-iáad, rle Lua a atra dpoea d.el aíio, y d.e un afie a strü
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A I Esfaciones d¿ rrtediti '%
Fig" 28"-
Mapa
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pluvionétrico es Ia
'31-i8r+a
rl'e}
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Rfma'e
Para La rulama locaiid.ad. se d.eberá d.inporrd.er por 1o ru*,-ros de las lee tusÁs ,1e ur¿cn 2o d 3CI años pará eotablecers cofl una buena aProxlpreeipitacidn promed.ia macidn, 'anual. Ia
I
l I
200
eI Perú .Iee preef"pitaeLones va rfan muehistunCI án funeicin d.e la ai tu¡ra sobre eI nfveL d.eL mar y d.E
En 't Bn
1a regf.én
cone
lderada.
Por ejeñElo (ver figura 28)1a pre clpitaefón anr:nl en Ia zona d.e Li na- (eo,sta al nlvel 1OO mts)es deÉ cos udli¡setrils anual-es; ar:nenta a r.¡nos 5Oü nr¡r a la aLtura d.e lrOO0 netros sobre el nlvel del rnar, aI canzando los J.r0OO &m a 4r0OO; \r5AA metros cr¡n valores deIrlO0118ü0 mm err eLertas euencas entre \r5AO Y 1tffiO urettros.
ro0
5o
En Ia vertler¿te atlantica de los 0 Andes, J.as LluvÍas no dePend.en hu ET},l4}.lJJASOND estrictamente rle Ia altura sobre Meses el nfvel d.e1 ¡nar y se Pued.e l1e.gar lrasta 21000 y 3¡000 m arüaFfg" 39 Dfagra,ua tfpleo de precfpftaci'd¡t Ferú cleL una central anual en ,a..:ne J.es segwr J-as reglonea d.e J'a selt¡e. a 41000 !0. §obre eI nfvel del nar. ,
Apor.le_meleqsieg
Es oÉffio qtrffi-ae qui.ere eval-uEr eon eteria exaetitud la rnasa total dq agua que eae sJbre una rá#ón, es neeesario divtd.tr le euenea hidrggráriea ({+) en areas Ar, Aa¡ 41 €te. perfeetamente conocLd.as y rced-1d.as en lu'z; en cad.a una d.e ástas aieas-se ñtaen con p3.uvlómetros L.as alturas h1¡_ h¡, h3 en rm de las precipttagignes at¡noeférieas.. EL produeto d.e 3.os doa ñríaeFos índ.ica d.irectauente e]. vorumen de ague¡ eaf¿a (se ex¡rresa en ulLlone's d.e m3).
tos dátos d.iarios ee utilfzan para eonstrufr tra ci.lrva de preclpitaeión meneuqli Los d.atoe mensuales pura eonstrulr Ia eur,..ra ae prestpi-tu-e@
29).E1dl.agramare[resentad.oestlpfcod'etaEffi,ooouts.); lntegraL d,e Ia er.rva nos d.a eI vaLor aproxfunado d.e 11000 rnn'
eJ. :
Evaporacldn No tod.a }a Lluvla eafd.a se encuentra rnas tarde éieeurriendo en el eauce de un rfo. Una parte del agua penetra en eI suelo, sl eI mlsmo ee perueable, y §e tras}ada con extrera lentitud. (poeos um/nora) haeta eneontrar estratos lnqpermeables sobre Los cualeo §e mueve Llegando a veces a reaf,lorar varfos kfiffnefuoo aE"mB abaJo d.e La mLsma euenea"
c.:
I{ota"-
La hidrcgráficaesla eieneia qlle se o*,"ripa de l-as aguas superfiefales y subteruaneas; Ia hld.rol-ogfa al (:onf,rario es L.a cien*ia deductiva que busea las causas de l.rts fer¡ri:ne:-¿,rs hidrogpdfic,rs y su lnterpreta átón para lograr 3-a regr;Ia.eÍdn y La uifttzaci'in rLe las aguañ
-,66Otra parte d.eL agua es uttLfzad.a poq i-a vegetaéidn existenl.e (grassrárboles) y una tereera parte Ée ffistr¡cre en el" a:::.i¡áe*.te. La eveporestdn de loe espejos 1Íquid'os o desd,e lao pLantas (transpiraeádn) d.epende en parte de la alturá eobre eL nivel d'eI nar, d.e La'tenrperatura, C.e ta presldn atnoafeirlea (ltga¿a tarr¡ián de La húned.ad d.eL atrá y d.eJ. i,'ients. La evaporuoió"'¿" los espe ? jos1",31ty1a), líquid'os §e n-tde en uiLfmetroe d.e. agua y se controk eán los evaport Becord.amos que
"t¡ri:
Ia fornacién btologfca d.e Ias plantae
exfge absorber una eantfagua muy fmtrrortante duraute eu perfod.o vegetativo-(ae 300 a 6oo gr*l á* agua por cada graao d.e rnateria seea); este agua, ei se exeluye la pequeñisiüa parte q,ue qued'a fiJad.a, pasa a 1a atroosfera dando lugar al fándmeaá at la-funsP*t"S*g, que,eonstftuyJwra de 1as eausas prirerparás d.e substracei;; d;ffi aI volumen cafdo por Ia lLuvla. d.ad. d'e
Citanos dos fér¡nrlas
e4p3-ead.ao err
1a prae,:bi*a,
La prluera ee refiere solamente a lagunas, la segund.a ífene en euenta tambfen eI agua subetraÍcta por transpfraetdn-d.e láC p¡-q¡ri*ág.
1) E=
a o I'I'5
2)E "a = 0.058-p +:r&05 E, O.LL6 p + 460 a =
Segu:r eI Viser¿tlni para lugares a cliua temperado oo'En* es Ia evaporaeidn en mm; ,,a,r = = 2. 2i 5mq trxlqueñp§ $.gra:al.ee-. esEqjoo d.e a gua y,,,t* es en 0ó Ia temperatura promeáio neneuá.}.
§egun eI Ker.r-er d.osrde E" es ra ,.: e.iraporaó¡¡dn an"rial, ,,p,t las preeipltáeiones anuales en mi limet"rüs"
La primera de Las fórmuJ-as es aplieables a }agi:::as gunda pa.ra lagrrnas de nivel bajo scbre el mar, SUDl_l_ma
,*.n
regiones altas y
Ia
se-
c10n
De la nieve o d.el,hielo es 91 pase d.irecto d.eL estad.o sóIt¿o aI estado de vaB.or. En cferto§ casosi (vfentoa cálfaoo y secoo) pued.e ser reyor valor d.e La eva poraeión. EI vapor acuoso eontenfáo *; iá iüó"r*r" puede de1 eondensaru"-p* fria¡ri.ento d'irecto o por e4panslón adi.abatlea der áfr; huued.cl, etc. ¡," eond.en "o; saefón d.er vapor aeuoso pued"e atenuer, *oryá"**"1 sobrepaoar la
"..uplp;ió":=
DefluJsl¡uperff cial Es el voluruen d.e agua que pase a travea d.e una d*teruoinada seceién en un j.nter ----;i valo d.e tieryo fijad.o, o sea es el fnteryal de ].os eaud.ales eon relaci;; tiempo . Como eaud.al se entlend.e en ead¿ fnstente e]. volunen de agua que pasa a travez de una d.ete¡uafnad.a seceidn en la unld.ad. d.e tielpo (*u uu"Jg" general-
mente
eI
segund.o).
f"os caudaLes BE eomunmente en_n3/oeg" O en lftrosfseg"; los d.efJ_uJos Elrpresan en ¡oillortes d F: mJ, 106 caixj.ares especffÍ.eos (referfáos a una euenea) enlftrós/ D seAo v *r¡or km' . Los d.efJ*ujc,* ebrpecfffeú,.; (¡,:1, eje,rpl,;: a¡rfiares) en mitr-ones de -37u-2
^37M
Balanee 4ldroLdgieo Si lnd.fcamos eon:
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apr-rrte úet aüri.*o
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Ia al-tura de agua q¿e r"Épreser¿ta }as ¡:Éxii.iáa; trane¡;iz'acieín y f lLtracrirjn
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la ál.ferenei¡¿ ei¡tr"e eJ. agua cafd.a y 1as I¡drdiüas, repreeenta ü-byl-üeerit'e Ia altr:ra d.e agtra aprrlveLlbabJ-e, mlentras l-a rerar;ldn * .}l-- ÉrrÍ.e *r il*u'lujo e:i-e*ii,vo y ;i-r;;;-""iá*r--"" a*= Li no¡rLr¡a eoefr"cientgl§*§J§§, ü sggg'-e.,t!{.q,¿ o ;:psüg}-g.n!e sg _q§'q_ugti :a;ú¿¡
roie]:I.q@1t¡lvid.en'cemen-t;e
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Para I-a eard.lLrera and.ina, a rjag a+ 4r0CI0 rnetr*s eo'bre eI rriver d.e1 rrarrlos de f1Bjos espeelfieos resultan aproxfmad.áaerrte 4e fl"3 * 0.4 refiion*s d.e ¡rJ poF lg1-.
En.la figura 3O se representan Ir:.* li.rer1pitaüÍ,::.;,i:o t,l1-.is,:u ,,t¡t,, (¿rlt,;'ras en nm) y la aLt:ura !th't ,1el ag:i.la epx"óüú,.-:Li:bJ,..r Gíi i.¿-tti1 ijr'.!i-jji,:1i,r .1* l,a cord-fllera d'ental andina mfentras er¿ la figi,ur'ii ;ir Éi, ltir-l:!*¿:il:1, 1.¿i:¡ -i:rlrilt:icj d:i.-,J.vss para oeef* u.na cueni:8. n-Lry frfa, con teÍlPera'bLrás rr:;-ji; cer"r á..rrarrt,* *t prei,l.,jiir'7r**o*yo"*É ef.pf t,aelones atmosfárlca s . En 1a prdcli,ea se preser¡tan varios
eaBO§:
l er' e&Éo : Si se conGoe ef area "A'o d,e l-a cuer¿*a, ir1 carid.al proued.io ariual d.e La [uvia to'bar, se puede faci]sente ealcuLar eJ- coefiffiffili.ra."h¿"
el,ente 4e escurri¡iiento " Err efecto: (ht A
(*2) d.efluj
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EFMAI,lTJA§O}fD Fig. 51 pre,:ipi,tacto::es tfpicas en una cue*.ea mriy frla eon teuperatu_
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EX'}4AFfJ.TA§CIND Fü9. 30 Pr"si:ipil.: _" -:-e,_ :-I,iri.,:.,s en L:jJia eueÍ"rrla d_e Ia üt,:r,:l,.i.Il,era &
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§Isilt"x¿r';:#;Hree
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cronológica,
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sour"iá"u¿o"*i
d.eterminado ha sf
perrod.o eonsfd.erad.o. "r Eu la ftgura 33 se ind'fea Ia curva d.e d.rrracián LLer d.er cauüa¿ caud.al" reprer representad.o en forma eronoldgica en ru i¿gtJ :a. La cr:rva d'e d'r:raeión, muy usada en Ia práctica, .eonetftuye Ia base _para la eontrnuo todo""¡-"a", :"X;"*:,ia;:;;t"r";i;;"i§i¿¿ar
ffffy*ffi;:iii:}
fr
3) cr.rva de.conee¡¡Sgi5! reSrgsgnta l"os vorríinenes progrestvos eseurrfdos en ffier6n¡G'rrie@51-E's er integral de la. §e prepara-fácr,1ue"t"-?l; ils;-3[i "*, cronoldgrea. tár¡rén esta ]á";.*o er d.lasrama eronolósf_ ;r""
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JJA§ ETMAM Ffg. 12 Diagra"ua oronológfco z
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Yr=31*?!* V¡ =30x4o x
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V¡ =31 x28x ,, V¡ =3o*2ot »
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O N D Meses E3l'{A },IüJA§ FIg. 54 Curva de concentraeldn de 1os car;dal es.
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x =2o4 f :J55
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rn*a]¡jLe,
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u" Ia {ife:r¿rrcia e':rl'tre }a car Cal¿a l,¿a-txi-'¡ (o caío"a -*=l-*f-:"'nii"''1r.." árá:a'n;:;:!ri':); :-4-=':--:-=:-iq,iücf.' y Ia r:arga t'l+"aL a ú.e,3*-:is;l* :'r''''Y"' í :i¡ ';¿ liÉr-r3:'i¿rj-:'J "-,:i,i:2,*:.,;i ga. tcfaI '1s l-¿. :'';..':'-.1.tt:::t- :r' -r? eí'-"i;: ia
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d"e-L
ag:iia
er .I;n
--'
'
p-'r-"{.:':ii '.!':'i:
'i:
-
i: ii:'''t'''l''t',j"';¡} '
Fig. -i5 . -
tal'Li: "Jrti] át- i;¡a tr:::bi:-¡á rr,áectd::l *n eéxaxa libre
Ce
Para tr¡rbinasd.e reaceidn ali.aentad.as iio: tuiber"{.aa tarzades (s:"g. 36) ta ealda ufrJ- neta esta d.ada por la g¡_:na d.e. 1.- lu presién \, ("" metros ae q8r:a) fnd.icada lor et nand¡ret;'o a La entrad.a d.e
Ia turbfná.
2"- La difereneia (tf - h2) entre Ia altura d.e1 mar¡dmetro y eJ. nlvel deJ. agu-a en Ia desearsa. ^ I 3"- La d.iferencia vi 2 entre l-e.s velocid.ades d.e1 ague a la entrad.a .)^ Lt c"d a Ia turbina y a Ia salid.á$ ¿ur d-{.fusor". L
Pa'a Lq t;,rbÍna peltf,n (ver fÍ.g. 3T ) La eafd.a .ittt está dad-a por Ia s,;na: 1"* De Ia presÍdn h, (en rer.rcs d.e as.ra) lnd.:lcad.a po:" el rnr¡á'¡oely a ine :haL.aid.c en La ?uberfa a La.--*ihyaCe, Ce .La t.-rl;ina" 2,- La d"lfe::'eneia de riivei i,:r,r, ei.i.;6 ei ,:,eni:r; áe] ¡rgr¿i,¡ri:tra.1; aproxi:nad.amente e] puaf,o oei¿t.raL rie l¡i; ai:.r::;a?as ues bajas. 3"- l,a altura eir.éti.c¿ "/i_- -r,:.::-..:,:¡a:rrd.iente e Ia r¡eJc_¡eid.ad d"el ague en l_a secTo*-
ci
i:-r¿si;al-auj-q:
er
mandsetro"
refie::a a} caud;..l ir:d:lr:ar"oz.,¡.: nr-,n¿ g?qg?lg{omjdi? l?,*" ms/ses. ) €n üna cletersil¿ad.a eece¿dn y para un fnterrralo de tl"eryo fija.do seruarfr., ne-e., año) e} *ociente entre et aetlu¡o (*" *3j y Ia duracidn del {díae, misa*. Err .l.o Eüe se
cau9'al der:ivab,le (o dieponil,,:e) (q¿ *o *3/seg) en las ot¡raa d"e touar,el eaudar, Eue §e puede derivar tsnienco *n cüerrta rls eáu¿a:.es efeetivos der r¿o y 1as caraeterfetieas ccn,strueii.i¡as d.e Lae obz.as ¿e eer¿vác*;;--'
wee(Q,*,un.*3¡eeg),1aPQrted'e1caud.a].d.erlvab1eefectfvamenteuül. l_izad.o para produceión d.e energÍa eiéctriea. Qoeficientes Si se indica Q:
d.e
utl"tización
d.e r_in rfo
eon:
eI eaudal promed.f.o d.e urr perfod.o deter¡rtnad.o el caudal d.erivable en eL mLsuo perfod.o eI caudal derivado en el ¡rlsmo perfod.o eI eaud.al náxi¡ro d.erfvabJ.e
§e pued.en
ad/a =
d.efinir los siguientes eoefief entes¡ coefieiente de utflizaetán teórica deI rlo
o
hid.roldgica. Qu/Qu =t Coefieíente d.e utilizacién práetica d.el :.Ío zaelón hituáuIiea. Qu/Q¿
o
lndlee de utÍli¡eglón ecefielente d.e utfli-
,u*. = coeftciente d.e uJiT izaeión práetica d.e Ia tnetalaeión o factor 'd.e utilfzaeién-(o de earga) áe fa rnstafaefénl-
de
Fl-e"
36
Sa"n;
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fig. 37
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Potencfa hfdrdulfca efegti¡¡a áispa::ii"le ,o I^
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u'. j n;?ÍJ.:; 3!{-8" ?", ;Lt? á? *1"1.í ÍE,l;',í: ?3 leJ?, eléetrieo (0.95";t - o.9B); Qu"3"rei *uu"¿ur aá"í;-áB y E"-i;-;;g¿"-,;{ii.
itfiii
Para eáIeulos aproximad.os
B6
P^o^^* pT prf_ =
d.e vu-
).a
calaa
(en
H^I)
*_:I:;:;3;
orlentaet,in ee pued.e ac¡ritir: H
e
Energia
Energfa efeetiva prcd-»,ei.Ca en el perfc,Co T (en fl E-^o^-.:le",li, c¿=ut I tef:ct
klnrh)
JO
poiencia d.'i.s-ocnit],e efi. }cs interr¡al.os ,,,1.b,, (generaL:rente ra hora) de tór:r: e} pe:"fod.o. F"e*c;::-den,1,: ).a e,x.lresÍdn anberior d.e"Ia poteneia e5e dcnd-e PefecÍ_., es_l-a
iiva y teniendo en c,r.enta eue er.r rna hora hay 31600 seg,,;¡dos u,eeli"l-i, i;F**; tÍea qu"e: "r, ^* e.. v.. E._ fr . tr ',.:tP,.. 'U -*U -.1 I -^F^_¿
t'
riec =
d"c¡rrd.e
sita
J^ dt)
*le* *" -1¿ =
_-
w
vl., r"epresenta eJ. I"i'ü:.'rlren u.ti..LÍzad.c $+ agua.u ),c c1i:.e aj,gnifÍ.ca qr¡e Ee neeea.l-reded.oz'de h6C metros par"a qüe 1m-J rie agu.a prcau"zca. l_ kl{h efeeti.,¡ol u
Caudales
una central
cafd.as d.e máxima eonvenieneia son rq-l.aeián
a las caraeterlsticas
d.e
ü c D'
Para Ilegar a determinar eI eaudaJ- d.erivabl..e -d.e uayor utf]Ízacidn hidrológiea USY"T*o con las posibtltdades de colccactón ** ]ímites d-e convenieneia económica, se pued.ed.e ia energla prcdueida y eon Ios utilizar ác,n una cierta aproxi
maelór¡
la sigulente
fór¡auLa:
4 A l
Qr=2.5e %+ (0"-or)
Qi es el máxlmo c.aud.a1 econo¡aleamentd d.erLvable, e' es eI caud.al utiliza $gnde 'bt-e permanentemente o eea dfsponibJ_e?or 1o menos Tr\jo ñoras (3lo ¿laspqr aaó; el caudar disponible por 1o uenos Le3ao horas-por año (o'Áea 55 ai*" por" 9s ?"
-j-< v o
u
ah.O/ t
Ade:aás, en 1o gue §e refiere a l-a eafd.a, hay Eae tener presente J-os siguientes coneeptos d.e orientaeión:
en ur.a instalacidn i?_ga{41
(si no se trata
d.e d"ife:=encia*c d.e niveles existen_ 'tes entre eueneas hidrográficas pertenecientes a cros :i:*ieria.s d.istintos rr:o d-e] otro) pued"e ser eread.a por med.io rLe r-rn canal- o lu¡ei cul.a pend.iente es infe::írr a }a d.el cauce. nat'.:ral d.e] rfo, o reteniend,o et ag.:a cün r.:¡ d.ique d.e r:na eier-
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ta arti:ra,
provoeando un remanso d.e agr¿a y por cons_iguiente un dos siste¡nas pu-eden ta¡:bien usarse
En
los tramos
altos
"o-"orái*crórr.
irr"lr-rái.
d.esnivel. tos -"
rlos general-slente presentan las pend.ientes y existe por to tanto J-ase posibilidad de lograr cafd.as muv elevad.ae eon obras civrles (ca-nares-y ;;l;ri;") ;;ili;;;"ii"'*, econór¿:icas; sin embargo se dlspone d.e cuencas de-area muy red.ucid.a y por 10 tanto d.e caud'ales menoresj lnversámente en pendrentes serán menores, ras obraslos tramos intermeaios o ffnares d.e1 rfo.Las rria"luii";;;;;;il";;;Til="urd.u corrru_ niente serán mas costo.uÁ puro-ios eaud.aru" naturales
rnas
rnas acentuad,as
d'e 1os
"""¿i
nas abundantes.
La ubicaeión d'e un salto de máxima convenLencra, ademrás d.e tener en euenta rosleamente su factibilrdad. d.er turr"rro den partf curar si se trata de ubiear"";-;;t;"r;;';'t#"iliur"rorrus u3a represa d.e cierta
d.epend.e princtpal-r.reñ ji¿"ih'§l'ffi'll; § *ffJ"::lÍ:;:itil";"";"á;i"u,altr:ra) n " permÍten Ia navor pr6
A menudo se presenta mas bien en una ríniea cafd.a o
eI probJ.ema sl se cebe util lzay un sar-to total "r "siu¡oi i"u""rorrurio-"rr-á ó rr" centrales. De un lad'o está eI menor costo especlfico d.e Ia instarción con un sarto (y pot consiguie"te rá-in']"r.i¿"L" único reducid.a, amártrzaciones e intereses res d'el capital, mlnlmos costos d.e ejerclcro)i meno áu-otro 1ad.o los sartos fracci' nad'os presentan la ventaja ¿e r*á eaptan caudar,ry::.d.ebiáo-a quá, mayor proauáción porgu.e las centrales baja; aaéuas-de ra á"""ure" de Ia centra] utilfzan eI agua afLuente ae üs'cuencas entre Ia primera y J-a segund.asuperfoz,, una segund'a ventaja está dao'a por ra posi¡iiiá"¿-al central. grad.uar ros gastos de instaración en etapas sucesivae de ra demand.a y por ende un ";cú" tas neeesiá.¿us de Ia centrár-"3ü"s"rrta un aunenio d.er factor de sesurid.ad. del ::ffi::l:*ento
-77
"
CAPIfULO
r\rI
REsERVORT0S ANUATES (ESTACTONALE§)
el capfttüo Xifrhesos rneneLonado las extstencias de los rese:.vcrios d.e a.:unii lación y regulaeión relaeionandolas en particular con ei d.iagr,ana d.e earga ¿iá rio y llegando a d.eter¡rinar su valor económico. En eL prus"ite mos a estud.iar el problena d.e los reservorios enfoeard.olos, si-n "rpít*ro"ooir§ enbargo, bá jo eI aspecto dei cau,Lal- d.isponfble y d.e su relaciór¡ coít eI díagz.aua -----e- -'- áe ioá *ñ En
d.ales (eronológicos, d.e aur"aáión, de concentra.eión,
ete,)o-
§i tenemos en un rfo 1as curvas cronológicas, d.e eoneeniraetin y d"e dr.raeÍdn& las figuras J2r33 y 3l+, se presentan vurias posibllid.ad.es ce eoi*truiii;;-;; tral a segunda d.ei caud.ar que se eseoja para las maguir.arias. Fljamos por ejelry]o t¡"es varfantes_: caud.al d.e 20, l+0, 6C m3fseg para Ia§ tres veriantes es d.e 6OO metros
mun
De 1a curva
" La
¿a.lda ,:o
'd.e
d.rraeión se d.e,luce que 1a primera de las j centre-les po,Lz.fa nar ehar tod.o eI año.a_pIena carga, Ia segunda eentral eoranánt,e riü áiaÁ tt;igr eera no mas d.e 6o ¿íaa Ci'aro-está'{Lre¡ sien{irae }a primera eer¡tra} tierre una deter.ninad.a poteneia, la segund.a tiene pciencÍ-a d"obie y la tercera er triple d.e ia poteneia-, p1 nrímeros, reeord.anoo ias fórm'uias aproxLmad.as d.el capltulo ]{.'il, resirlta Ia ta bLa,¡fsr.iente (No. T), tenrendo en cuenta que un ,utrJ*i¿-."e'r.ái"- i.:--dñ en 600 metros de eald.a. TABLA
cABAcrERrsTrcAs DE tiliA cmYrRAr coN
RET,ACTON
Ar
DTAGzuMA il§'J, CAUDAL DrspoNrBLE
ñV'H r¡ -
-E65-
en ¡¡illones d-e kllh ¿\)
96,ooo
lrO
L92,OOO
6o
zBSrooo
Area oT CD . 1.3 : Bl5 815 4 area ABCD . t.3 Bt5 f area Cf,ffi' . 1.3
El
examen a sinrple visia dei diagrama cronológico, su.gier.e 1;. posibilid-ad y ta eonvenieneia de const¿'ulr i.r.n reservorio que ,:¡rrcár.a parte der agiia que ¡obya en enero, febrero y t!.atzo con el- fin de devol.rerIa aL'r{.c en ef
ñeríoo¡ d;";;-
casez, Iogrando asi u¡ra reguLación d.el F"eguland.o
integramente eL rlo,
l_r 010
/Ioo nJ 31.5 ' loo
rfc,
eL caud.al
eonstante tcd.o
(segund.os
:;,i:'i",33J:'];T;':":liií'ií il#jlij,:r"',o
el
añc¡ serfa
= 3ii
deI año)
*3
¡ rur
de ru *37,"s. que tendrramos
d,,,
Dejand'o de un Iad'o por ei mcrmento eJ--mayor apz"ovechamÍen.:o i:r.d:,oeré:tr:Leorvaie 1a pena uencio:ar q.;e d.icha.rutriu"i;;l;iliilil^irrl6;*." 2(¡!i(: j:e:.i?r:?a_i r.e terreno (móaut,: lelrrigar.j-ó;--:- 0"5 -n.:,¡ c..-_-_^a. \ ....v"/ fit:.cs *¿'¡uD -PLi'L' pc: :h a- i-u¿ perfil-e e] rfo no z.egUiade. -:séu!l::r.-iJ :r':?-+ i-e tO q.ue
rst:'ictamente habtarrco, ha;r c¿i;-e obser"var que ]a :reg;.ia;iá ii :ttt,,:¡;,:.:.-! pe:,rniíirra d-e l-a variantl z"i-ta.za.¡a.2. todo er-ui.o_, *u, ¡,u_i/i.*j_* .ia. p1en.a ;xi3i¿'x'1,ffi.1ilH§ÍH;ffric'r úasta 'lue tiene
a t_a central
;;; i"-;;;;'i'j nl"
u,.a
Ei p::obler'ra d'e r-a oportu'nid*d
tar
en
d-e coas';vufr un res?rrorlc aiilEllje las circu¡,s,:áncias qru oJnr" .-. a ilu-rter ffi effit
iiay que establecer prinerc cue"l d.ebe ser r¿ita el- caud,al- pei'naser:t" r*o..o*=ieo,
ia
IU-eñe rjre§en
_c_ep¿13ir-a.i;lel;,¡56:r'7¡i¡.; --:---::r:,-::.:-?
----
Qüe per-
En el ca.so nuesi: unjcamen_r,"
;:;_rí-;;:;::";r;: ;;i"i#.I.:#=*;1";;,ffi"i;..ál.T: ", ,.;:;:;;_ff: hace, mi;:v raei-i:lenre
"á'3."tÍÍurff.'üi=
ccn
.ar..,io
n,:r:d:j"e.: a base
del
diagz.a
será iguar a ra ;r¡:a cie I ¿s vot-ri¡oenes §;tri::"H ;l"Tly"n d^er reservorio nece iaferior a1 p,omedio, *u ceeir en los caud-ar menor u" 3[t*5i3"!:"u" meses eoñ v
__mayo
v.'iunio
v.i,ruo váeosto Vsetiembre Voctubre. Vnoviembre Vdicle¡¡bre
3t(días)x86,4oox 6= 19 " x S6r l+oo x l-4 = 31 " x86,l+oox14= 31 ," x86,40oxLt+=
tg ll 86,4oo x to 31 x l-0 = :? ll" x"" 86',)+oo 31 86rl+oox 6;= xaeiuóoxrhI
L6.O
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212..,fi1t a.7 ), -, ¡¡
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j-6.0 -{ rr
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volmen ael reservorio En
el
caso general, en que precipitaeiones ..Lienen =;;;lF;3 3_v.ge_: en ne§e§ djferenbs año, - tambien en parte,las mjo roima a* ,riur.*-]-y ur Járcu*c nuner¿eo es eor. plicad-o, se aprovecna er d'eJ-
sigue;
t:+q¿¡uu §egu^n .Ia ri**., ?i. o- - J/; "áí"rrá-e";;;.*;";;;'iu
_rn..-¡
.,, -r.*iend,o
f'- se construye r-a er:rva d.e cauda.les naturales o r:::::=-:r:cicí::. 2.- se construye t" if";; á" regu*lados (pe:._:.=:__:s) "",]Iri"s
comñ
-79Volumen aLuaeengCc¡
100 90 Bo TA
6o 5o
bo 30 2a
10 o 4¿;trtl(-,
Fig"
rc6
'
39.
*
D**-,,*r:,.r::i.r.,a.:..,|í;::.
.t+-oni ¡-¡¡r !,§
-i.--Á
1¡' eLGr.d
riii-ai",rc,Íi; +ate¡tcnal (anual
)
*3
I a .^-¡ -¿, ¿V¡J
cDl
lrcüo
D^
90ü
8co
V
700 6oo
servorio:
re
1) regul.total
ñ¡
5oo
Loo
232' 106;
2) regrü.parcfa1
3oo
ABr- cn=2Bo-t5O=
200
=13O
100 0
Capaeidad.
E F MA
Fig" 40.-
I,{ J J A S O }tr
D
Heg:rüa*idn d.ei eau,la1 d.e i.a eiirva cronoidgiea
. 106 m3.
Qn - L.ru "
3.4.
-
Se trazan 1as d.os tangentes a l_a$ ilrjrvas ras exiernas d.e las eurvas de con eentz.aeidn. Se d.eter¡rtna el segmento que une verif eal-Bente giento representa La capacraaa. requeriáá - (E;" J¡s dos tangentes; este seg eJ. ejerpJ.o de l-a ffe. 39 y ABOenel ejerylo d.e Ia fig. liO)
EJ. proeed.iml.ento
es válido para rl+a-reguLaelán, integral, caso en que eoineid.en los Puntos superÍore§ ,!C,r , rt¡rr oe Jas curvas d.e eaud.áIes naturalee y regrrla _ d.os "
En caso de *na reguraefdn parcia*r.J-os punto! y c D no eofncid.en (ver fig. b0) y Ia eapaeid'ad' delreservorio será d.ad.a el lor menclonad.o bajo er puu* to 4 dismfnufd.o d.e ra.eantid.ad *nrr*rporrdtente sug,pento ai segmento ffi2 euyo varor resulta de Ia inclf'naeirín d'e Ia recta ¿Á :-os euu¿uies eogrd'os 'En La frgiira i+o se representa -regulad.os E:.e han eido es* ra sc,truciil *r¿iiiJ-áIi-rffireua, hahien_ d'ose escogido un caudal qeguraao ae zi.z-#7J-á, , por 1o tanio segmento CD, = 150 miLtc,r:es de mJ. -
r-u:
HESEEyoRTo
prARrO (c sEruANAr
)
Ifeuos viato, eo¡so el exaúen d.el d.iag:"ama de caudaL,es pu.ede sugerir 1a oport,ni d'ad d'e c<¡nstrufr un reservori.o est?óianqL o anuaL se-r6 euya vuu.sv4uqu capacid.ad. hemos d.eterurinad.o a base de ].a er.:rffi
del lie-ffama de earsa I*..3:"t" &slg-q aemana] sugiere J-a postbiltdad. d.e eore trulr ,* ""** earga, para eoltar la nl.sma en las h.ou.as dá pr.:nta. ante en los perfod.os de baJ?
ra ¡.¿axlma con eI nfni -¿u eenffdad. de energfa -iL:i#Hi i:i::::*::,.:í:T::: :Í:*:il:.^:"-l1:u*_I1?d",jii s, ra ** ;i;d;-";-;ffi d.,á; *" "" 1"^ : f::*ue ri, :" "*- II ñil;ffijil""i"rÍ'fffl*3'ffi1" tr* lÍ:;., f "r:lS:ry:. f ::tlr:;; ;; ;r'.J" eo
-; ;:,F: il, i3, T. H:, ; T}:,*x T3, Í3f , f ff :,*§l *::*:_ ::1 r" fli#i:. d5{í *l"H. r.Srl"m:"í:? :,1.-::*l*^*1 :f:_ ::" ti."i"""á:. .;ffi ];;"H;i3"n".tr,É": arsponreláo-*" horas de pun;;';*"il""f;: ::i":,,*i,1?yl dal superlor al i:i^1":_iolamente valor promedfo, se pued^e efeetuarr"" li -Éi??-!I; ^
.fl,
la fntegraefén
d'e Ia eurva de carga conocemos ira prod.ueeidn d.farla. §ea és ejeaplo, L3l+rooo kI^Ih. supongamos que ra rii*á'f,[fffi;i,,Ir' flrlor nr" derín6 ¿a potencia medfa Prr correslonaa aÍ *u.,.¿ár d.ieponlble De
tante
d.urantes
en
Ias 24 boras.
P,
= +tr = 5'6
eI ,io'*r, forma eons
-
¡'¡^¡
Las eantid'ad'es E1r E2r 83, Eh F E, se d.eterminan nu¡aerieamente y grafieamente.
Tt;ffiáT,rf;aso
vaLen respectivamente:
+t8roooi *Brooo; + aroooi -161000;
se' nota que .si er reservorio de compensaeión eneuentra vacÍo a las DZ boras, a} l¡aber entrggado tod.o er- agua para prod.u.eir oe poteaeie superfor al 'caudal pm la med.fo, empezará, a ll-enars*, oo*" ugi* *oroespondlenti _ ¡.rOOO kWh hasta
med.Ía nochE;
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-
liirüüt-r^klríh a¡,, i}1'be1Éan has _r-? ,.i+ -!r ¿.r,i 7,r;-.:,..ji3 I i^ J: -.-a: siguiente (::: ti,izl 22rüfrü hr":--),
o-l.¿"?s +ia
p*.rti.:" ,i.* est,e :{ a) -.,.--
llil-rnen-L,o
^^^ ¡l"l..i{,,i.)
se
v,a(Éan
¡"ii.,f" :j'i:.+1.anCO al-rtaeenadO :;n va¡l,lt;r.,]:n,l* ¿lgL:r¡ cc:"r"eÉpllr,lientc a !L,r.i,,lf rri.¡h, A Las t4 i¡cra,* au1rr:n ,-,á ;:1" \i{:lluiriin i:as¿e. L1jeAA i.J+hrq:E 'i,-t,_:;e;::j:.
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l,r aLo -
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i.t,r:*rit*.11,i5 6l¿ora d.etermineg' el
1.,rag5aJl.i d? +¿.:.J., :j.+ .,:-.: -y f eÉii+Í'rir...!i-,, ,7t.::,-.:.:.i
..::;..1.:l:.,
:¡,-'l',-'¡::.r ,lr trLi.^i ¿.." -,, qLr_A \jL-.:,;..i.r;i :.:.;
:
CCffgSf'C.l:d.e a
*Bis i,:j,rl,1::t:..;t:':-áts, ljierr,lc Zi(s rrÉua. l-r :':"Ír14,.¡;¡2":v;ch:i.1a,o I ¡i3 *e ag*a
"
t.'t.lt-t
Íi.T)É,?.tt -' t. ! 5!"i._,-";4 r_ff U.+_,r .liinlt ,.r:e .1ñnJe: ¿}5L¡ =: Cepa*ir1"af, r.l-e,L s"eservorio : [ =
?Z"tiiifr , ? *,,,:r-ñ,'_. = ;í-)rüü,1) :n". \,¡ o -ia E;-ami,i:aná:
+i
di3.gJ'::.rrirá i:€:;ari-,r:.;-:ri-:.::.2:";l ciir.: 3.{. }rs á{as $abedos y r:.ti-.;r.-.:j: t-i_.* á,lSS*t,*1.¡,t,e¡:i*S d"* l.A E*tr¿inA.
d.,::rdngos ,ge este r:ASü la capa::i',rarL d.*r r-6,,-,rl-r'..-.r--.. i;r,-,¡',qli s:rÍ *ra.dri p,-.r sI- r¡ü.Iu-rren acr¡ni-üeldo ros ¿íaE-GáTáff.--G-y-Tf,&fñi,*'-l;a'r,r,r,,*,,. ,,=,.-*ii*iío-*t*r* r.r ,.yr.p*risarren f ¿is,_r*;s f.)'r& r"'.]r:r'-,¿¡,rr. r:+:?i'iii-r¡- 1¡-'aa",rá r-:r1,:.Í :'¡-,] i2 a.e;:,r.:rf:-"a,r.a ante¡"ic;.1,rúen llT::t}:?,,...\l'" r'e ()qjroi-)Ü m"j' Fara p,:;,i-e3'Y€: .i¡.¡ r:er:etLcaá,le lur x"es*f.v.üÍ.,io senÉ"ui, nog a] ejemplo ante.ricr reclrui*:rd_o *cm¡,l.eienle J.,oe ,l,at*a "oi"u-: ;r ptiede a-türr,-¿i.t:f':'{áiE ag,iii
P : E,..
IC."0ü0
ktrl; \:
Err
n;
1 m3 : t.h,+ }Jdh : lJI¡,¡90 }_iii: ,lurante ! clfe; tie ¿a sema.r:s tflrar"ias,¡
Esah,ad.o E1 eaud'a} ''l
o
-
l"oOr0üCI
?0S
klJh;
8,,1.*:,-,i*¡5c,
:
Se puede presentar
'l;a renervorio"!
t¡.es ea*os: ni Cir:::Lc, i-:i
caurj"al- p:.crned.ic e¡¡r, Ei:.rre
en e.} ejerplo ante:r:icr")" l 5.h0o ^
-trffi:3.,
d,e
' - 8;200 - o"z) mJlseg.
l-'- El caudal m{nimo rfor* d"iss,:¡'nihr.a es 6.';5
%:
lrtri-i:
necesario-prfu q,:e eI" g:r''-:rlliL €;irrr¿*:ra,lói:,e].eanrB ].n F 1o I,.s,.l viene P: BeH ,Le La ,:,u¿I :"*sr¿i; ;;'S!ng:'. ^- ?, =
fórmr:l-a
2"- EI
601000
e*:rli:r"a}.
li:rir
',rrls.l'r.
,.1/aeE; *n,sr..ri..: easo I10 ñ'3 neer:el
J:ii:
ilÍri,1.1ii:i3, j.,ii
r'rrlte
p = 5rí:$ü r:{.
u¡.l¡:¡ü a-L r;=luJa1
ki,tr
(ease tr:revÍnt,:
C.ispr:rniLile eubrer tüc,?s
l-as neeeaidad^es !e:'ü se ;::"**Íca -rin ressj.r"yci¿'j-o c.i.a:.:Lo, p,a.ra poii.er d,ioponer
Ia pimta de los
6"25 tt3f seg, ) Si eI caudal- promedio es, Ínf,ár"iii' rl i.j m)f se¿, 'i-rl í'.s=rvorio d.iario no es suf iciente para eubrir Las rrecesi,:l.acj"es cleI se:'vicic. Ilebra que d.isponer d.e un reservorio semanaL, clLre ae'ur¿ul-i) eJ- agr"ia d.e lcs Clas doningos y sá¡*dos, Ia misma que servirá para integrar eI eeudal cle lunes a viernes. en
3.-
eI
¡-\') *
momento d.e
Para d.eterminar eI caudal prornedio necesario para cuhz"Ír nal hagamos el balance semanal:
eI eervicio sema -
305.000 m3(eauid.a} uu¿¿¿aqq\ren un ci.fa i:.r.',i.inac'io: -'j-.llr'?.t19volumgn de agua util-izado o'r+4 : rv/' ;:;;'7,;;.i'-* 22 "0üo n3 (cauc1a.l 2.65 n3/Éee) volumen utilizad.o en er d"fa sabado: *iq#*
volu¡:en
utilizado en el clfa do:n-ingo:
Volumen
total
ResuLta por
d.e
la semana: ! '
3()5»0Co
Io tanto:
Q pronedio semanal)
ifttrg-
ari6rt)oo
+' 2?7tÜÜa
*
rn3 (caudal
L36rr;oo
E'
r.r7 *3/uug¡
I'BBBrooo n3
roBEBr ooo
=
7 {aie.s)
86.,\oo (§eg. en un clía)
--
3.10 m3/seg.
Este caud.al es propÍamente el cau-üal nÍnino qu.e d-ebe estar presente en eI rfo. El d.áficit d.iario en los cinco ,lfas l;rt¡ora'bles será: (3.5 - 3.r) 861400 = 0"4 ' B6,4ao = 34r 560 m3
néricit de 5,,dlas:.¡ 34.560 x 5 = U2r8oo
que deben ser cubiertos en
'
86r\oo
=
(3.1
(¡,r - Quo*)
86rl+oo
=
(¡.r - I"rT) x 86r\oo =
(3.r - e"uu) y
m3
sábad"o:
- 2,6i) *
8614oo =
)+orooo m3
e1 domlngo:
cuya suma es justamente
igual a
Este vo}¡nen es por 1o tanto
Ia
132rgo0
m3
)
L'|Z.BOO mr. capa,*iC-ad.
de1 reservorfo semanal-.
Hay que tener presente que eI caud.al. pronedio 3.1 m3/seg. se entiende aquel uti lfzad.o en las máquinas. Teniendo en cuenta 1as párd.id.as por filtraclones eñ eI reservorlo y a 1o largo d.eI reeorrido entre eI reservorio y l-a nentral, asi eomo las eventuales necesidades d"e riego en eI ¡ris¡ro tramo, y en fin las pérd.i das d.e regulación, será oportuno contar con un eaud.al superior de 5 - aA /o af ca].eulado. Ta,mbien en
eI
caso d.e} reeervoric¡ d.iario c¡ serana]-, vale La necesid.ad. d.e estu* d"e ]os mismos a base d"e Ínvestigacidn topográfica y geog-
d.iar Ia factibil-id.ad.
nostiEá-i-*-
-ó3-
CAPI]ULO
XVTI
CCIP,RH.ITO},IE[RIA
.a exacte del cauáal en las instalaeiones hid.rául-iea.s, ti.ei:e w:a La determinación inportancia muy grand.e pu.es permite aclarar problemas d.e tod-a ind.ole
"
Citamos
por ejemplo:
a.-
.a Real-izacion d.e es'i,udiü,s d-e factihiliclad de'":¡a cenb¡'a1 besa.:¡d.c;e zrt J.a. ¿a.n tid.ad. d.e agua d.isponible d.e ur-r rlo" b.- Confección d.e estad.fsticas a 3-argo y eoxtc pLazo para pr"vi;j.c;re¡: C-e r;a¡g¿" c.- Determinación d.e la eÍiciencia d.e J.as máguirras en base a} gasto ce agua. d..- Determinación d,e] esiao-o d,e usir:'a d-e u:ra turbina conociencio su eficienci:: a]. estad.o nuevo y ccü¡:larandola con J.a qu.e correspond.e al- gastc acti'¡a! Ce agl::.a.
los casos se pued.en efeet-rlar l-cs aforos en eI -t las tuberÍas Ce Ia ;¿n'crai-" Según
eauce ¡iisrf,o oeJ.
z'ío o
eri
1" Aforos en caLlce§ lib:'es a. Aforo d.irecto.- E} eaud.al se recfbe, durante lm tieqpc blen d.eterminaAo-'r-trr, en
T."
necipientes
d.e vol-umen
conocido" Jnd.icando
eI-volumen d.e1 recipiente resulta: tod.o vale para caudales rnfniraos.
' = rI
e
eoilTffrff@
Hue1ga C.eeir que e]. na
b. Afolos_por vertedero.- Ea eI cauce d.e} rfo, en u¡. tramo reeto d.e sección horizontal, se construye un verted.ero. Debe ser d.e pared delgad.a y aris ta viva con eregta horizontal gue alcanze d.e oriJ.l-a a oriIla, eÉ d.eci? sin contracción horizontal (ver fig. 42)
nig" \2.- Aforo por l-a }amila
:,¡sr-ueCeroi en el canal ,:e aq';:.a. (luberla T) "
Ia presión
at¡oosféz'íea. actúa bajo
Q},
-.ri--_
l','lt,i.i.n.e't* J? rri..Ltr!r)ti AC l:'.lt:::iCiOii r-1
t'Í:ax I r I'j '1r J,
.'l n4.,
yeloc j..dcc. en iL1i,.er:i,lie "
eiociriad.
§eer:idn
máxii:.,a
vel-oeid.ed. media en velcci.d.ad. rLe fon,do
Fig,
.:::! -¡_; S::CÍón
AA
ia sec(:. AA
4lr-"* Diag:rama de
la
vel-ccid¿
.1gi;l¿r
en
,¿n I.fO
.') EI eauáa} se *ip:,,:*ai .pc! :ia _:j:r..r iü: -
Q;iF" 'Z#.-,'' = . d.onde,,g,, aneho d.e1 i+:r.?*,J.er:,.,; .1 s
2
'i'-': 2,95Nrr,."''" ,,0h,, del ag¿a; ,,Á,{,, *" un coefi * eiente a ea.reurar'se en 'r¡ari,;s modos a:-r,"Á gun Frese, - para trh's cc,upr*ndido Éeg.L,ul los ai{o:"á*,r r.,r" *l**proro* enri"a 0.I y 0.¿;;"- ;;;.jffi, G"Oú21 ra -..rhr2, (r+ 0.i,(H) ) = o"r: + **F*
É{ L'rs simboLos se ir¡d.isan qji
c. Afgg-Son
fB fig:ra
+2.
molinete
; en *37"ug. d.onde unso, eE la -g =" - §y :"%'-^i1o, seccii.én d-e J"a ecil";.,iei:ite ¿rqurca slr vr*lo*i,1ad. u,a,Jia" La foraa e*q-;6in*':i,.:;i cj-.,3 unl¡.;,i,izrett c¡;tlí r.e¡;,e;*nterr.a *n J-a r.Ígi:ra 4J. Desgz'ad.aeiad-anente l:,,;:. e:-*stc d.el rozaml.ento ccnt¿:a lar; orÍI]as y con* t,ra e] for¿d,i d-e1 rfo, ri.:.l l,* agua no es u:rifo¿"ne. Varía en la forua 'indtc"ad.a er¿ ia fi.gr.x.a +¡ Lf+" La d"eterminseidn del +¿r¡áa-l- C.: l;na ,:r¡c,rie:rts fir"ifda, e6 d.eci.r" e} ro,lu* d* lÍquido que er¿ la u*i.r,*.ri. a* tir:npo pasa a trs:vér,r Y:1 de ra seecién transversal d.eL carlee c:uyo piano riorrial aI e"ie d.e eor.riente, §e Fue d'e ob'tener Ajerrera-rx're::¡e ec'.I-s en -aea tqrgL trr4i¡,e*ta ás de*Ír cle;¿ra:f::"anrr.6
5í}:*-e.}.perf,t.l,}u.*gou].*"uu=ffiya1finl-avel-ocid.a.d'ne siend.o, eomo ya hemos
ias r*elocid^adee d.e ros fiJ.etes J.fqu-idos *'loto, u,i¿y áiiirentes uno6.de ohros, no se¡,á siifieÍente una sola uerlleidn para Logre:s" Ia V¡¿r rnas por e3. eontrarl.o ¡e preeiea d.e r-ma eantfd.ad touad'c's al.sradamante
grande
c1e CIháeriracir¡nes.
A ta]" ffn se usa frae*fonar La seeeldn esi:u,*ia.d,a er¿ uita s*rle d.e faJas vertfcales d'elineand.o e:ntre ellas varlad.as seeeiones parciares de confi guraelón reetangurrr; i;iil*r-; o tra¡iezoidar. en euy,e eerrtro d.e graveT dad, se proeed.e a d.etáflsi*r*ru-i-"1oci¿áa d.er e.¡rrespoad,iente firete rf_ quid'o, la qLr-e se eonsi,lera unfforue d.entro,ie }a seeefón parciar asi d.e terrninad.a
EI gasto o eaudal pareial, quÉ eorreepond.e a J-a seeeidn será ;Qrf . v. Er caud'aI totat d,e lm d.e area ulfsr equ.tvare a ra euna d.e r"os gastos parcfales: q ""*áiá"u* i1; = E (r En Ia praetf"ea Ee reeu&"e a u$, mitoao grdrteo integratrvo que, ad.emás de d'arnos resurtados preei"so6, nos faeirira *a-rÁLL baetante crara d,e} re g*aen d'e flujo ae r-a corrtánte-sn
rs secerón ea estridio" 1'- se subd.fvfd.a ra seeeión transv.ersel en una serre Ies cuyo aneho varla seg'¡n ia i*eg:rrLartaa¿-¿e rie fajas vertfeq _ ra eorrtente y r-as d'lmensiones del eauee, Jorreepono.i;"d;-;;; aipuesto meyor ' de fajas a uaa comiente uuy irueeular "r-o,í0r."á 2"- En e} eJe vertiear
i-Á"*ü*.
d.e cad.a raja oe pro*eáe a deteyminar r.ae med..i.efo nes d.e veloeidadea, c.{q¡a eantiaaá u,¡er_ d;I;;; ;;;i;;;.ft#í"t_ úóúev¿¿ w*t u¿¿cr¡¡ue ú-'t o profund.idad. d.er Égria en ese pun?o,
.Es conveniente d.eter¡ainar 1ao ve]-oeL,laC.e,s ,Le
ouperflefe,
d.e fond.o y
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aquellas eorrespond.ientes a 0.2i, 0,6 t, ú.8 t,. (sienpre que 1os in terva}os resrrltantes no s€an fiayores de 1nt., nL menoree ar d.fáfe
tro
d.el
moJ-lnete).
-
3"- A ead.a eje verti.eal correepond.e un porigono d.e veJ.oeidad.esrcuyas or d.enad'asestáneonstit.uÍdasporksffiñed.1etóneseogiaaá;--, euya§ abseisas están eonstitufd.as por la aagnltud. d.e las velocid.ade eonputad.as.
El area "f"-d.elineada por Ia
envolvente de
las veloeid.ad.es tiene y absefsas ¡redl"d.ae
rnensiones rP/oeg (oroeneaas med"idas en metros metros por segundo).
d.I en
4"- Lav
l-oeld.ad. med.fa d.e ead.a faja vertÍeal estará represeatad.a porJas abse sas gue, muJ.tf"p!.i.aad.a por Ia ord.enad.a d.e profund.ld.ad., d.a eJ. area Itf" fgual a1 pollg*no de veloeldad..
!.-
EL gasto parcia]. de iad"a faja estará represeatad.o por poF o'vl" i/ por lo tanto " v)i
e: 5 (r
mñffiIrc'ñ'a
6.- La velocidad
¡red.ia d.e Ia seeeidn
será Vr= $,
eI
atreat,fu¡
donde
f =:(f)
d. Aforo poq _titulacidn (§erlucigp_e:s .saLinas) En los eauces muy imegulares loe afcro: ca3:-oli:ietes
son inapropiad.os" Se reeu.rre en estos easos e J.os aforcs pc:' t1:',-iJ-acÍdn que eonsÍ.s+,e en añadir durante largo tielrpo, y úon :.:::Lfor=:i:a;, a }a eorriente que se
a.foreunaso1ueffi.omrínd.eCC,nc:a:ra:idnccnocida,,§''(r.{7*3¡.
A grar,distaneiaragr:as a@jo de est,e pu::t.:,. í-.-=::l--.+j+a);e saean ra:estras cle1 agra y se. detMrs ]a mrúüdad" de e1crrt:ro ,le s,?^'-- ít:- lea:tivc se mplea nfiraio ae pj¡ ta'contenid-o enlas mismas, §upcnier.'f;:: )--.. -z =al se haya d.ilufao en tá-do el vc¡Lumen d"e agua" Las m'r-iÉsr.:as :=:=-: ;:ir saead.as d.espuás d.e1 pun1r02r!
to
sÍendo, anteg del
pu.rr+.c ,,2-,,
:"c.::_*j::-:: ia ooJ.ucidn" Cenoeiend.o
-Bf:
I
-t pIeZore'uiiC lLnea
fl
m.L^^ AUUU5
piezoirétrie.o
Tubo,de Ventuíi
Fle. Lt5.-
Venturf¡retro
se en cuanto se ha dtlufd.o
q. = s = d-
q = ^
I?ra3
Ia sorueión,
ee d.educe
caud.aL:
cantl.dad, en *37""g. ó lf seg. d.e agua Ealad.a eontenido ae oat/u3 ó saf/frtro d.e La soLución rr tr tr rt tr il tl d.e Las muestras a ^---J-t caud.aL d.e Ia corrlente en ¡rJ ó t/seg.
q"u Ia cantid.ad. de sa1 que eorre por segundo es sf.eupre Ia
Ejemplo:
q s 1 lfseg. s = CI.j W/t S = 0.OOO5 Kg/} = 0.5
ResuLta: q(enr/ses)
.
= 1(as%--¡
mf
srua, se
ro-3 rrg/r
-1) =
gi y
eI
r-rooo*
t=g99
métoao es exacto pero tlene e]. lnconveniente d.e necesitar sóJ.o se presta para med.iclón d,e eaud.aLes Bequeños.
r,/ses
uucha
sa1
2o Aforos
en tuberlas a -contad'or d.e ventu¡{. '
ffi
§egun e1 teoréua rle
: se basa en e} fenómeno d.e I ("""-rie""r-ii:i* -v'¡vsv¿¡v k Bernoullli
tendreüo§: v^2 + He+*
pérd.id.a de
carga
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d"fvidi.r laii i:i.¡r¡ai-ali{-{.*38, i¡Íá¡'oel-áctricas erl' tres
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-".':',1,=:,f i':?'.':a,ic'amel:t'e
grant';be:faS
r-r;i¡;'.r;3,]7-1 ¡'¿{'-i-* *read'a por r:I :"e;;';;-i;;'r,,;l:ii.rras t-;,i-1.i.:,irr.r en, ;.:5tif i,r.--.::i) -;". ";--|i.,1"-0,r" l::.'', :,.1;.:, ll i,:-. '.ii.,. :i';,e a L:"avás d"eI cau i.!-.:.i. ,..¡-; ;,;;;:=, 'i.".- "' i:... ,"i.tg" ce "iJ" ,1-¿.1.
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Or'u,," ;;
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rlg eI f-:r":):flf'l:e dg "üentf'aleS '::,C-r:1 ri i1i; n'a4li3' flu'yanteun; Utj"l-iZan 1OS
1i'i:':::'.)CÜ
-'-''.¡.,::,,r¿'-i*f;1':"'
l-OS l a'ri-i;l-:iL il,,::.::., '. :',.1.'- " [j:r' 'j"-i.-'ttei,r-,.Í':::r-t¿iÍi Ce ,r::nnefa Cl¿1)'e F.iü Ut'i']iZai:r '¡¡te eS* -i..¿ gel:'jl'aJ.¡:e qI.ie t-"i-:¡:lr,lir.i,l¿? .":;-, Ér:iii;i r i .;í...j.',.1, í. : ,ii, -'r¡,-i'l -+ .f.,:f n9 .!i \'3 nei*¡l'l"r-tfafftg .irl.,i 5 r-.*.-,"r.,.ar¡t:ir:-l::, l:-i.t:":-,;:á ' \/--. ]¡).t'i..,: r- -ff, : ..i-.. -...-.:: t¿i.r.ii:i;iÉj'.'Li.,J]. -!,
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tii:.:. Fig
-97sola¡oente en eI eeso q,¿e la i.r¡:..-";:;¡-.i i:ea, d..e granáe$ Cimensj..J::í_?b1, lagur:a de gran.rol.r:nen;, ia. r*::],-i.;i.i::s-uelaai-en eI r-,¿,31,p¡,:cáauoy f,orme u::a d.etr d-ique, pued-e entregar una potencia varie-nia l- paz" Io t"ar¡b,l no f,u-neiona eorro eeflt¡'a1 d.e base (ver fig. )+Zi"
2'-
E'L segundo grupo d.e llantas rerine lae r:;:ntrale;s alir-¿enr,adss a través d.e u¡ eana,l_g 4e u,*a earerfa a p*l^ }!!:gi-_ áe pendien¿e n*y recu*icra (-á'!-3-57"á¡ qu ce;'ga eoneef-.aáae een las t:;.r.binas poÉ intermedio de una o mas tube:f,s:s fcrzád.ee, (vcr rie" l+el*--
Estas eentral-es, d.e red.r"re¡Lrj.as p,.r,oi.bf,LtCades ,3e bajan nor¡oal¡rente eorr pr.ogu"á;nas p:ref,ljad"co" ts ::,zqt:J.aeién ar4rtritr¡_,1 d'epend'e d-eI voLu¡ren d.e L,a d-e }a centraL
*:.rot""*ia
-rránnva
la eargartra* Ia reguJaeidn ]er,rltt-- ad.aptar d"e
Ce
fi* cár"ge que ftDrÍrr]¡:ente a laa *xigei:elas -¿e fa ii.ern¿rr,i.a dirra.r:,te poeas ho-
3.* nn el ter.eer agrupau[ent*
..i.* :'i"
§on Las mas eaf,'as d.* ij,jrj.i?.s ,-l.a.r; ¿s,;,:.trales neaeÍonad.as y e} c*st,o d.epend.e uu eho d'e las otrras *ivif.esr .ile*rg.lrr,iüE su reaitza-:,3"r*¿-í-iirrJgo Irera a* J* relresa, d'el larg6 ce ra trul-r*¡"fa d* pr:esÍón, d"e ia a.r.t:;r¿¿ ,r.e r-a -ri¿Jl-tál
digoa
Poeo p!"ee@t¡¡6ttieo
I
tütberíq for¿ade
Erabefse
gele
rr"oa n{e
pre cl'"-u
dent"al
e&o'¡el de desee,r,eq €
Fig. 49.-
Esquema
iel p-.::fif da
r¡¡1 .-'c1 n do r¡sci ^u
O*-'_'-
l-
iri_.,;i
:r.:riL:"a] i:a:i
-c,)*
gliJias de '1 os elementos eonstlt"ÉtorÍos d.e l-as irigtal-a*ic,ne¡ hiá'rc¡eLdctz"i: ea§ §*n eouu"ne§ a las ohras,l.e L.¡--:sl tres fa¡riLias;r*r-eic,:e.d-;r,s. §* lueden asi'eneonirar d.esarenad.crea'ident,i+os ea el seg,;::dc; ¡r eJ" ':;e;"eeu. gtrupo, tur 'binas Kapl-an en e} pri:rer'o o en eL s*g:i:::der, +;ri.:rt:it:ze F¿"anrsis,, rejas, ec,¡ñ' puer+;as en l-os tres tipos C-* instalaclonssj t:.;.¡"bitas Peiri:¿ o 'rá,L-n¡:as e5f árieas en 1as áog ui-timas ea¿. O+,f,os eLe¡:.+ntaa a.L coniirar'Ío son e,etacLe rlsticos d.e -un eie:'tr¡ tipo d.e insial-aeidrr ta]. corm J-a. *ánet'a d.e caz:ga, ef pozo piezoméiz"ieo, Ia ehi.,nanaa d,e equillbria, el,:. ¡.1
Tva*-"amcs d"e
d,eseribi:' brei,'.:rartt;e
Ias instal-aej-ones hid-:'oe1á.;trieas cara
cteristiea s mas i,r.iprx'táixüe,i.
puntos prinripales qi-j-e eenstituyen l;amt;Íen LaÉ f';¡,ciones y irra desrlr"ihÍz' )¡
.
o!
ut-,iliaada.a".
sÍ s* p;.i:rd.e a fc,y:ner ui
o o¿
o'
d.e_Emal C:e caf-t¡.ei,i,,q I,as agua"= qu-e er:, iina zc,r:a d-* ;rapi:t:i,í:' sz re+t-;gan _En!4_qg!q.o-g.{.,?g-
.,{
o"
J-oa
üb{g_s
;er a.b"-
\
C.* i;,.r:i:e¡r.fee *lr rfos
pued.ei:
e:nhal.,*r ¡ieáiant,e presa.
Rec:ogÍendcla-en u$a §;1iq*_¿e-¡i*:ir'a.,li_l.j:.¡ +ii=l+t_a?lÉ.a=É=4i pglo lir,re,o en ,;ne ga]"eria de BqeSir:-r, ,le pei:áierrta :n";y iuf.*ric,:" a l¿a d"¿;i eal,tce nat-urai
ffidrlia.deaFuesd"e?,rleiert.$:.,,eccr:,'ic.:l¿rapJ"C,veci:.ando asi eL deeniyel ql.;ie sa .:a ,13?3áü" Los eistemas puerien L-r,-j)tj"i-i-,;j"rj en loács lcs ils,soñ pe tyata Ce *etener e1 $'ür§,o d"e1 ag,ra ?irr.i la l,lí"::-:i pr,;¡*'ia:ie:'rt* d.iel.ra y d.e d.ar aalj.Ca C.espues a aque3-}a p':i' los a,;ce-.':,IIñlir:fe vign-ür-, qi.e cü:nps'e:iáer: e;.,r4:;:,ertas nnvicla,s a r[?r¿ú ü au+u.;r,naiidrane;-*,*, .-Eq-_r¿iJrqrq"e q?' para ]e ¿e;aytts.ü:ír: y d.asarenedo del ag:aa, l-os ver.t-.ederc,s etr. Presas J,as preÉa.ñ SrJn de tipr.s il.ir¡,-:l's':,,r3.0 Éreg[r¡ qLi+ §e í¿ui.ÉJ'a s¡ia:iie:"r*e:i ;:'tgreept;a:. eI agua o que se pret,end.a erear, ag'úF,s arriba d.e Ia prei.la,rin vrrteCero e¡rbeLse de acr-:mulaeirin.
En e} prirner easc, las otir"as d.e fir:¡'la oe p:"esentan como ,,::'ra sinrple barrera o(tra viesa o azr;-d.) pequeñ,o di"que cu"ya fina}ld.ad. es l-a d.e ki-íereeptar eI cr-t-:'so ¿ef agua sirr erear una eLevacidn apreciable de} nivel lfg-uid.o f ufi eml¡alse utiL aguas arrÍba. En eI segund.o caso se t:c,nsiyi-rye r¿r¿ muÍc) o r.rn d-ique 4e gr.ar:d"es clÍmensiones que, ad.erias d.e intereeptar e} rfc, cre& LrrLa sobreelevacj.én apreeiad"a ¿et nivet lfquido y genera3mente al- lt.ismo tiempo ur erña]-ee util (reserva d.e aeumulaeión e tacional- o d.e regulaei-dn sema.na.L o d-farfa).
Las t'raviesas pued.en ser ec,neiru.fd.aa d.e ob,z"a de fábriea, Ce madera, d.e tierua o d.e fierro segun J-a potencia, de La J.nsta.la.ción y d.e} cai.¿dai- exi.stente, pu-ed.en ser d.eI tipo fijo con s,irrrgrtres cc,Dpu-ar'tas d.erripiad.o;'as c 'benhi¿p fl-^1 tipo móviI (f:",g, 5O) con aupllae cron¡:uertas ptrar:.as o d.e uect.:r"qrje se p*krerr d.u¡.ante las avenid.as para evitar rertsnsos peligrosoa y scb:"e -r,c,io para d.io¡'rinufr eJ. d.e pdsitc, d.e uateriales ag'uss arrÍba áe,3- d.i-que. Tar:bie:;* eupJ-ean traviesas nd? vÍL.es en J-cis rf,¡s navegabJ-es. En e} segurld.o sas(i es ¡',rsg16o realizar una obra d.e d.imensiones mueho mayor"ÉE d.e tipo disti.nto eegún ia lcni-orn&eLón y l-a constitu¡:idn geol-ógÍ.ea en la eual e1 dique se eonst¿'i:.y:.
1
*, üi
-
l:=,:
¡i¿idn
e
err'ad.a
" P:,. ":d: ¿¡:.
.'s o'b
".'p.'"i¿.8á..
, €.." 2i-.1a .? " h) -Posfeion - 1
i.'" do^' t.tr,:
abier+"a
-----_:-\_]-\
------\
-\ o a
..6
D §ó
Fig. 50"-
Cc;rnpu,eria metá:.Í.:ra
La impertaneia
d"e
Ia
c,b,r'r*
ní.¡j,i- eÍ.
'.¡-rja
ji:yriüa
É,r:,L;t:Í113
x reai'iza:l no sleltpre c*ineriCe eon -i.a pot,encia de Ia
fnstalaeidn. Algrinas veeeÉ o,'.",;¡i '.ie,::rsarias i)re,$a,$ ccs-lo-le.s par'a inatalaeÍcnes de med"ia pot.eneia, mf er:.t,:as qul.É ñÍ. +tg.i;a or:aeiún*§ Lría IlrGÉe d.e me¡:o:" ta"'rL& es sufÍeiente pari? embalaar * cl.rs.;1ar" 7tq,a":+-"anl,eg *antiCa,l*s áe ag'r,i-Bo
§obre eI tÍpo d.e c:c,iir*tru¡;e:idn eatre áisNf.ngr.iir J.,as preea,* d-* gr:avedad" y d"e tierra, las d.e graved.ad. allger'e"das., le a:'eo, de boveáas mi.:3.*t"fp.Leo, d.e crcrn'tz"afuertes y c1e arco-eúpula " La ,presa d.e _graved.ad. es La. sas d.ffi¡rie1id.a,
y bajo etertos asp*etoo, taral:ien Ia
@sfgteaJ.elpuje.Je}-agiiap0r§i1prop:Lo}e§o"suseeej.dn es caei triangu-lar esn ef. vestl"ce suBertor aplanad.o (j.a eorone*fdn sirve muches veces eomo aJ-iviadero, eomo *arofno d.e paoo etc") y eou e} paramentc en eontaeto eon e1 agria m.ty poco tae3.Ínad.o (ver fig. !I) EI materfal d.e corrstrueeidn euplead.o es eI hc:tni.gdr. en ms.sa, Ia rnariposter{a y hasta ].a tierra" Dad.o eL volt¡nen d.e Ia presa su peso es mrry grand.e, y en¡ieeial-urente en las r€giones montañosas su preeio pued.e influfr notableuerte en e.I eosto d.e Ia insta lac1ón. La aLtr¡ra es, en genral, fnferl.or a 60 u 8O metros, salvo casoEexeepeiona3-es (J.).
D:rante la eonstrueetón, debid.o a los grand.es voLúueneo d.e eonereto que fraguan, se d.esqrrollan teryeratr.rae elevad.as as! que se preven en eJ. fnterior deL d.lque, tuberlas d.e er¡friamfento que qr*ed.arán mas tard.e, a construecfén r¿Itf mad.a, ahogadas en la nasa d.e1 d.ique. Esto se eonstruye e$ e}-ementos v*rt"fca3-es, apoyad"os r:no al otro y que Ee unen eon juntes d.e eatan¿ueoeu rretálieaso Del¡fd"o a las va¡"iaric,ries de l,emperatura y a }.a pre*rL.én d.el agi-ra, eg neeesario prc,ce,ler eon culd.ado la reali¿acÍén de i-as jrritas áe c1tfa'aac7.,5a y eI revesti mj.ento a fin de iru:eái:. l-a fÍItraciúr¿ ,1e {rgu"ññ en e1 j-nteriar de la presa, §e d.fsponen en el cuer_po d.e ésta, varfas gal.erfas d.e d::enaje p&rü tr-e reeogida y ¿--d.e1 ag:-_? . Ja evaeuacion "d
(f) Nota.- existen !:-:;:
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gz-;'.,;e,faC.
áe,r,x¿ d* i3C-150 rreiÍos d.e al-tu¡a.
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i:í;irri psE,ó l
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C'J graveLal. pr\3pio d.el d.ique,
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er+r'l,i;,
agu"a.
de ].os esfi',-::,..- * ¿?:itr-? de l-a ha:s;e ,fe1 d"ique pffa evi tar e]- .ro.rrlteo. f*i$i--!L;:¿¡.rite
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galerlae,le ir-speccidn ¡r J.eaaglie.
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{e¿uier"en |":j¡liar-¿to'"¡ 'f
te-
ffilá*"*ai¿,-.a*.:e.i,*.l,:.rCltrE"t',r1iÜ*:iá:laae,:l'i¿c:,ÉrfllL..6a3d'e buena c:a'-l id"a'i' pu-etribos, a unos asfuer"zcs ú5l:Ér;-d.3rabi*a que-aolo uj'a rOea ilrÉÚe'§ dá u'as de sopartar, En va.Ltes e;t¿'e¿hcs y pr*f',":rráos se han cotstr¿f'lo s'-zpevior r:aJ'iá* eelosrrtr: csn hornigén d.e 20ü metros de altr;:ra, fabri+aC"as ecn bai1 eL d.e.d" EI euid.ad.o ea Ia eúÍ'iBíI'r":¿eet.én y . oS e']nbrÜ'Ie$ áe e'¿s ngivi're1'e'v1j'\)s' t'c;rg'*tal''¿ra 1:r á" ü arbíent'* empu-je d.e] agUa o los efeetcn d"e l-a ier"per*tura d-e1 agu-a,
Una
es
a-rin
supeyicr atr que ue er{,iea
planta y e*eeidn
C.e ',Ji,.rá *"Ép=,i-:¿a
FaL"a -1-ü5
rÉjlrÉs*,5 de ¿ravedad"
de effea *s1á;'e5;:e*''rntail;s' en
Ie f,fg' !2'
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Fsani"a
fj,*¿cl.in A" - Apo;ro$ en .:-a ^ "¿ r. - üalerlaa cle inspeee].tn .
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].as :iÜ tÜn¿'' d'C; *'r-,:i"po i.,::,5eraertrj..e, c'3f'sar :ti:ft e¡lBndo preeeáentes" ia ccn;tru':'-:idn es 'Ífr'é J-igera :1;'s': J'r & g::tnre#iá i,a al.grr:ias d.e ias 2eta++"i.rlÉiieü's" G
EnCaSOspaftieir3-arE§s3':enS-,,-rU-yenen],aa'¿f'Uéii-ÍdsclpreuaeüUy§rilitrvAt'1"1'raes
-96 d.c,b]e (áe a.reo eápu:.a) (r'ie " >3); e'ler"ás d"e estar e'urvad.as en Ifi plano i*"tLzotLai cci*-:c las pre§a§ d.e arcc, io esi;án ta¡tbien en err pii,'ro ve.r'¿ical-' La für.:i:¿, ri.:: ¡iI'::ti-ej,,¡;uie p*l'rrlte 'u:ia Scilciiaeión aenor de1 .material, especial-r¿ente en los pi.:-::i;os de apoyo de La x'oea" i",os d.ioues en
materlales sueitos, par ejempL.o tíe
irc n fi*,1"r" áE*aaEEüáátffic:idn grarr.',:Lcné tr con o sirr agrq
l,:ir:at oiiortu,:arrente estat¡ilir,acLos guiií'L dL süstancias id.dneas en' I'as c'¿e],es l-a esr tabt.l,iC¿d- s.? Celbe a. l-a cche.;ri'irt ¡' ¿1 t';zavíenhQ ,leL ¡n^.,t,erieL :ri+ntrtrs' qu.e ]a inpermeabili"dád. §e BEeg'irJ'a c,or.i ¿j"af,ÍaW)"á (c r'ú-,}ecs) d* materlal.es f-rperneabl.es - ;;cr ejemplc a¡"ci.t"}as - o revesti -
id.entc¡ En l"a
d-a
fig.
eór¿*:'elo c,:n pianch.as metálÍcas. ''-:n iique I'l+ hny un ejer:rp}'a de
ce tÍe-
rra eüi1 n:á.c:-,rs ceiitrai areii.la i.mperneable y en la fig" 55 '¿rt e"1empJ.o de preea d"e "e§eollera 'r Fig" 53"- li.q:;3
,:-e
eon !¡aÍitalL.a f.ro¡:.to.} d-e concreto
d.e
',m4.
l3.ff;É,a C,.e aX'C; tt".;p,zka,
arma-C.o.
I¡i.§ *5r*tt+,r:c'fstiuas d'e ic¡s d-iq*.ee **riá ia'ia p§:r: au vo-l,i;men (en ¡q3 d.e uat.e-rial) y por e} " r'e:ld,isier¿tc?¡ (en ldir[n d.e energfa e]éetvLca prod"uaible FC¡r u.J d"e volumen)
"
Para dar tr:a ld.+a d.e ésie uf+,inc Ca*;o pa.ra repre ras d.e aclr.rlL:lecidn anuai C.* 16,-r.Alpes eit.r"opÉc,s se pu.ede in.diear qtrc d.ei:d-e .¡} proned.io gen*ra:--á--t¿ü-r,.thth,ir3-se t-l-ega i:asta val-o-res mríxicr,:s ¿.ei:C*l+50 k"!th/ir.3.
l.a tendar,eia:,o¿lernir es,i^e c¡ri"eniarse gelre;"aLn*r¡te l;&ti:& 1as rep;leÉaÉ Ce a.TQa1 o d.e ari3cr d-,= gfaved"e.cL a.ligarad.a, a:n cuanto perrii'len r-¿-Lil-iíiár ra(',io.r.:al¡tenle Ia rasisten,eia de 1os uat.erf.aL.eg y :leailzar noaabl:*s eco:rr¡illa§ *n el i.:cstocie ':":o:as truc,:ión. Derripiad-,:ri':F
y
d-eear eil..el.d.cr,es
En todos ],cs easos que no e,xiste u.n einl:E1se d.e acu.:r,:iacii;:. c¡ d.e :"egL:lacidn, donrle el agr-ra se d.ecanta natrral"s.,ent,e er¡ fovna lerite, y Ee;'f.ieiila:'mente en ]os easos en qú-e e} agua. c1e} rlo aearrea r::¡a cantiCad. exc*:i.,a Ce sólj-dcs q';e po-¿ da?,ay :.es t,¿rlltnaÉ, es necesai"lo proce.Jer a 'üi:1,& d.ecar:tacicín rápid.* y . a{ri-rÍan tifieial d.eJ- agua d.erivad"a antes ,le 'intr'¡d.r:eirla en ei car¡,a} o en Ia gale:'la,*
e} Fer'ú, tcldos J-r:s rfos qu.e bajan d.e Ia CordfJ-J-e:'a, eea. áe la ver'tier-¡te ceJ. f Facffico sea haeia ta SeJ"va, d"urante eJ- perfodo de aveniCa d.e enero a marzo Be encuentran en las eondiciones meneionadas, asi que es obli.gaterio prever buen,os d.esarenarj.ores si- se quiere reducJ-r eI d^esgaste rápiC.o Ce las pa.rtes vitaEn
-
"1es
de la,s turbina"s,
Lc,s d.erz'i.piarlcreo, qu"e preceden los desarenaCores, se ei:iaJ'gan d.e §€parar el nateriai mas grueso; ad-e.l",ante d.e l*s d.erripiad.ores, lara =vitar que el materia.] fJote,.nte (d.rboles, ramas ete) o piedraa granCes ?r:+.r=ii e¡, las obras d.e eapacitaci(sr,. C.eI agr:e, se d.isponen una o ruas rejas (Ias g=,-esas aC-el.ante i L.as mas finas en segurr,la lfnea). A menudo, si Ia canti:a::: ¡a-ueria.L fl-otante es con
sirlerahle, ee instalan di-opasitivos autc,iticos li:¡ia:'rejas (ver fig.lB).
Las pozas d.e d-eean'raeidr¡ d-e J"os desarena.Lcr:sJ -'¡r-=-, f;r:¡,as y tanaño pued.en se
-97 6.aw ¿
*!* i!* !r
I
30..Awt I I
I
15.0¡a
Fig. ,4"-
Dique dc :--y.
l-a 2
+4 UTE¿¿q ^-,--.
{.*^-*^^L1 l..LLl}/ r=¿ ll¿gq UJC^
-^!!Jir
llüu¿ieo en ma-ieriai iraper"raeab3:e (3+$ y t2% Aa areilla respect. ¿'. I +n^ ¿\^ gIJ. ¿ laJ¿U material permeable eon ¡renos de 5/, de a.reL].Ia I ar,r
3
Qal
4
Er:::crad-o eon mater.ial d.e proi.ecclc{n Dren d.a nate:,:Íai permeable
)E O
Pa:rt'r:..ia de iuper:::eabilización
I
I I I
I
{5.ou I I
4ez 6;ñq
+I I
.l?.ow .t"\
'ñ"oi ti'olÉ
,l5.ow I
I
*-
Fig. 55.-
Dique d.e eseollera conrrevestimiento impermeabl-e 1 Revestimiento en eoncreto armad"o 2
Esccilera
3
Capa d,e comi:ensa.cidr:
4
Rel-l,eno
q
6
conpa ct=.d.a
Galerfa c-e ir.,speceidn Piezómetros
I I I
-9b
^
cie ¡rodel-os mu-y dÍstintos, \rabajan sin embargo tod.as segir-ri ej- ¡:;i-nri;:ia de r.educlr la vel"ocid'ad del- agua hasia .ri::,e seeción ti.er:s -2CI-3ü "*/rlg" aprcvechan,áo versal- oportuna.. asi qr-i3 J-as pe:.trc..*:s oói:,rJr, eii ejrecc:.riic 4e.t agrra 6" u[ exiremo a otro de ia pazaz (cuyo Largo p'u.ede alLanzar r;nos r,etrr¡¡).se )c*?ü i-e pcsitan en er fond'o y pu-eden sár periccicamente evacr;ad.as por d,e pi:rga,í ",rier.io lavados d.e
la
)r
¡nisma. poza
"
Con el fin de no interr.ujll?jr eI de agua au:r-arrte r l-es c',1:ere¡ci;r:=s d"e purga y lavado, se llreven generalle:it,efJ_u-jo dos o ,u, pozas ie d"ecante*idn sn pe.:rai+lo"
EI agua decantad"a sal-e CeI e;,;tremo ,1e1 en su i:;.:t,* :,t:r; tra en eI canal o en 1a galerla pasanCodesarenado:. a traves de otras reja; C.e o de eorrpuertas pa:'a la regu_l-ación c1el ,g,_l_.-'--
taLz. y Én* p::ot,ecci.J::,
Obviamente se debe prever tanbien coarpuertas d.e ec-ry¿isián cle zE,? fos der.ripiad.or.Es., asj crmo ** turrárá; ;;;;_;i;".,;;";.,",:;.'],,.
-l-.e ent:'a,,i.a
d.e
Canai-=s
y
gal er
2.
:¡ -,-
1-,r. *.J-_
¡^ tie",
¡1a s
c.e:,-:a.rar obr.o.s d.e capraci,jn hag.,;,i ef .,or.iei.i;,c. í,::: l:l,asua ;.i_l:"H:::,:: l."a '¡u ur¿:d !oI'z¿.ts¿ 351.r tiÍe,5,-:.3:t.O.n S€gr;.n eL tipO q,-,i.{¡ ..
d.e i::Stal J ru*u - :!"rr^ rlas ce pero ),.rb^r.u , ¡ r, ¿.r1:=rí.i1 cls plesidrr" EI largo y La se:r;:r i;: cq:er:,i:en. c.e l-es ca:a:ct,*::lsti..:¡-:s i-r.e
;ii':::t"
J¡¿./ rJ\.ó.
'Lienejlrren;l1entes cie 1" i
ltE.s+uti
I pc::rnit
n,r.r in---r ;'"' -.^rT i ¡'- j -;a i'i': uv ts?::; ...
li; íi:;:t¿ri.acií:t" con vE:J_crj.;,ai d*i agra cie
1-I
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r.:
un esr:ud.io ?)r¿tt¿2r-!i.c, ¡i.-r:.i+-.e d"e;:;,:,.:ir.er ei .-.\ +....-i rleben obviamenl-;e e\¡it,ar ';e:'renos cleimasiad.o rec::.:icr, dc-r_ ir..;:.!r- D acciient,acl.os, .r.,:;r;= a*u"*.*,Hir;:l-ocal-ld.ades urba::iza,.l-es, eir. üámara de carga j¡- ¡:¡i¡::ere_¿; _¡_e__ui¿ll¿io En 'las centra'les dei s-^gtrnclo grupo meneÍ.o::ac1o,
alimentad.;s :: t::a-¿.ez d.e ,n cepcr 1a r:bra d¿ tz 'g"{gl antes de penetri, "r, ta conduc";l"l:;:Xurlr=,
nal- o tu.berfa d.e pelo l-ihre, a través de una gg"ggt-.,je
Ji
ugrru cond.u.eida
Esta cámara d'e carga., ert fr:rma de peo-ueño reservorio excavailo a *er:u.il-o a' elinterior der cerro, estd pr"evista áe-re¡iú;;-y'"o,opo"rtas y tir:ne i.ebre tod.o ]a f*ncicin d'e vo]qrle *,t iuro-áe variaciorr." ráp*ntinas iu carÉla"Err efecto, si la ti'irbina d-ei Ja fu a.e Ia carga" ""str*"por e;eirpl-o un aumentr¡ tnitantaneo "o ;3,,i:í"á"'ilu:á11:,rI:":J;í.eirtregaoo d-e inmecriato por ei canar adii;:i;or y sá En contad'as instal-acione's l-as cámara;-de earga Ee proyectan .1e *olr-ürr-:n ien gr"an d'e que pued'en servir de reservorio diario J; ii-*"*r:..,rra¡:iento.* sigue en este caso las reglas gánarales áe ,*úa";r;"" ralmenter sin embargo, su-runcián es rriasnencl0nidas en e1 :;,pitulo \¡rrr , Gene manera que,sea surficiente pi?ra abastecer l-imitad.a y e'r vorurnain Éje,fe.r;er.¡rir¡a d6 f;-;;;inas:,_::i:Lte er.1 .r;ie:.npc qr:-e el agu.a (por ejerplg u:r-caue-ai- igua.l a-1 30-)ró /,'*; qn¡:.,.L*a ljar.a r:e correr e1 tuae] (o ef carral) d.e pelo ii¡"o'".rrfz,-e ce..].,7:á;ti.uo) la _ú.-¿ .,\¡ la cáa.La.ia. de .jíirg;. l{anteniendo eI nivel- rl.e La de ea::ga ,ff"-..,,-= ;:;c c:t :-¿ir.¡*,L r¡a:,i.iinr:¡ pueden tambien abscr.|¡er * sin "áu,ur,, ss párd,idas O-J u3-r.--_ ::..-el;,-:alee peqlieiiai,i re,ile.jto., nes de J-a carga hasta c¿r-ie lJ.egire la ¿v*úvuie'¡r z-ed,il".i.Ji:e_ rr^,ro _^^"! +* .....i¡r :' ?C3i{.:'nal;lij.,l:.r:t0
las
COmpUertaS en
l-¿-¡
tó¡a"
^*'iL 1-rGi'
d.e
-99
A Ia salida d.e Ia cánara d.e carga, antes d.e1 eryaJme eon J.a tuberla forzad.a, se fnstaLan rejas y'eo;qpuertas. Las prlmere.s impfCen Ia entrada d.e materiale: Ia tuberfa y las eompuertas se erpJ-ean eomo órgano d.e segi.rrid.ad. para lnd.epend.l zar la tuberfa en caso d.e trabajos de ma.ntenimiento de la rnis¡na"
equilibrig
o pozo piezo4tric.o SL en lugar,de r-:n d.ucto a pelo libre exiate una galerla de presión (tercer gru po caracterfstfco d.e centrales) no será posible d.isponer en su extrexridad. d.e una eámara d.e carga abierta; d.e otro lad.o no se puede conectar direetamente la galerfa d.e presión con La tuberfa fayzada por dcs motivos prineipalesr 1) A1 d.isminufr¡ por razones d.e servi.cio, en forua vfolenta 1a carga d.e l-a cen tral- (y consiguiente eierre brusec de3. d.istrlbuid.or d.e i-a trirbina ) Ia masá d.e agua en movimierrto eontenid.a en Ia gal erfa d.e prestón debe reclucir rapidamente su velocld.ad. haeta eero y por eI prineipio d.e Ia eonserr¡aeión d.e Ia energla, transforoa. su energla cinéiica en energla d.e preeión, ponfend.o en peligro 3-a estabilid.ad. d.el conereto deJ. revestfmientc tLe la ga.lerla, que eomo se sabe 'nó s:iend.o armado . - no pued.e resistir é1 esfuer - ' za , d.e tracción. Ari.emds se in.ereueniarfa péttgrosament,e Ia presidn en Ia tuberla forzad.a obiigand.o a. irn sobz'edimenslonamiento de }a missa, EI pozo plezomér:rico ubleado en eJ- eqpal-ue d.e }a galerla con la -tuberfa for?áda, funeiona por io tanto como liultador o r_@do. Chimgnea d.e
aumentar rapid.amente 1a earga d.e La eentrel no se J-ograrfa aeelerar d.e ir¡oediato tcd.a l-a masa d.e agua (miJ.es y rni.les ee n3) existentes entre las obras de captaeián y las iquinas, asi que d.isminrrirfa ]a presión nominaLm eJ- du.cto farzad.o y por eonsiguienie 1a potencia d.e las máquinas no podrÍa eo rresponder a la potencia requ-eriCa por 1a carga. En éste ca.so e1- pczc piezoméirico funciona cortro re,qerrorio instantáneo,
2) lJ
Es necesarLo en éste pr,rnto antes d.e deseribir Ia forma y eI fi:neionauiento d.e J-os pozos piezomátricos, record.ar algunos eonceptos d.e Ia teorladelAllle vi' -¿y d.e} I'go1pe de arietei'; los mLsmos se apllcan perfectamente a la resol -rucron oe Jos problemas d.e las tuberlas forzad.as que se d.eecribirán mas ad.e
lante.
-ic].* CAPITULO
xDc
GOIPE DE ARIETE Y Dn,GNS]oNAI'{IENTO DE LOS FÜZOS FIEZoi'lEIfiICO,g
los fenónenos d.e perturbación que se presentan en 3os ductos en pres:-ón consecuencia d.e Ia variación d.el eaudal, pueden estudiarae perfeet'auerrte aplt eand.o l-a tecrla del sabio italiano Allievf que ya desde e.omienaos d.el siglores tud.iando Ia causa que habla determinad.o J.a rot,.rra d.e una tuberla forzad.aril.eg6 a estableeer numerieamente relaciones entre Ia elastieidad. de1 nat*riai áe l-os duetos, ia eoupresibllid.acl del agua y J.os fend:nenos de pert,.rrbacL6v:"ie1 aaud.al.
?od.os
a
Golpe de a{iete Las variaeiones d.e earge en eJ- altez'nador se transforrnanrd.ebi-'Lo a J.a aeeión de los reguladoreo, en varia,:iones de apertura d.el rlLstriblrid.cri a ilo:r!ÉeeueneLa d.e esto se mod.iffea el eaudal eu Ia t',rberfa o sea ].a "¿e].oeldad. dei agua en eI dueto. Esto origlna sotrrepresionee o depresione§ gue, eomo 6e eolg:,rende, tienerr ir.flueneia sobre ].a t'nberfa que clebe pod.er resistir aquellao y cu"ya. áetermlnaeión es objeto d.e eete eapltulo. Supongauos una tuberla y turbina esqueratieamente representad-as en la ffg" 56" En el-l-a ttA" es el nivel d.eJ. ag,"ra en Ia eáta.ra C.e carga, que se esiÍu¿ de s',;fi.efent,e eapacidad. para que *o {eagan infiuencia scbre-aqrietta Los fendmer}cs :e€Lativcs a!- gorpe d.e ariete' uou es eI distribuld'or, q'':'e obtura o abre }a' entra da d.el a$la y qu.e es movld.o por eI reguJadcr auto¡uítj.co d.e ia trrhina S,.rpuestc, eue, pcr red.ucirse Ia rarga d.eJ. grupo, ei regulaCor r:ierre i-a entred.a de1 agua, ad.aBiand.o eI caud.al ai necesario para equillbrar loo tr"abajos not"ar y reslstente, Ia energfa cfnétiea de Ia nasa d.e agua qI guedar dieha energfa
red.ueida en parte, se transforma eo energfas ae piesidn y en ealcr, gue serán equivalentes a1 valor d.e l.a semifuerza viva que ha -Cesapareetdo. Esto orS.gina ul gotpe d.e ariete positivo en Ia tuberfa, que d"ará luger a une serie de sobre de J.a enboead.urapreiiores -superlor decreclentes d.esd.e el d.istribufáor hacia el órlgense representa p?f sobrepresióu d.9 Ia conduccldn. En }a figura ?1^+" sea una reeta. AI para §e supone prezometrfca que, slmplifiear, A-C¡ ¿a Jrnea positiva oscila hae A-C sobrepresi<ín eJ. d.i§{rfbuidor, Ia terminar d.e eeruarse respeet6 aquella eon d.e piezométrica simétrica aprox-futád.amente A-D ta Ia llnea a 1a }Ínea d-e carga estática A-B! d.espues siguen una serie de sobrepres".r.ones y depresiones entre J.as posiciones extrernas A-C y A-D, que, a conseeueneia de Jos rozamientos, torbe}]inos y eambios de direcctón de los filetes }íquid.c§r§e van anortiguand.o.
eI easo d"e apert',.:ra de1 dlstribufd.or (fig. 57) La tuberfa sufrirá ua golpe arieie negativo segl:n Ia J-fnea piezométrica A-C, y cuando se haya couple'.,a* *.o Ia apertura, Ia deprestón A-C oseila hasta la Iínea pfezométrf.ca A-D, en Ia qi.le se verifiea E;e B-D es menor que B-C¡ estableciendose tar¿-bien en J.a fe¡r:ua anteri.ormente e:qrresada uaa serie de d.epresiones y sohrepresiones guerpor' laa razorres apuntad,as ea e1 eeso de eierre d.eI distribuid.or, se irán tambien ánortiguand.o. Es neeesario que el. trazad.o de J.a tuberla se haga en forrna que las En
d.e
- ].CIz lfneas,d.e depresiones A_D
(fig 56) (r,ie c queden tf ,i*rfioJ' ) po" { t. d.e J.a drista eneima d.e Ia
tuberfa, pues en easo "rrpurii, prod.ueirá en et punro eonf;rari.o¡se .eI nas ""ferid.as figurae, qlte eqi-á;-t;; eer cano, un yac{o parcta]. qr.á duoá
po/o. .-,:-d.,,¡ó
pod.er soportarlo p"o¿"-álrfá e] apJ"astamiento d.e ú tub,e;l;;
;
i
. nos,r.
| I
.r.u
En easo d.e regirtad.ores auto&áticos -"
d.e
ias turbiaas, ef protfeua
§e agrava, pues'aJ" ereeer Ia pr**ióo en l_a tuberfa a¡.rmenta ].a eái*""iu r:^:_:I!1ua., que se 1:, iar morivo y el_ regul*ad.or "*urlr*rJ-ii *uoruiá y ccn eJ-lo ee eleI?-!.""p¿¿amente va¿"4 Je py"esion d.el golpe d"e erfe_ te.
FLe. 56"- Golpe de1
** r'erá, e} golpe de arfete es 9:*? tanto üEyor cuentó uas rápfá"-__"f clerue ,C.e'l distribuid6r, --i ,L _""
e-c 3"a
necesarfo *c¡noeer ehári" sobrepresfán *o ru**ráoJ*f
po d*-cferre
d.e ariete posftivo (etmre dlstrtbuidor d.e fá turbfn;,
o -
"''sl-99
----g2:!"' -
-.
-
---
---
. -.-".i.p:
i""'.-tr^-
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pe.ra eaLcráarn
A_ aeuerdo con aqueJ-ia, e.t ^ l-a tiiberfa " ""pááo, au
I* prceeso l-1t:yf eJ"
t].egd a esrableeer
que
aLeanza ceraeter pd;;_ a. p"**ió"'nüJH_ :{Bq Éac Len d.e.La t-r:"rblru .ra 1--_- _r- - . e- y ge protr)agfin a de :.a
*:u:^-Í:
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U¿
1i
¡'¿g 57,- .Gclpe de arfete ra d.eJ. dfst4.tbuid.or)
;;;';5ñf: *:.r?ruo, denomi"ra* " ;"ái;;': :o":rante l:* d'ad' d'e ras ondas. *;t;;;1."-""i¿-e:rpresado tuuária
(apertu En
DU]
por la fá¡.mrra srgufente:
Si
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po 1or §e
donde: ve-Iocld.ad. de deJ- son: .propagacfón -d
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y,i*q. "or,*¿í"
Tj", il " ffi $rá u,/s g ) aá ra:;d;#, e *roo rglna¡ ii$#ilS",*i;*:,j::iff"f:*rfllerrar metros) espesor d.e
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0.1! para el
con
'u¿eleridad, ;r"";;#iil;,,';,3ffi1 i:ffiá"n:lí,;if::?r:"H l3l;,],lll"3rses rara tube',
6ra ce
ond"as d.e presiórr 'r '! =gan:a a }a cárl;'ra d.e earga o e.!- pozo piezomé-urieo Ee reflejan bacia la ',,';.rlina ea!!,m iielryo (ritno) o-,.re resulaa T-, d.orr.d-e + "L" es eI J-argo d.e l-a tu.berla(en rnetrcs)
Las
.
o to'bar)' d"l dirtr¿grtl (drgano o.e re6r,;1qc1ón W.(paz'eía-l del cau-dar aI ingersc de ia tu:bina) es ¡r@itmá, o
se
verifica la náxima scbrepresldn porc-u-e e] cierre se efeetúa la ond.a am.ortiguante Ce ecntragoJ-pe.
gad.a de
sea:t;<+
ar¡tes de
la lLe
La sobrepresió:l entcnees se obtiene por Ia fó:"ru-}a:
Ap =
H*"*.
*
H=
á¡ d\ §
v -v)
rinnde:
H*ax, H
vo
v
presidn ¡cáxiua (en netros) calda (en me-Ur.cs¡ veloeid.ad. d.e1 régimen (en metros/seg) d"ej. aglla en Ia galerla d.e irrg , sió" o en Le iuberfa fo:rzada. ' veLocidad ftnaL {en uetrosfseg) deepues de ].a na¡:iobra d-e eLerre"
Por ejerpLo: pcr iI = fu mta, Vo l+ nts/seg y e1 ei.erre es corrpleto V= 0, = se obtiene: Scbrepresión íe ) = 7Ia nts. para tuberfas metálicas ' :rEtx. Ii^ " goO uts. para tuberlas d.e.eonereto arrnad.o.
Ia sección & *t*re,,, (orstrtuuid.or de l-ahtr d.e rcngitud r. - u *u" urriuu á*;;"*E" - ?; 2 J.inealsenie haefa ia eáruaxa Ce p::esidn. Esta.sobreprestón se maniffesta en
bina) en tod.o un tramo haera arriba
En e} easo d"e maniobras d.e apertr.ra, en lugar de eierre2 1as mlsmae 'fdrmulas -"tgrro son váIid.as sin embargo opuestc,
si eI tieqrpo de cferre
"o,
(aicno tambi.en tiea po crftfeo)ro sea para [" ] , i; "o;"*presrón e§.muy. Lnferfor at va+ lor que se tendrfu a.e -rápid.o, y su valor exacto puede caleular"r*i concieire se con las fómrules"r, o mejor Los áuacos áei ¿l1ievi. En muchos easos, sin embar elbras as puede se basa
valor de l-a vai"iación d.e esLon a manl-o e sobre § Éene as. Si se , d.ond.e t! $ 3r es conoeid.o ccmo eI nrímero de A]-lfevi:
ce eI paraeetro B=
----
I
aYc
É F..:_ '/dq
-o
-
y A
eI
(que es
resulta:
tiempc
10)+
-
relativo de cierre del distrfbuidor) vate: 0= AL ff,
T
t'vo
D-T9
-?-q-¡;_
bajas cafd.as, cuar.d.o 3-a earacteristica "g'"" üa)ror d.e l.c a l-.5¡ Ia varlacicín d.e presión máxima eoÍncid.e practlcamente ton eI valor J.fmite d.e Ias ecuacLones d.el" AILievi; + por d.ianin"*\- to2+,.
En
eI
casc -d-e
E
E¿
\Y
2
"r'-5 e]-0n c[el. elau
,íáf*
pc:: aunente
--: d"J
;aúíX.aI
rni,srno resuJ-tad.c se J.lega iratanCo eI fendmenr¡ sín tene:' en cuenta la elasti eldad. (teorfa an.el-astiea clel gotpe d.e ariete). $i el- parároetro "3" es muy pequ-eño, 1.a fórmrrla 6n*,es raencicnad.a se sÍmpli.fi:a en Ia. siguiente:
Af
A =Emax. ¿4pque es api'ieahle na,s,
H.o =
t por ejenplc,
t¡= --c= tj]"-g + en
el
easc d.e
los
+"ubos
dÍfuscres
C.e
Al contrario, euand.o 1as caractevÍstlcas I tfene valores :nenores una fdrmuta sleupre prud.eneial- para
fines p:'ácticos es . la
3.os
,, 2LY
Miciraud.:
A =HmaX.- EO = t 2BE =+ O
-p
o
de
Las i,;z.bi*
de J..0 * .t. :
A]'Ileüi- -
rI¡
De tod.os mod.os las varlaciones d.e preslón considerad.as se. entiend.en er¿ aorrespondeneia d.e las secciones d.e maniobtat y pe pued.e ad¡ritir que varfa J.inealmea
te hasta Ia parte alta
d.e J.a
tuberfa a 1o largo del eje
d.e
ia misüan
-
los pozc)s piezomátrieos Según las caracterlsticas d.e las instalaciones y Ia "fantasfa" Dimensior.arsiiento de
tistas los.pozos piezométricos se han muLtiplicad.o se ref iere a su for¡Ta y d.imensiones.
d.e los provee en fcrma asombrosa mf-c c.¡;e
Nos l-imitaremos en este cuf,"Eo a meneionar alguncs.eje:4rJ-os tfpÍcos (fig. 58r5?, 6O y 6I-); el primero es un pozó vertical de sección constante; e1 segr:nd.o, tam hien de seeción eonstante, tiene sfn embargo una i:ciinación eon ángulo { d; jand"o una superficie Litre d.e mayor area ccn re'laeió:r a Ia seceiin ree+,a; eT tereero, d.el tipo vertieal, presenta en su par're su-rerior una e)rpansidn mry p:"o nuncfada asi qlre el volumen deJ. agu.a que se :rec3;e er esta zona es muy e.'l-evad-á y, sin en:baz"go, no au¡r.enta el nivel d.e la su¡;erí-e:-e libz'e de} agua (pc:'Jrr tan to no aumenta J-a presién en 1a tuberfa); po"-'i-.i*c figr:ra r.rn poio *oi d.o¡Iá eánara,le e.'xpansión. Este es ef mas eorple:: :; :'.tLzas eI mas perfeeelonad-o en eI caso de -encontrarse al- exts"emü d.e ',::a ¿¿:-e:!"- :e pz'esién muy larga (fO ; f5
_LA?km) porque permite linitar ;a ;::esián en f,orma extremad"amente effeaz por la p:e sencia d.e }a gran cár:ara ie carsa s-4;erior y favorece ad.e:náe aumentos rápid.o;y grandes d.e earga pcrq¿e Ia eá¿ara inferiar funeiona eon* prrJmén alL'neatad,or d-e agua mientras e} eau.d-aI va Leatamente aeel-erand.o en Ia larga galerla d.e pre
sión.
Normal¡ente e} nivel es+.átieo. (inclu¡rend.c las pérd.id.as d.e earga estaeionaria) se eneuentra enire las Cos cámaras a co+,as que d"ependen: a) aet caud.al y por consiguiente d-e las párd.idas d.e carga b) d.el. nivel d.eI a§ua en el- emtalse d.e l-a Lama.
N
i:':
iveI estatico
i
I
_-.*1/ i
I
Fig, 58,.- Fi:z+ piezonétrieo
vert-,icral de aeeeÍ.ón eonsta¡rte
NiveL est at i co
Fig.
59.
-
Poza plezométrieo inoLinad.cr d.e seecfón eonstante
Asi es que en réglnen constante la eáuara suBerior eetá v-aefa mientras Ia infe rior se eneuentra Llena y solamente en Los transitorios entrarán en funciónu# u otra, eon La drpJ.fee ffnaLtd.ad. uenclonada. Otros sfstemas nas eoupliead.os, ta3. *cmo los pozos piezométrlcos a estrangulacfén, a reboze, J.os pozos difereneiales c con vertedero (rrer tlg. 62 y 63) per miten resoLver casos espeef.ales de eJez'ci.eio muy eoryllcados.
EI
d.imensionamfento d.e 1og pczos pLezaméfrieos se d.etemir"a eon varios ststata§ d.e cáIcu1o que sustarelal¡sente se basan sobre eJ. balanee dé Ia energfa etnéttca d.e uasa d.e agr.a elr mor¡:iniente en Ia gaJ.erfa d.e pz'esidn y Ia energfa poten eLaJ. d.e la uasa d.e agr:a en movimÍento en e1 pozo, teniendo en cuenta lae aeor-
-106-
Nivel estatico
tl -ru Fig. 60"- Pozo piezoriétrico vertieal e::. eámera d.e mqpansión.
Fig. 6l-. * ..
Pazo pÍezoadt:"i.¡* en dcb.le eaüara d_e ei,l:at:r*ió::"
¿
C
I¡
7r
Z
;.1g. í?"- ¡:czc: ¡'i*zonátricos
,:rtn + sf;rang:.*-a ef dn.
3
T
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/^ . : 19. rl5
Chi¿e:¡ea de
reneia].
equilibc"io di,fe*
I
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I
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:
!t)'1 *,. I
--
tlguaeiones d.ebid.as a las pérd.ld.as d.e carga en Ia galerla d.e presleín y en los d.isposftlvoe d.e uanLcbra y de prctección instalados aI eomfenzo d.e la ml sma. Sfn consid.erar 1a pérd.id.a d.e earge, e} balanee energétteo es d.efinfd.o por Ia siguiente fórmu1a: para un pozo verticbl- de seccÍón ggnElg!&e (rtg. 5B-59)t Energía cinétiea EñéEía poteneial
,!_T. á Av2 en
las
=
-
-FZ '/- send
euales:
T* U 11 t*
Av= Z= o(
2
-
largo en metros'd.e Ia gal.erfa d.e presfón seeclón en mZ d.e Ia_galerla de presión
seccidn normal er, *2-d."1 poro pi"rométrieo varieción d.e Ia veloafc.ad. de]. agua en Ia galerla d.e presldn(en m/seg) variacidn vertiea]. en ¡oetros d"e1 alvel aguá en eI pozo plezométrieo eon relaetón a} nivel estático d.e} embaláe de alimentaetón. ángu1o de Lnelfnacidn deI pozo'piezonátrlec eon relaeión al- t¿orizon ta3- (para pozos piezomátrieos vertical-es d - 9oo)
Para un pozo
vertiea] eon cásara
perior (ver fig. 6o)
Donde:
altura d.el
eilindrLca
r:bl.cad-a en J.a
parte
su.*
zzlt+ZN * z.lz ( zz + *l
Z-
?o-AvZ u '-GZ.J = Z^ = 2 Fl= F^ ¿ =
d.e ex¡ransión
:
en la eámara d.e expansión a partf-r d.e su base(ea nts.) al"tr:ra . .. - d.eI agua en metras en eL ppzp piezométrieo a partlr d.e} nivel estati.eo seceión hortzontal d.el pozo en m2 ,2 en m seceión horizontal de la camara a.gua
tas oscilacLones deI nivel d.eI agua en eJ. pozo piezonétrico son de fo:rota sinu soidal con un pellod.o "T" que d.epend.e aeJ- targJ'ul.tt y d.e Ia sección "f" de 1E'' galerfa de preslón y Ia eección 'oF" del pozo pieaoeétqteo y una amplitud. que d.epend.e d.e 1as mlsr¡as d.lmenslones y tambien d.e Ia varfaefdn AV ae Ia velocid.ad.del.,u# en Ia galerla de presión y de} tferpo e¡ttr>Iead.o para obtener esta
Yarlaeron.
Por varLaeiones repentinas
resulta:
d.e J.a velocid.ad de} agua en J-a geLerfa Para pozos piezc_mátrieos d.e sección eonstante:
T = 2 7f .
lr'tr"
g'f'sen
z= r
d.e preslón
.V*;$'s"nd:
^r
Las variaciones máximas d.el- nivel d.el agua en eJ. pozo se produee en eI caso d.e desearga tota] d.e l-a t'u:rbina y consiguiente ei.erre repentino d.e} d-istribuid.cr. Entonees tiene }ugar que A V = donde,Vn u" Ia veloeid.ad" d.e] agua en La _Vo, . galerfa d.e presion en ccf,"respond.enera aJ maxt-mo eau-d.aL d.e }a eentra]. En eote caso La amplit'Lid. Ce 'la o-qcilaeión está
d.aCa
po:':
-108+1r '¡ 'o
?CE llJ-.
.
-;-d
o
5
s,eñ cv
k"
Esta fdrnul-a aproxiroad.a, váIid.a para pozoc d.e sección constante y d"ond.e no se tfenen en euenta 1as pérd.td.as d.e carga, da una id.ea d.e1 d.imeneLonamiento d.e1 pozo pfezométrieo, a fin que las variaetones de altura d.e} agua posftivas o ne gatfvas, ccn respecto al nivel estático, se mantengan d.entro d.e un valor tr:ru T d.eneial y especiaL:nente en estas úLtlues no d.esefenda d.icbo nLvei en taJ. foyma q"re quede a} deseubiertc eL vdrtlce ile Ia gal.erfa d.e presión, en euyo ea§o pe netrarÍa aire y darla ortgen a lca graves inecnvenLentes prod.ueld.o6 por fa fáF -, maeion de bolsas de aÍre en la referida galerfa. Co¡ro hemos meneionad.ooestas fármulas están fund"amentad.as en }a no exfstenclade párd.id.aspoqeJ.movimientod.e1aguaen1atuberlaypuedenffi dueen en e]. tie ¡qpc rrg q& ,
sfend.o T3 e} tf.erepo decieme del oie'tri'uuldpr y"a'ola eel.eJ.drd.ad.de Al-lievijpara J.aeova rleL eaud-al que tielien lu.gar en ufr tíetpo 2=t J"as auplf.tud-es:
rfaefones d"e
Tr)
l-as oscilaciones serán tanto menores euando naycx sea
Cuand.o Ee
t,ienen_Eq.@e
c,arga e4
, et valor
d.e Rr" I
}a gele
residq(eorro q'Je
,;rigina e} paso d.e1 agua par La re"iil).a y por los d.ispositlvos d.e eierreo y ]as d.ebÍd.as aI rozamiento d.eL agu.a en 1as pared.es d.e Ia galerfa) ta anpJ"Ítud" rl.e las oseilaeiones vl.ene m+difiead.a notablemente eon respeeto a las obt"er:id.a.e *on
].as fdz'mulas anteriores.
.E
Yo2 (rrer nota aI final d.el presente eapltulo sobre eI '¿alc,s d.e p V6') veloeidaci ruáxina Vo d.el agua en }a gal-erfa d.e presiinrlas alplitudes máxi¡aas resultan apr"oxfr.ad.amente J"as stguientes, a eond^ición que p v.r= sca serr sibiemente menor de Zo Para manfobra cq cigrye instarlt?nec¡ - qrrplitud dxfma oqda poeftiva: rnd^ieanÉo
ecn: §
zt
V
L .f o
-
Ér
2 _-2 .:D V 5-O
e
I
:i
l
c
3
1l
I
a
C
Fara maniobra
d.e
apertura insta¡tanea - amplitud. máxima onda negativa
zz=-(oo.
l,-'f ñ-o
+ +rvo2) nivel estáticc
rI Ce"l e::.ial-se aJimentad.or.
^¿ pexdiCas x: '¿z:aa. En ].as instalaelones en las cuales las muy grandes y para manfc¡bras d.e cferre instantaneo, la m¡íxime . : a'. .i:, :el=rn nivei ie ol¡tiene re solviend.o erqpresf cnes }ogarftmÍea s qu"e ]-io l-a'*a:s 3 *3:-.-r:C:i8r en este eurso. L = 17 L1
3rOO0
ñ^ -
1r y
m.j fe6
m2,
,
r € rvv -Hr -
Tt.f. !¿
-=ñE
§f se admite .1ue J.as párd.id.as
lj
I:
Las an'plitud.es se mid.en a paz:tir del
Para:
L
d.e earga
llll)
=
= B .:h
E¡.
totales
seeui:
2 ^t
m./
seg,
dcnd.e:
¿
I lr
t
L
T
r
- *-:aiQ !
) = 4"75 . 2.' = j :; :e obtiene: amplit";,1 mdxi.ma onc.a positiv? (aI cierre) (con ]a fiz'muia apz,oxj.mada): zt = 8.;l* -+l = 6.5\n.
BV-
amplitud ixj.ma
ond-a
negativa (apertr:ra)
:
zz = -(8.5h++ 3) = - g.z9 n. las expresiones mencl,onadas resulta que la anpJ.ttud d.e oseilación a Ia aper a*^^ a ^ ¡---.-. . -, tur3, *ani ^..^*¿^ teniendo ^s en cuenta párd.idas las de 9arga, és ¡rayqr d.e ro que se o¡tei l d-rfa despreeia.ndoLas (eJ- opuest sucederla án- el cEÉ-Ee clerrá). De
*rr¡a
§i en lugar d'e d.etez'mi.aar singlemente e]. valor máxl¡ro c eI vaLor ¡rlnimo vel d.el agu'a en Ia ehinenea d.e eq'u.LJ-lbrio, se eetud"j.a ia varlaetón d.e sud.eL ni en eI tf'e4po se eneuentra eujr'üaa ruy interesantes representad-as en J.a fig."i"*i 64. f,os d-iagra.mas han sid.o d.etermfnados por pur:tos *aleuiand.o ei nive] ,uz',d.el agua por intervaLos d.e ti.empo mr:y peqileños (por ejelplo 10 segr.indos) eon eI fln c1e acerearge a ].a rea].idad. d.el fendmeno. se ha **pues*,o
u:1-.9je-3'{g 3&¿+g.
y
r.¡no.
d.e*favorable, o s,ea e3- prir.,erü e¡q,l niveL ¡:áxi¡ro en el- embalse y ]a seg::nda con nivel m#.ino d-eL-rd.euo. En 1a fi.g. 64 ae apre*ia glie e3 eJe d.e abscisas d.e l-a eurva de eie rre bruseo eorrespond.e aI rrivel ná' ximo d.e agua en eI eurlalse, y eñ Ia apertura d.feho eJe es e} nivel d.eI agua en }a chimenea, tepiend.o ambos ya en cuenta Ia eaÍd.a d.e nivel.a causa d.e las pérd.td.as p VoZ.
la citada fig. 6h se ind.ica Ia altura gue d.ebe tener la chimenea, Sobre eI pr:ntc A, d.eberá qued.ar En
una d.istaacla x1 paz.a qr.ie eJ. agua no rebase y ee vierta a3. exterior.
qpeirtrra rá.Bide d.e} distri.buidcr"
a¡nbos
-¡//
Nv"l ñrño eñ la chrñeH
llw"l ntñ.ñO
,",
Nml "ñ
la
;*i?_.fB mño
oHl
-r-r. -,
_. 6alefra
Tambien.en eI puntc E y haeÍa aba Ffg. 6h.- Gráfleo para d.ete¡rmlnar La jo habrá que dejar otrá ruírgen d', altura d.e Ia chlmenea d.e para que no q¡rede aI d.eseubiertS equilibrio. eL vériice d.e La galerÍa d.e pre sión d.e d.iámet:.o D, ni eI d.e La t:r berla fo;"zada; tcd-o ell-o pay.a. eviT tar Ia entrad.a d.el- aiz"e en Las mÍsnas. La a'l tura d.e La chinenea Ceberá Ée:r, pues, seg!¿n eI resuLtad.o d.el eá]eu.Lo ( y puesto que la d.istancia es la d.i-ferencia entre e] entralse máxlmo y ef dei a" "-C,¡ mÍnimo ad:ri-sibl e ):
*t+AB+BC+CE+*z
:LtoEs ne+esario ad.ev:á§,r tr:e Ia distaneia entre e]. r-rivei rr.lni,nc rle eubalse y eI cen+.ro de Ia ¡+cció: oLe L.a galerle d.e p:"esiér)¡ p€xry?r:ez.:e jlc3 e..n.::i.:ia Cel- ¡:alr:l converi¿enie a fi.n ri-e_evftaz'ra p;.od.».eción de remol_inos en el agu.a y La *ntr"ad.a d"eI aJ"ie e:n Ia ga.1"erfa" Fcr esta ¡'azán eL nive] u.lninc ae1 em¡ál-*u'*rirrd -";; relaeid:r con Ia cota de entz.ad.a d.e3. agua en Ia galerla, - -----*'En .l-a fig. 6+ se ole;erva i¿tJe ei valcr C-e Z d.e1 nivel del agua en La r=r,.¡jff¡ra d.e la parte sr:pes'ior arranca de r":n punto pcr debajo d.e} nivel d.e} eml,ase y qlie aJ- qiie habrá ea el Froz,o a eau.§a de }a pér"ri.id"a totaL de l-a es.t"ga -1"1r51n"",1e poco,a poco mas d"e tz"a:ieu:.s"l"d.aa z.o seg, la eota A gs ya riega-tiva (eegá: l-v"_i 14. fepresentaeión ad¡r:i.tid.a ) q u* eleva por eneima d.e la rfneá ¿e áb,seLsas." que e§, a §ii vez, la.CeL.ri"ui'*í*¿*o Ce e¡rbal-se. ,§e apreeia fguaJ:aente quefa r¡a colr tyazc Í,rlterruryiC-c, oru-e eorresponde a Ia r¡elocld.arL várfabl,e aei agu.ae,¿r eñ 1a tu-hez"fa., se an-r-i-l-a e.¿-anCa L* enorr, ,l.e Lor valores áe Z pasa p*.-C iá;;;r'; al er:::.tv'ario eI vfrl-r.r¡" d= f eE uáxj.nro cr-r"and.o e] d.e Z se anuLa A nas-:Í:", pr,áu, " 'i.e} val.;:" n:áxÍ:.'¡* a* la ve1;,:i.d.ad. *a:r,bia d.* sentiric,,¿tes cLecfg", - -¿ il- ug.,,.* s* ái Tl r'fge CeJ- ¡,I,¿ú Fie:-,,:::et:rii,,:i a j el1ba.tr$e.
.lJot¿t.- §l,lS t,€,f¡r"im-¡ q 1q F.i- 65 e;A la. ñf:c¿na i*-';;u; ;"i;li'.iá-r;r:.3.;eclar,r.e ), d-e eq-:ilik:ie ;," Ia -i.";ft*:.la t;yzad-a.
.-.^,* *., .-._..^ ApafeCen eI e¡¡baf.Se =,._; t'="il=*;;;
r" err.= jJ";.;;;i;i; Cj,t"r.e
,1
x* *i.r:aije +-:3, ¿g;-¡1 ,Far3 :.a z.;?;e::fa, ei niyeL iel- arc.b.al.se es --i ¡:.iEn:, c:-ie para ei r,ir¡:,r- Y,'¿;r;l;i11r ;1;' "{ *l J-a,¿* ;tÍ):-:;u,-il.;':i:;;:t=,.=-:'-.1*::.*.1.-: ;l^-c'o ei- nÍl-el-L §¿ i¿¿vL;¿ -rer-r!.ir;jo ,Ji fa t,"¡r-nf.y¿a t:"abaja, aI: La ,::,[i"uer.ea
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- yt! par.a e3- máxiy¡q ni.,¡g1 d.e agua,
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Ce a.7,!""¿xa n'gd.f r,1,a en eL í,r'i-r.*r l;af;i? pLrr r!? - ]^,rt y en eJ- seg:-tn Cü. p.:T "k - j", E.s *eLid-a a "'l¡§ p,é.:ái1a* tr.Lg|';a,iaÉ Fc3. ei n:-
vi:rui"er:t¡ d.ei
a.g,:"a
y
*ülrpjí,.3j:d-s
tz"e,s elases rlq ¡rdrd"id-as qu.e si:)n: a) áItu"ra d.Ínárr,iea neeesari.ape generaz. }a vel-ccidarL V eñ 1a ga.l-ez"y'a Ce presid*, " qrr*
tiene pcr valc: Q/f
,sie:rdc¡
e} caud.al abscr"bj"rLo pcr. la turl¡ina (:03/seg); ,' rrrc-r-n l-a *eceién (:n2); dsta pdrdÍC.a Q
trLg,
6J.*
ChÍnenea.d.e equÍ_]ibz"Ío, galerÍa ri.e
presf u{n y tuberfa
fc,rza,d.a
"
equivqle a ur:a aitura de agua d-*V-z/Z ú' s metrr,s b) Pérc-f"rla en La entra"d"a d.e }a gal-erfa; supuesta La seccián d.e entraáa d.e fo.r ma aboeina.d.a pero ecrn' cuffvaé su-aves" sil vaLcr en 'netrcs a. .gu".*g;"^f;W,&, c) Pérd-i-ae pol: rozamientc del, agli-a,en Ia galerfa., q,j_^ e-q i.e seecién eir,euLarde d^j¿í¡etz's D. EL var-cr ee éstal- pérdid.a ;" ;;;;;= pue:e ebtenerse pcr J"a. fdr;rLW^'
v^2 o ' *U--:-
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* e*.D d-rnd.e f", e;Ia r.'elr;eicad. deL aff.a en ra gat=:í" ¡:r'seg), L .Ia Songitud. de la galeifa (n), R es r:fi-:.ac-ic mecic ¿s la :_^:-:_:;' (.;1(í"1* p ), e.l. r.refj _ eier:,t: d"e Sazir: *: *_!j:*" para rLet:::_:-=: ':' == áip*"* ={"á*: +,t4t:,=ierr+.e
"
:"+
xlE
.
-
d.e
rugosidad.
1t-l_ -
I =0.16" Lai surna de las tres pérdidas a), b) y c) sez'á pueÉ: l.o5 4.L \_,2 h pv;2 = (r--21- +
- ffi)vo
=
§e tendrá por eonsiguiente {uer en los d.os casos consid.erad.os, toh"vend.rá repre sentad.o por J-as eotas e-h y k-j respeetivamente, d.e Ia f1g. 6¡.
- -*Jl't ? -
CAPITULO
TUBERIA,
r(
FOBZANAS
Ia rueda d.e Ia turbina, e1 agua recorre general-uente una tuberfa a presidn dis¡uesta'entre J.a cánara- d.e earga (o Ia eblmenea d.e equillbrio) y Ia sala d.e máqufnas. SoJ.ameute en saltos áe pequeAa altura se pued"e haeer J-legar direetamente aI d.istrlbuid.ór d.e'Ia tr.:rblna eL agua proeed.ente d.elcanaL ( tr:rftnas d.e eámara abierta - v€r ffg. 35)" A veeesr-si Ia turbina e§' instalad.a en eI cuerpo mismo d.e la represa, Ia t-urberfa foraad.a e"e red.uee a eorto tramo d.e galerÍa blindad.a. Antes -de penetratr en
r.?11
tres tipos d.e tuberfas d.e presión emplead.as en los saLtoe: metáIieas, de hormfgát peeoq>rintd.o o ar:nad.o y d.e ural-ita. Podemos meneLonar
d.e J-ae trata d.el. prod.ucto: ffiayII1aa1tr:rád.e].sa1to(9nnetros).Eeteeáefieientepuede facil¡rente alcanzqr eI valor de.2rOOO (mz) para tuberÍas uetálieas (ffiaf te al-red.ed.or d.e 2t5AO m') y alreded.or d.e lrOO0 para tuberlas en concreto aruaT Eeeord.emos ante tod.o, tuberfas forzad.a-s_;- sá
l-a existenela de un eoeficlente earacterlstfco
do preeoryrlmid.o con eafd.as de 4oo-I0o metios cáno'uáxf¡ro.
Esto qulere d.ecfr, por ejemplo, que
,.:na
tuberfa uetálica
d.e
un metro d.e d.láne
tro puede ser enpleada hasta 2rOAO-2r500 metrcs de calla y una tuberfa de h uEo tros de diáuetro se puede utilízar pára cafaas d.e 50*6A netroso prud.ente utilizar las tuberfas de hofueigón a:rrad.o oo preconq)rLnl"d.o con uo nas d.e 60 netros d.e cafd.a y un prod.ucto D ' II igual a 20O i¿r'como ruáxiao. Es
Las tuberlas metáJ.icae instaLad.as aI interior d.e una galerfa en roea pued.en str d.eI tipo alÚorresistente sl en eI cálculo rio se tiene en euenta La uteolabora ción'¡ d.e Ia roca en soportar Ia presién intefna d.e1 agua; o bien d.el. tipo uetá ].ieo aligerado si una parte d.e]. esfu.erzo 6e transuite a Ia roca por lntermed.f6 d.eI espesor de eoncreto inyectad.o entre tuberla y roca, asf que ésta'últt¡aa ln terviene en soportar Ia presfón hldráu1lea. Por últi¡ao citauos las tuberfas elásticas en roea constttufd.as por una planeha liviana eon funeiones solamente d.e herneticid.acl d.ebid.o a que todo esfuerzo es soportad.o por 1a roca. Tuberla forzada metáItca, pred.efor d.a y p:egegpElml4g .Con objeto d.e redueir eI p*io de lae tuberfas netáIleas, se ha id.eado las tuberfas pred.efomad.asyJas preconrprlmidas en frfo. Se trata d.e d.os slstmas d.e construceión que pued-en eonsid.erarse d.erfvad.os d.e} tipo d.e tuberfas blind.ad.as, erylead.es eorrientemeate para grand.es altr¡ras d.e1 salto y d.e} tipo d.e 3.as d.e hornigón arnad.o precomprimj d.o " En e} primer sistsmai
figura 66'r'toa tubos de planbha d.e acero soldad.a, se re ffioloeadosen,ca].ierite,obien1ostubosseeonstruyencoñ
-I}!espe§or ccnyenie:l'te y d.e éÍá;l.etrc IÍ.gerament,e inferior (1 $) aJ- rie
Ios arril,]os
l
l, 4 ,
I
.l
t/
at
p Kgltü
d.e -hJ..fn'J"aje,
los
€''JB-
J-es se coloean en frfo y debid.ane.n te eopaeiaCcs" Después" s* ,§,:-r¡q+§ e1 tu.ho, pcr,r nedfo c"e.t .u¡a preur:a 4 d.:'áulica, a una presl"on {ue pi,.ectE alcanrar y eobre-pasar e} doh,Le d-e Ia Breaion d.e ejereieio, Bajo e;s té esfirerza aa planeha áeL t:rbo se d.tlata apoyand.cse en los anilloa g da origen a tensiones qre Fl€§€?É el tlmite elasti"eo deL matffiññ y aeui(ñ ffiprestón -¿ ., d.e elastfel"dad. r;o* un nuevo lfuuite
a fá ra¿íxfr.e s*fielta ::-;.:" elon áoportadarq).e es de 2! kg/*E, eproxi.medalrer,.te " ters qn,ii.1,:,s, :r,;.::nalne::.te ce acerc aJ- carkrcnr¡, *on .iarga d"e seguri.d.ad. 'Je Zi+ y.e/ruttt, su,fre- ;,'! 1o r¿n al-arganiento eIástie: y por e13-c ejereen scbÍ"e eI tnb,o r::la presli::t a¡,i:.t-6 ga a I.a qu"e se pz"oiLuce con e] montaje en cal-ien'be. Despu-éa d.e haber z"tdl:.*::-ri"f hasta eero Ia presidn inCi.ead.a, se ¡¡rielve á apJ-iear :¡ueva.nente d-r;;"ant,e ¡:,j.i.-i-:,:, -tr-g"
//' cD"*
minutcs
pl'eal*'.i:i-D*iLa. a.)?!!--t pl.eáef(:,I,nad"a fa. üB ie ece.lÍ':,
rrespond"ieri+L,e
"
Con ta1 sisteua se obtiene 'ür!a notabl-e red.r¡eeidn del peso d.e Ia tuter{a faxza,da ecn respeeto aI sistema d.e Ia tuberla soldada, que está en relacfdn apr*x5.mad.a d.e ];2; pero cro¡ro eI ¡reeio unitario es sensiblement,e rnae elev-aCo qtre *L d.e lss t:.rbos airnplemente sáLd.rd.os, e} coste d.e Ia tuberla autof,orzad.a Jerui.ta ser oo-1o un 30 /n *, bajo que eI d.e los tubos soLdad.os. Con respecto aI ca@c d.e apJ-ieaeicín d.e ta tuberla autod.ef annada, eI if¡tite d-efinldo D'H, d.epende d.e Ia fuerza ¡ráxtmá-d.e L,a preñsa t¿id.ráu1ica grrs efee * túe ia ope:'acidn dereriia : asi por ejemplá, eon una prensa de JrICO tonela,J.a;4 e} Llmlte viene d.ad.o por }a q:epresidn ?f 'p . d"z = 3s500r000 kg, en la ,:r-¿a.lp = presién niaráufieá(kg/ema) y d = diámetro fnternc deL tubo (*A)" En e-1_ segund.o sisteuq los tubos son preconpri¡oid.os eon un eabl"e d.e aeero tensa @ee,cuyatensiónsefÍjad'emodoquerepartasobree}e"'E ble gran parte d.e J.a resfsten*ia a la presión hidráuLiea de }a tuberfao
IuFerla
fo;'"z.ad"a d.e
horyigón precomprl+ido. -
d.e hornigón armaC.o precomprimiC-c, esiá for"mada por tubcrs d.e sinrple hormigón armad.o eon una llgera armad.,¿ra de hierrc J-ongitud.inal, para eI soJ.o objeto d.e obtener u¡a estruetura resistenf"e a Lcs esfuerzos lorrgitud.j-.na 1es produeid.cts en las rnaniobras d.e preparacié:, :j=l::as que J-a funei.rin eün respecto a la prestdn hiidrár:lj"ca se confla a i;:;':!--¡, ae aeero aru"ollaác 6cbre e} t-rrbo .
La tuberla fcrzad-a
EI bl-inda.je con hilo d.e aeero tiene !or" cb.t;;c :1-::1zr c red.ueir a .¡aJ.err tol"e rable l-as solicita.ciones d.e tensj.dn Ele se::::::-3;--a:i en el- trrbo Ce liormtgéñ sometid,o a Ia presidn ]iidrü"alÍca, consig:i.=:rc :: ::-,e :aod"o x'erLueir nota'n.Lemen te eI espesor d.e} tu-tro sin fnc'urrir en e'l :=-:=: :a q,,:e se prod-uzcan fi,sr;iraE en e} hormÍgdn. Con tal- objeto el hile :e a:=:: -:= arr¡L)^arLo en eL tr¡bo prefa brÍcad.o con una tensién ta.l- que det:r*i;:: ':-: --:::'":=si-án, sufieieniie pa:'á ar,,ñ
:'i 1q -
Para tuberlas de -gran d.iá¡oetro sujetas a p:resión hifuáu1ica eLevada, es oportu no arollar Ia nál-tee d.e hilo'd.e aeerb resf.stente eon qna ptr-aneha d.e hierro que tiene por objeto 1a lr¡rerzneabilizaclón d.e} tubo. Tuberla de Pa:e
uralita (o Eternit).d.e Urallta (asbesaños han d.ad.o buenos resi¿lta
saltos de poea poteneia se emplean tambLen las tuberlas
to y
eemento),
las cuales en eL transeurso
d.e
los
d.os.
Se fabrica.n con d.iámetros hasta d.e i:n rnetro para saltos d.e 5O metros y eon pre slón d,e prueba en fábriea d.e 10O ¡retros d.e cohrnna d.e agua " Para saJ.tos ,de 1Ñ y 150 metro§, l.os d.iámetros de J.as tuberfas son poLo de 6OO ws y probadas en fábriea, respectivamente con sobrepreslones ¿e 5Q lo y A. JJ $ -sabte la de tuh.F," Los espesores de }a tuberla au¡¡entan en proporclón a Ia prestón d.e trabajo y
Ilegan hasta
6O um.
flg."6J,Trazo y moataje
d.e
Datos pa{a d.eter¡ainar Ia tuberla forzad.e
.Ias tuüérlap
las
d.fmenslones d.e rm apoyo
forzad$e.ry!á.+1eag,-
d.e
.
¿Pg,g,. Estas tuberfas se ¡oontan a uenudo. a3. aire y están apoyad.gs sobre rnacizos, gene ralmente üe qoncreto. E]. +.razo üebe bacerse üe rnoüo que solo baya una aIlT neación. SLn embargo no hay ineonveniente lryortante en que existan otras all neáciones. Los cambios de rasante d.eben estud.larse para que no haya trarnoe coñ mueha incjinaclón preced.fd.os por otrcs d.e poca. §f no hubf era otrá so1uclón habrla que f.nstalar en eI pr.uto de camblo llna válvuLa d.e entrada d.e alre (flg. 81).
los puntos de eambioderaeacte, aaf eouo en loa eambfoe d.e al-f.neaeldnrhay que estableeer apoyos fijos l.lamad.os anelajes, d.e los cual.es se tratará nas ad.elan
En
te.
Los tpoygq normales d.e'la tr,rberfa suel-en
llevar en su parte superior r.rna pian
-116-
I'fg; 68.- Altura
d.el agua neceraz'Ía scbre La emb:cad.,.ra d.e rLe air.e a }a mia&a.
evftar La entrad.a
Ia tuberÍa para.
eha d'e aeero curvad.a a Lrlerro en u¡ empotracl.o en l-a otra d.e fábrtea para auá pued'a moI¡er'se er ilrho por Ia^s variaeiones d.e temperatura gan er u*nor esfuerzo d'e roaaraiento' La d.letanel"a a o*ue ceben eft'u-arse .l-os maefz.os d.e apclyo es asrs ximada¡rent'e eL euadc"upJ-e del diá-betro d.e la t"¡á"f", p;;;;.-Jorryr.otar*e {u vai-or"arrearizar et eáre',:r-o de :.a resisteneia *";á;i*;-áá iou-rrii*u.
A contfnuaeidn se f-diea eL eáIeu:-o d.e ]'a resieteneia d.e r:n maeizo de eaia ele se. confo¡¡re a ]a fig" 6Tl_ ?L "p'n q" eJ. peso.de ía tu.¡erfá;;-;i r,ra¡so d"e r*ñ gitu.d "r,n', r-as reacefone, ir¡ro vardrán: R;p .-*o"xiil*ilr-Jtiá pu*terr.a za d.e rozaaiento es Fr Rrfit. EI valor d* "t/"" á*-o,e--pJ"u-róru*¿áotc, f,r;e= = áE hfers'o ccn hierro { c.+5 cuadao se trata d,e tuüena que va apoyad-a rl.i:re;:tamente en La otrra de fábriea. La fu.erza "Frr'u ha áe rererrr". cásit:ro d"e grav* * d'ad' x?gr! d'e Ia flg. 67. Para eorcps'bbar i" u*tau¿ira"¿ "r= d.e] naeizo Las fuerzas R y P1¡ a{uellla irazad.a en sentid.o eentrario; Ia p1 se eornpoad¡,án eoryesponde aI peso del nacÍzo y-ra resiútante se ecrupondxá a,;.;¿;-á" ñ""-*i,; ;;üi-;;,j: tante deberá estar eouprenci.lda en -i ;;;;-*"*iruf d.e la táse de apoyo. sallda de la tuberfa d.e--!Lna cri*.E*9sge.- La figura 6g muestra une
-;;.;"- eáaara g* ñffi.; Ia d'istancia '¡x".e§ meD.or gue un d.eterminad.o "¿ri"oo¿,,"ubido valor, se forra a ra entrad.a dgrrrSsión que pued.e a*astrar arrer.]o eual d.ebe evitarse. para d.e1 l"b?.una elro ]a d.lstancl"a ha d.e tener er valor mrnÍuo, !finke]., dad.o por-ra eq:resi6n: I 4
siend.o: dond.e
Y§
"e" es er- cau-d"a-r
";g,*
,-1
v, " E-
(en ne't'ros)
4a
= ct fximo (n3/seg) qu.e circ.,J-a ?or ra tuberÍa"
Anclaje d.e la ürEg"{1'- En.l-os car¿bios d-e rí"e.s3:-;3 ::;a .,uberfa o en Lcs r:,am ffila,ás*"in,",,i*,,teco].ocaT=9e:zcsaeaneIaje,quesirveñ paz"a eonLz:arrestar los esfuerzos que en aqu.erie := :=_.sen-!an E§ f,nd.iean a -;!¡¡ -'s¡¡ yJ se eontinuacidn.
- t't7 -supone, como es eorriente, que existan en J.a tube:'fa urae juntas d.e d.ilatación (ver fig. 82) en Ia eereanfa deJ. maclzo de anelaje tr ceepuáo de éste , en d.irecclón hacla abajo, 1-as er¡ales funcionarán d.e manera que 1as fuerzas resultantes de la d.ilatacÍón sesn d.e esca.so valor. Los macizás sd fabrlean general Se
mente d.e hormlgón en frasa.
La flg:rrra 6! muestra eI eod.o de una tuberla, mo¡ivad.o por e1 cambio d.e rasante. Se proeed.erá aI eáIeulo d.e} maeizo eorxespondiente a d.icho eod.o, üeteruinanüo previamente los esfuerzos a glle Ie someterá Ia tuberla. !
§in entrar en los d.etall-ee CeI cáLer.rlo, que son bastante laborf-osos, record.a&os q'Lie se debe tener en cuenta, entre otras cosaÉre1 peso Cel tubo; J.os €§ fuerzos d.e rozam'l ento d.e 1a tuberfa; e} diá¡retro de la tuberfa a Ia entrada y a Ia salida de1 anelaje puesto que a menud.o hay eambios de d.iánetro er¡ éstá punto; eI rozamiento d.el agua con ].as paredes d.e1 t'¿bci ia fuerza eentrffuga de1 agu-a aI camblar d.e d.ireeeidn; J-os esfuerzos en cireu¡staneias exeepeiona les talee co&o un eierre o apertura repentine d.e1 d"istribufd.or d.e J.a turbina, E1 resuLtado d.e Los cáLeuios d.ará eI peso d.ei- macizo en c'diro eentro d.e grave d"ad. se apliean los esfuerzos eneontrad.os, los uis&os q-Lte se auman aI peso pro pio deI anelaJe
Las presiones ejereitaC.as sobre d.imentos peligrosrrs .
el temeno
d.eben
ser aceptables para evJ.tar ce
,,,\ de dilctocián
\
grte é(¿tr
¡'ie" 69.- Cod.o y ancla)e en itna tu'oerla por eI eambi-o
dp
re ql'¡J-
e
{"-
-
'1'ro -
CAPITULO
Y
NUMERO DE TUBERIAS
)o(I
DIAI'IETROS
1'4AS
PóNVMV;ETTMS
La eleeclón d.e} número d.e tuherfas depende d.e1 núnero d.e grupos iustslad.ss 'y d.e Ia oportunid.ad. d.e nantener Ia ind.epend.encia d.eJ. funeÍoramiento d.e d.fchos gnr pos. A iguald.ad. d.e eaud.al y d.e -pérdtda de earga, una sol-a .tuberfa pesa y eueE ta ¡mcho uenos que varias tuberfae, por 1o cual. d.esd.e el punto d.e vista eeonél mieo existe }a conveniencfa d.e red.ucir aI mlniuo eI núarerta d.e eLlas (ftg.7O). Pueato E:e d.esd.e eI pu:rto d.e vista eonstruetivo ,no exlete dff,feultad. Bara eje: euta.r tulerfas d.e gran d.lánetro, euand.o se trata d.e grand.es al"tr.¡ras es posf.ble Ia instalaelón d.e} nlnlreo urímero d.e 1.o tuberfas eompatfbJ-es eon Ias exigen eias d.e ftrncfona¡rtento de la instal laclón. Le fig. ?O ¡cuestr"a ur¡ dÍaa.g grema que indiea e} C.fánetro d"e Ia tuberÍa neeesario en funeiin del nú 1.8 uero de ].as mis¡aas y esto pera tguref (o péz'd.td.a 0.8 y d.e o carga eaudal o L,7 .Ci '5 + c E1 diámets'o d.e las tuberfas forza il¡ a.T d.as pued.e Éer eon-etante o deerecien "d o I +J6 r{ te, d.esde.arrlba¡hacia abajo. ParE q, d.eterminar e]. d.iámetiro eonveniente I o4l. rd€,t{ d a"6 es necesario considerar previamente [0 i .3 +5e) o que toda Ia tuberla tiene un diánetl ; aoo "p tro únlco, para d.espu-és estud.iar Jae 6) O., s soluefones eon diá¡aetro varfable. §s t:I eé
a{
Cuando se trata d.e tuberfas para sa3. tos d.e poea altura, en las euales eI
espesor es casi constante en tod.a Ia longitud, resulta praetfeamente que Ia mejor solución es J-a d.e d.iámetro constante. Eñ las tuberfasde regular y d.e gran altura, conviene eonstrulr los tubos eon d.1á¡oetro d.e
A
1.0
I{únero d.e tuberlas
flÉ. 70.- Dfqgrama para d.eterninar
ereciente d.e arrLba hacia abejo por sucesivos tramos"
e} eá}eulo del d.1ánetro mas económleo d.e Ia tuberfa, interrtenen Ia d.ejg{gl y }a ve].ocid.ad, euyos val-ores no d.eben sobrepasffi dos por medio d.e' Ia e4perieneia. j
En
DeI
fat
valor d"e La vel ocidad. d.el
agua
eJ.,.
d.iduetro de las tuberfes ea fr:ncl<ín d.eL nrímero d.e éetas"
y
pérd.id.a
de1 tiempo d.e ef erre d.eL d.istribui.d.or
d.e
.
-LzA* Ir
Para maniobras de eterre d.el d.istri.buid.or en un tienpo mayor d.eL semiperfod.o de la onda, se adm:ite (y Ia apreeiaeión es exacta para tuberfa rec+,llÍnea ccn d.tá tro y espesor constantes), que }a sobrepresión tiene tanblén u¡: valor poreen? tual eonstante de earga estática que se estif,tr de1 20 Ío aL 3O %,
Ia tuberfa es un probleaa econó¡rico que depen agua y pérd.id.a de earga. La veloeidád d.eI agua en las tul¡erfas, para eJ. eaud.al máxirwo, resulta en Ia práetiea eomprend.id.a entre )+ V 6 metros por segundo, pero puerle d.escender por debajo d.e Ia eifra inferior o ser nayor que 6 uetros. EI siguf ente cálcul-o d.e} d.iámetro económicc d.e u:ia t'Liberla ean d.iámetro constante, ruuestra la lnterveneidn d.e laa diver sas va:'fables gue entran en juego en eI problema. En prilaer lugar, para ef cáIcuLo d.e La pérd.td.a de carga "Y" (ver tambien punto "e" d.e Ia nc¡ta a1 fÍ.naI La deteru-inae.ión d.e} d.iánetro
de1 Cap,
XIX),
l(
d.e
eI
S +
Lr
enrplearemos una fórmul-a apz'oxirnada corro es J-a de Darey:
Y= B
la'
ft
-2a,u
ta
en Ia o.u.e: Q es e} caud.al (m3/seg), L i.a longitud. de J.a tuberfa en ¡¡et:'os u¿ae e1 diámetro de eIIa en metros, b=AtOO2O para tuberfas soldadas, p = üeC¡025 para iuberfas roblonarlas (reuarrhad.as). EL diámetro d.e uáxina eonveniencia de una eond.ueclón forzad.a es e.L qué h,geeuf*
niua}aei¡mad.e!or.ga.s!oeaauelesquecon@rend'ene}i.nterés..d'e}eaim
presión, viene
exp:'eead.o
por Ia firmui-a siguiente:
fTeE
er¿ep
**
l"a
dc
1,1
y en eI1a son: "e'¡ e.L espesor de l-a tuberÍa (*), 'op" la presión promed.io exio tentes en }a tuberla (en metros d-e agua), aumentad-a en la sobrepresidn por eT golpe d.e ariete, "d" eI Ciámetro constante, en me.tros que dehe tener J-a tuberfa, n'K" fa carga d.e ;egurid-ad. a l-a d.ilatación (en xg/mü2) (J. ) " El- peso d.e 1a tuberla se calculará, en kilograüG.s, med.iante la frírnul-a que se da a continuación:
:IU
p = =ETf :a.-ej)C.L En ésta fdr:mu-La son: rr lf rr e'l -peso de ¡ ¡n3 d.e na-l,eria} erpleado en Ia tuber{a, y "Lo' Ia J-ongitud d"e la" tuberfa (en metros) e>q>resandc "c" y "e" tambien en me
tros.
Pa
d,e
Para tener en eu"enta l6s recubrir:ientos d,e las l-ániias;.'ics accesr¡rios, ancla jes ]r apo)"G§, se aumenta eI peso ar¡'iba indicadc €::';:1 2, /t.
para pl-anchas d.e acero í = : .ii ,=2 y X 7, BAO kgfn3e el supu.esto d.e = eI valor d.e P estd-que d.ad.o por; P = Zp'a.' i(.:;) (r) melq.- La earga d.e seguridaC K ( c :oe:=-:-=:--,= :e -urabajo) segun lap normas es r-i-na f.raeción d.e l-a ca:*e :: :--=:c--= q. (por ejempJ.c E= e.5) y de Ia carga ,1e r'otr:.ra ? (;:: :-==-, j = C"7).
En
U
1q
"72L-
El costo de Ia tut,erfa resul-ta
pu,es:
2'c'pod2'L siend.o 3¡c,
eI eoste por kilogramo d.eI acero to anual por.éste coneeptorrásuIta:
d.e J.a cond.ueefón
ferzad.a. EI gas-
s=cI ¿ t= 2.ci p;0.2 lt.t ,trt la anualld.ad. que conrprende eI tanto por ciento por lnterés y Ia amor ---= tlzación d.e3- iryorte de ja tu¡elfa. La energfa perd.id.a en un año, por eausa d.e las pérd.id.as en Ia tuberÍa, es Ia Slend'o
sigulente:
E= fér'mula en la cual ración "n'c horas)
Y
-es-
F'f"
la eJ-
9.81
pdrd.id.a
d.e
rr|;
.earga para
eI caudal genérico ,,q,, (d.e d.u
rendirlento eonpreto d.er grr&oi sustituyerür'po"T
el valor obtenld.o antebiormente para el
s y poniend.o:
§(yiq.:n)
=p.81
m1smo, tendrenos:
.?rP,
a3= ( :
+ r.:q_3;,,
e3 o)/m
= 8176A horas d.e utilizaeién anual d.e1 caud.q]. med.lo anuaI, cúbieos por segund.o, se obtiene:
donde N
E = 9.Bt.!. P +
en
metros
r,e3,i'r
Llauand'o ¡rfet aI coste d.e l-a energla en §o1es Bor kilovatio-hora, eI eoste anual de La tuberfa será: C = S+ E i f, y Ia utrfr¿ad. d.e la instaláció" será má;f ma er¡and.o }a ercpresión anterior sea mínira, para ro i;;rú;á;-; ;;;; -iá primera d.erivad.a con respeeto a Ia variable "d.n' y sustituyendo ""rr s y E por losya
lores ind.f-cad.os anterlormente, resulta:
Esta fórur:-la confirna que e} dlámetro uas eonyeniente, d.esd.e eI punto eeonómieo, es independ,lente a Ia longltud de J.a tubería.
d.e
vista
Para evid.enciar Ia d.epend.encia entre el d.iáuetro d.e Ia conduccfón y Ia suma de1 eoste d.e Ia tuberfa { d: }r.energfa perd.iáa, convLene lrazar.las cr.rrvas d.e s y d.e E ' f en fi:¡rcfón d.e "d." (vease ffgr.rras Tr y J2) cuya suma d.e ord.enad.as, dá Ia eurva C que pasa por un mínimo y la abscisa eorrespond.iente, es e1 valor eor venf ente para ttd.".
-L22MiLlones
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helfa
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la energla per d!d.a. Suma d.e
los
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o.6 0.4
\
0.4 o.50
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1.00
1,50
Determj-r¡aei.dn C-eL d"iáu.et:'o d-- éx'-= cién d.e .'Lnteera*idn estaeic::al-.
metros
:l:'¡eniencia en u.na l-nstala -
T *
I /<
gAPTTULO
DrsPOsrrrv0s DE crERnE, DE
-
NHI
SEGUHTDAD
y
AccEsoRr0s
el eorulenzo de l-a tuberfa. Esta c]-ase de compuerta se em HIU%E}aBpara pJea, entre otrc8 eaBo§, para Ios saltos corr embarse y cuya entraáá á" -;g;; en Ia turblna se hall-a situad.a a unos cuantos metros por bajo la su¡ierffeie d.el- nivel no:rnal d.el e¡abalse. se utilf zan tambien para 1as tomas d.e, agua en ]as eond'ueeiones forzadas d.e Ios sartos con embalse, provistas d.e ehj^¡renea d.e equilibr"lo y que aportan e} agua a ras tu¡erfás ro=Luáu". fi¿.-?ffi;t;; La un tÍpo d.e esiae ecrpu-ertas. Pav'a segurid.ad y d.eIan?e d.e ra rejf.rla, que eE fija, d.r:rmfenteq q.ue se elerra por med.io ¿e cá¡ie movr-d.o porse instala una atagufa de puente grúa' Esta pr"oteieión permrte cerrar eI paeo er eabrestante d.e u:2 d.e} agua eor la atagufa para revf.sar y entretener Ia eorapuerta " * uuDs¿ vqu¿trl¿ E§lrBri¿A¿ E.aCeInClB n0taf qUe laS # VáIM-::..C.:y.?b.servaeión-e.speeJ"a1haeemoenotarque1asvá1disros_Ílivo de,by_pass que permÍte el *e] IHl"^1u,,::.:
:l:: lL::rl r* ifrl,:",:":.:-*::^*?:: 3.: 1? 11"-quu au i"-fui"ü,;;_i";;; ge ccrn rnencr esfuet'zo.
paso ;; ":l"Inurlll
Cuand.o tienen d.Lmeaslones Lmportante§, esta.s se maniobran por med.io de un servo¡rotor¡ elre f.nncfoáa con ta"pr;;i;" váIvulas ali ug,r_ prcced.ente de la tuberfa
Fig
"
73
"
- Flanta ;r seeeiones d.e ,;ma válvula
a.nriposa
E
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FLg, 75.- Pianta y secciones de u¡a válvula eeférica forzad.a y que d.ebe ser J-irpia y no Llevar arena que pued.e perjudlear eJ. fi.meio namiento d.e J.os eilindrcs y meeanismo d.e3. servomotor. Pcr estas razones a vá ees se emplea aceite en presión en lugar d.eJ- agua decantad.a d.e Ia tuberla VálvuLas d.e mgqiposa.- Son eqrlead.as en saltos d.e no mucha altura pero d.e gran eauAát- tt rántáI1a es ulr diseo que obtura 3.a tuber{a y que gira sobre un eje
d.iametral (ver fig. JJ).
uti.lizalt eomo organo d.e segurid.ad. para eI eierre d.e Las tuberfas en su parte superior - cerea d.e }a eá¡oara d.e carga o de1 pozo piezométrieo - en Los easos d.e saltos muy importantes con tr:.berfa a Ia Lnteacperie" En caso d.e rotr¡ra d.e3. tubo se ciema automatlcamente Ia váLvula ruariposa (ver roas ad.elante eJ. d.isposi Se
tfvo automátlco).
c1e tipo esfárieo.- La fig. 75 se refiez"e a un tipo de esta elase de válvulas. Tiens lá-Torma d.e una esfera y gira alred.ed.or de un eje horizontal; Ia pérdid.a d.e carga a que d.a origen es nír.ir,a; su cierre es estaneo, pero no permite que este cturrá sea rápld.o en caso de emergencia y para grand.es eauda provista de by-pass; generalmente no puede servir eomo válvuJ.es" Va tambien . ., }a de reguJ-aeion. Se mueve por med.io d.e servomotor"
Válvufa
Aparatgs d.e pTotec:ión )¡ segrxid.?do- Figuran ents'e eLlos; los pozos piezonétri eo§, el aparato aut,oriático áé-c.ierre por exceso ee veLoeidad. d"e agua¡ y e} d.iE positivo d"e entra,La y salid-a d.el ai:'e en La tuberfa. Reijll-Ias Se colocan a
Ia entr'a:a ie las tuberfas forzad.as,
cu-a.nd.o
éstas arrancan
d.e una
- "!-¿h *
s¡
W 55
0s5
.F'tg' lb. - Perfile s tÍpicos para rejas t
Yig. -(7.-
_/
Re.ia fu,lstalada ecn .a ei.or¡ ec.:"re;.rta
_t-a:
in¡,li...;a
c.)"á7T!€Eá abierta. Iiene""i p,:.rl" cbjel-,c i.r.ped-iz" 1z e3:-,,r*riA r._rr,: l_.1 -;,;j,e:í2,le r:rt;.e¡3p(.g frota::.tes y q,j-e ar peneir''¿T et.ia ':;r:be:'le. pad:la:: ,J7.:,..)-;í).! r-i.=í:i.:,," e,s;eei.alrar_t_en .las al-asp:;1as d"€,). C_i.i*"::,ii¡t:iiL::. ¡,r ro:Jrt,É:. (Fig , 76)
"4-eI
Las :'ejas se r.l-asj":f-] ,:*n e: EjL:.er.iüs y firrae . por barcotes metiíjit¡s que C-ej:-rr. entre si un irnpiden Ia pei:e'5:a¿ií:: d.e :li;e:1.;s .J.e :c.¿,;I.a:= pve pti)d-1i-ctcs l-eic¡cs d_e-L eá.t;t)t) o Ce.l- ¡:or¿ie d.e ténpar.c= de l:ÍeJ.c).
Las rejas finas s*n .l-as t";re e¡'r realidad prot,egen r.as e Sr;ni.r; -1..".*, *ie.-l¡eni,*s i.r .las turbinas. J,a c-i¡:.La,':rl:a cr-üre _'l-os bar::ci.e_§ e;i ¡te:q.ü.r, siíiri Ce.r;nf.c r,,', ;i,3
l
r"ig. 78.-
Máquina
tirrpiarreja
- 127 -
Las d.istintas clases d.e barrotes erpleados en Ia construceÍón de 1as rejillas se indican en la figr:ra J6, si bien por eeonomla se utltlza mas el mod-elo "a'r. Las reji}las producen una pérdid.a d.e carga aI paso del agua por las mlsmasrque se obtiene por la fórmula del Kirsehmer y cuyo valor es:
h,E P
r;rrl3$,"*o
Fór¡aula donde "hr" e§ ]a pérd.id.a d.e carga (en columna d.e agua), "s" el espesor d.e ]-os barrotes, rrbtr fa d.istancfa entre los barrotesr "Y" Ia veloeid.ad. del agua a la llegad.a ¿á la reja, "o( ^:'el ángulo d.e inclinación d.e Los barrotes con respecto a la horÍzontaI, y " [) " un eoeficiente que depend.e de la forma de aquellos y gue referldo a J.os d.e'la figura ?6 tiene eJ- siguiente valor:
Forma
= Coefic. s
bcd.efg
a
1.83 L,6T
2.)+2
]. O35 O.92
0"76
1"79
La seceión d-e paso d.e Ia reja ci.ebe caleularse de mr¡do que la n¿íxima veloeid.ad. no exced.a de b,f ség¡ Í si es de prever que parte d.e Ia reja pued.e quedar parcialmente obstrufd.a a causa d.e los cuer?os arrastrad.os por }a eorriente, Ia velocfd.ad. no será maycr d.e 1 n/seg.
tas rejas se eoloean
eon una
cierta l-nclinación asi
eotno se
lndiea en 1a fig.
I'.t. La ]-ir4>ieza se efeetú-a a mano por medlo de rastrillos, pero en in-qtala.ciones llaportantes y con grand.es superficÍes d.e rejtJ-la, se u-,,iJizan máo,pi.na§ apro piadas con raedores. Estas se mueven sobre earriJ.es a 1o largo d.e l-a pasare la, por Ia cual- va tambien u:la vagoneta para reeoger e} produeto d.e la liu'pie za i que asi mismo elrcuLa scbre rieles. La figura JB ruestraren esql.l.emaruná d.e tales máquinas" Tz.abaja éeta en un ancho determinad"o d.eplazándose eonve nientemente y d.e este mod.o¡ por traslados sucesivo§, pued.e iiupiarse tod.a Ia
rejil1a.
Si se trata de reJas profundas y que pued.en obstrulrse es conveniente montarIas de for¡na qu.e 6ea posible elevarlas para efectuar con comod.id.ad. su 1.irpiezá.n Se hace uso, con taL obJeto, de aparatos elevad.ores d.ispuestos en Ia ins talaelón y de forma apropiad-á para tal objeto. Chimenea d.e
equilibrio
.o
pozo piezométrlco.
-
IIemos
visto eI Capitulg Xry
es
por obJettevitát }a sobrepreslón, debid.a a} golpe de ariete en J-os ductos bajo presián, y aI mismo tieq>o sirve d.e d.epósfto d.e all de bruscas variaciones de carga o mentación de 1a tuberla eo
""ro
vát¡ruta auto¡rátf"a p"ru eerrur.la tuberfa cu
Int-ern:mpir La cireulaeión deI agua st Ia tuberla llegara a rolqperse. Consiste generalmente en una válvu1a de marlposa ({fg"?3 y79)qpe se aceiona por un d.lspositivo mecánico o hidrárrlico el cual actúacr.pn d.o Ia velocid.ad. de1 agua aupenta en un 20 $ sobre ei valor noraal ( es d.ecirl
ffi;ffin
sobre el eaudal necesario para 1a plena earga d.e Ia tuberfa). Si se trata d.e presiones elevad.as conviene instalár, prru *uyor segr:ridad, otra válvula d.e-
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1;, -alfplgíaCe " Ei cl-isp¡sitivo y).eeár:i2l, T)alt3 ::"1. rcyimie]:t¡ de l,a válr¡u-.i-a ccnsis,r,e ail ú_1i.3 p::"era pl-ana, *1.;'cuJ-a.r:, ü11-ü*a.i,e en el j-n'¡e::Í.r-r:. rle La tu-l¡s:fa rr.re va rjj:.j.da p.3Í i;:is ';er'z de Í;a-l-anr:aS al- ¡Le:¡:':n-innc d.e ma.nj-ob:.a¡; .C.e La váIv.ul=" J. q,iie ,se nAiiij_e$e eñ eq--üilib:,ic mi.enl,3'es ".-!o ¡s pz',:,i.u-,:e -La s:obreeieva.círín iilri.ieaCe d.e rraL,o:id.ed-rpara -'1-a cu-ai h.s.h:'á sido cali\,:a\-a aJ. ái*posit:Lvi:" Cu.an,Lo le r¡el-ocidad pre,,.Ísta r:c* brspasa. J.a p:'esión hic-z'ro"i.r:i.y*:!er., que aetúa schr"" 'i a pÍeza r.farar::,i,;:La:, i.,;,:,,a. d.esbicquea el. mecanisr,.o d-e cie::':'e d-e la vái-.,,u]a. Ef ,eist,ena itíj:áúi_e,::,:r.=i+ te e¡: u¡ rel-é hid-z:oáir.á:ri r.:rr en ccri'ini.cacidn cc::: e} po:c pie r,c'rtáty:.e* u *on iátube::la que, por J-c lanio, es disparad.o po:r la Ciferenci:z C.e pz"es:-d:r-e-.t=r"pozo piezornétricct y 1a iuberfa. Cuando La veLoeidad c-e.l ag,.,:? *" r.qiiui.iu-*u "i ir" peric:" ai val-or para e3. q',:r ,ha-::.á sid.o a justade e,' rel-á." s,á i.;,3¡,¿,.13á e.r C"e*t,l;T qu-eo cr.e-i. r:t,ecenis.,::o ci-e t:ierye de -¡-a víL.¡u.l-a. I a;li;,]
e-',3;
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=ibirro au.tcmátir:o d.e errtrarl.a
r"raLid-a d-e T
ai:'e. - lsiá canttituÍd.c¡ irisr ), a -',a.u.bien en á¡ easo
rlr-
C
d-e
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tubel'l-as ol:e arran¡:an C: üÍ:D ga. cle p:'es.i-rirt2 p:-t7:';¡:a r'áir¡;;La a-uitornáiir,:a (¡:g_ Sf¡ euyo cbjetc: en sL casa ct-e vacia:'ge -.*i:::a ;c,:" *.:.r"u b;;-;;;;;:; 'a -\El"rr-ia..u-:rii:osa, es;rernifu'l_a cntz'aCa d.ef ai:e :,, :-¡ll.a: :ei el apl.astan:le:rto rie la tr"r.bería. A ta.L ,rbjetr:" esl;a v'á] v,iJa. au*,.:::á-,i:a iele r:cioear-'se ir:rcerlfe+;a mente d.espl,.es d.e'le raripisa tue cie::r.a. po: e:_3=str ie -;eloeid-ad"
(
(
(
a
(
- 120 -
,'igujer"o de hcrnb::e (o pasc
ie h::-bre).-
Debe colocarse en La proximidad. 4r0,,; cons ensiones superiores a 3)0 1^ ra ta cle r:.na tapa con enpaquetaou:'a fijad.a con pernos y permite eI acce5o a parte interior d.e Ia tube:'fa para inspeeciones.
ios ffiTf¿
i
d.e d.ilatación. - Se cofoea en y, además de ffite permitÍr la dilatación de 1a tuberfa,
Junta
procura üIayor rapidez en su montaje. En reaLid.ad. se trata d.e d.os tubos en chufados eon su prensa-estopas quE maniiene 'l a estanquid.ad. de la junta (fie" Bz). i,as tuberfas provistas de juntas d.e d.ilataeión, se 3.Laman "tu
berÍas ablertastr, y eon aErelias
sE
red.ueen notablemente ].os esfuerzos longitudfnales d.ebid.os a Ia va.ria -
eión d.e teuperatura, por euanto Ia tuberla puede d.iiata.rse . llbremente y eI anelaje eorrespond.iente es Erbn recibe los esfuerzos originados por J-as d"ilataciones
aquella,
y eontracciones
Ftg. 80.-
d.e
para la entrad.a aire en Ia tuberfa.
Tubo
d.e1
Jl.¡ntas para eLd.esmon',;aje.- Con e} fin d.e facilitaz' Ias operaciones de montaje y d.esmontaje d.e algunos d.e l-os el-ementos de Ia tuberla-d.isposi t:l"vcs d"e eierre, d.erÍvaeiin a La tri'l¡ería etc - conr¡iene e<¡.lc'car. alg:.'nas d.e estas j-untas en p,"rntos signÍfica t-,ivos y ecnvenÍ"entes. Regulad.ores d.e
presión y
deseargad.o-
{.
AeJ--arcrE, antes de l].egar a Ia rued"a de Ia turblna, existe este órgano uuy importante d.e protección Ia tuberla forzad.a
t/
d.e
Las tuberfas que alimentan las turbinas a partir d.e 1a cámara de carga o d,esde eI pozo piezométrico, son some'cid.as a 1as variaciones repenti nas cle1 caudal a conseeuencias d.E las maniobras de regulación, las mis mas que , pox inprescind.ibles exigeneias d.el sjsrsic:'-o, d.eben d.esamollarse en tiempos muy cor tos con el fin d.e evitar diferen cias d.e velocidad.es inad:nisÍbl& en eI ejercicio d-e los gz'upos a consecueneia d.e las variaciones de carga. La sobrepresián produ eid.a por e1. golpe de a:'ie',,e puede
Fig."
81.-
.vdlvu].a para Ia entrad.a del aire en l-a tuberla forzad.a.
Fig. 82"- Ji:::la C-e o-il-e.tación de
1p.
tltbeyla.
fúT;:¡t,Cta.
::e'l-'ifcirsie eonr j.C,e:'ahr-E.L.;::r.',: ,::;a reg,;Iad.o:,r::_r C_a .o.-¡eri lr, - .-j1ia -e] e,mplec c,e Lr:l-oer. en Ies t].:rt¡1nas d.e :"eacq,:L,jn e:tá:: ,rorrru.:.¡rld.oa i*u .,;i"r.:_u--¿i-;=,;:;i,r"tj:: d.e -r.e. ,;:;rhina"
::.":-t:':::-Ty:t., co:-ref¡i)..r.Ca
,..r"n.a
noc_o a,r" uI-rápiáo _cj.e "i"rr_-e-.i sj.r..;l+_anea aperti^,ra d_e fa ¡.efe::id.a.
;i;;;t;;i-=
I.^r,^ii".,".r.r;:::: p::ev:i:i::t-.r:21;3 }Í;:.-.,8 r.r&.r-itsner. ccnsiante, "áiür-.,= o casi :,: !', ;.:..,:-:.i:a=::.r1, 1):i iirs-L u!¡ ,,ie.lrr¡r:, ell ;r-:rul,l.r:f_ :i.ue e:r:r:"aba "or=trrrrl-l-..-=.en ia rusd"a en eI r.e:nentc ,l.e e=== zr¡.y l.a, reg,;1ar:iá1,. e:. r,.e::i_f qi_ie r:j.¡^cl;_..i-aba. pc:, ju tiu*"i;-i;;r;;;. Para nrt rJ.esi:*rd_:i-cia,r.el ¿i,li!.i.e, ei,,:ie:.¡,e su-bsj-g:riente -:.¿. ,ráL¡..¡,L-l C.eh: yra,:a: ae seg:idairrante'ce h¿'b'e::se s,"-'r'i,;.-bilizad-o et eqüitj.b::ieCe e::tre e.r t:"aL.a.ic r.ru.:.? ¡r reslstente, perc con t:le.r.rpo bas,oant= .l-a:,go -prru no car origen a sohr.epres:i.o n'es, es d-eci:' der- c::clen ce 2c a Jo segunaoi. En estos euuo=, o.,Le sor-j -10,g f:,8 cuent€:i': cu¿in.do haya q.u-e ab:i: er- d.isrri-t,u.iaor¡ r" i-rr"¿"tr*ii"á""r, tiempo s:.:ñ ficie:nte, d-el orcen cl-e uno.'; ocho seg'.rn,j.os y el--i-o pa.z'a. evitaz' e-ve:4 er\\'\ exeeeir¡as d.ep:,esrir nes y Ir; in"eetsbi].j_d.aC d.ej_
regr:Jed.rsr.
EJ v¿¿l-cr du1 *or"n..t,c-@!:T (p »') ce r as ,,asas en rotación debe se:" fijaca con z'e'lae:'ón iG-ffiirp,:,§ tÉ.n:ani,¡h:'as y a 1as siguientes r¡ar"i.aciorre; :1e p:"er sión en r.¿;s trüerías rci.zarro* fi.*, -i;ambj_en pczo piezométs,Íco y goJ_pe de a:ier te).
nste clispcsit,ir¡or que se
aci.cpter -1:a::a
J-imitar-la p:'esi.dn en j_a tubez"Ía. ce
"Lrjne
á;;3iTüiI:o=,""'*,§e-.'l-iafle*-gg'@a¡.ecj.er:,"1;;;;"(;;";ü" rjn el- p:"ime::o de lc,s
::ei;liza, a La vez, el
d-escaz"gadoz.e,s rep::e-
ci.ex.:'e
c'r.er-
cj-istz.i.rru-ico:.
se nota
c..rno d.e
y í, up*rtura
el- regr:1ed-c,:, ra vár-v,:-r.a.
Des'oués d'e eouil-ib"a:'u" *:- rr"alu.¡o rr.cicr' r!rvJ:-.¡J' ¡. r§¡r-i''er1 l'e Ja r/ ,..i=r"nte l-a vai,-ula váLvul-a se cÍeg,ra r;c*" e.ceión ¿eI cánt=apeso, '\/ -
HH:"F: S,?*p+iq-9*-:n, *}l3lo.o=es ;-e p:esidn.- Los raetc,es que de * Ier]n'j-nan.]anecesirfad.r¡.cc]]effi"=""á"p=-"*",.rá;;#u;,
''...11
Ffg. 83.-
F
- ',..,i1 ..
Esquema de un regulador d"e presión paz.a turbina de pe queña potencia.
Fig. Bl+.-
Fig. Bl.-
ReguJ-ador de
Begulad.or de preslón d.el ttpo do punzón,
presión del tipo de váLvula
- 1?D l
tI
(
y
pozcs pLezoaét:-iccs) son esenciaLr:ei'rte los d.e 1a r.etasÍdn llg ent:'e Ia iongiiu¿ oe 'i a lube::fa f o:zad-a y el saLto, par'ámetros que íion li^cpcr eional-es respectivament,e a Ja enbrgía cinética d.e La masa d.e agu"a en mov:-¡:iel;, to, a ).a er.ergfa potenciai cle}. salto, y aI Lienpo d-e eierre rLel- d-i.stribr.iÍ,d.c:.* de Ia turbina, Para insi:al-aciones rle poea al,tura alimentad.as por cond'u*tcs (galerfa d-e i:re sión) d.e red.ucida longitud, los i:LmÍtadcres d.e presi<ín no son neeesarios por.que el- tiempo d.e ciez"r'e rleL d.istr"ibuid"o:' puede ser a.l"mentado respecie aL vB1or no::mal tZ ¡ eeg)., cJ.e cuanto es neeesa:'ic para mantenez'J-a sobrepresidn " d.entro d.e Los l-fnites t,ole:'ables. En i.nstal-aeiones ,J.e poea a!+-ara, perc aIÍ,¡¡eniad.as pc:' ia:'gas tubez'fes fr::'zaCas, EDn gene:'a1men"be incrispanaabies las j.i mi'lad"ores d.e p::esÍdn, árirleitLe co::. 'r,iempos r1e cierz'e del d:Lstri-i,i:idc¡:" haela eT lfui'¡e eorr'espond-ienie a :a veiccirLad. cle fuga. Pa:"a inst,aiacionea d: neo.ia l,' ei:e eald-a qu-e se aLimente¿: par ii:,.b.er-,1¡a f c.--"zz das, §on l:lecesa.vi..o¡; -i-cs iiinitacLc.res d.e p:"esián ," estc es, La :i:i:ner.ea ql.*+ eü-,;rl ]-ibr"ic pa:'a J-a gal e:'la ,ie p:.esidrr ¡r *-L. ,leseargaCoz. efne.rc,nc par"a l-a .,u-l::,:5 f c-¡:zr:.d.a. " E": i-r¿sia,l,a:i,:::eE rlüi:- ga.)-er::{..e,; cclr'¿aE, pelÍo ¡at )..a:ga. 't-r;}e:Ía {t;!."2.3.,áa, pi;;.e,1e 3€rr' -q)-fi3i.s;::-t,e *; de;;:a¡"gad.r:r *{n.rr:crr.*. Pa:'a .irrsf,ai,a:icríf;gr :la;ir :..argc r:'andu-gJ;c d.e p:r'esÍán prn:ü tr-;r1 co'.i.e t:berfa fcrzaó.a, pue,1e ba¡;ta:' ;-a ,:hine-, r:ea d-e equii-ibrio it-r§;+.a-t a,i-a en eJ- punto d.e i-mida de.l- eol-ld.u.cir-r y c1e Ia."r.i;t,e:"1a" En '".v:.a*oalal:i.crnes ':ux. largc:: cc;rLC.r-r-í)tr-,,; Ce p::e;id::i y .Lar'gas +";;ice:fas f-;::"a.d-a..!r::+ ;r án ne ; e s a:" i. o s arn'jic'r r:, d-:i spc r Í-t, irrr-; l; . EI empie: cleL l-in:l-ta,l.oy .l"e p::r,aJ-dn ,-',ebe se::. e:,
SLOn, ;?' -La -,¡a:lr aCLa:L a ba.ee ,le} par.á.r',ei:.c;
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i-r:g*r,i---------------,erc;
Nc:r,'ef L.i,.
caon"
Es precisor., aci-emás, iener pr"eser.'i,e que J-os d.esca:'gaiores sfncrono» sir.ren pa. va aten'r:ar l-as pei'tu::baeiones de presión en ias rie::i.c:ras Ce eie:"re rlel d.is T "hribuidor c1e La tr:-r:biria po"r con"leeu.encias de las b:;:c=; ie.:cargas, per.? *Í,3.[ ineficaces en l"a. manicb::a C.e a.pertu::a de],1is1,ri-c:i:cl e:and.o aurrenta l-a eay Baj pr¡:'e1.1o, ai -*e quieren evj.ta.r'bajadas de p:es:í:::';:ar,t,e ia manic¡h:.a ,j.; apertu.::a es rrecesaz'Ío aclcpia:: tiempos d.e ape::-.'-r3 -rlr.zvla nas largcs. Supongamo,$ rrra instal-a,¡:ián cuya tuherla fc-r.:a:: --1=::.: ;:a iongitud. d.e l2O n ; la vel-o*iáad. d.e} agr:a eil ]a. misna es,le '-:-,i ==-1, {-;e f'.;ncicna cicn m aa}tcd¡>
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n) y e] tiempo rLe eierre cle]. reg,-i1a-:: ::: I: fó:'muta anterior, se obiend.:.á:
1
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2l.O
;
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sagr..:-n,i.cs"
Apiiearido
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^¿
-133" y
como C es neaor cte 0"2 no e§ necesario eI ery1eo d.e1 d.escar gad.or slncrono. Se apreeia eñ d.icha féruula que 1a loagiiu.d
d.e
la tuberfa interviene áÍre" y con objeto d.e er¡itaF
tamenie,
e1 _empleo d.e1 regulad.cr d.e pz'e sión, en algrín eáso se ua récü rrfd.o a. l-a central en cavernal
eon obJeto d,e red.ueÍr 3-a citad.a longitud. y obtener d.e este modc pa.ra eI coefieienie C ujl
valor meiloi' gue 0,2.
eI caso d.e l-a insta.]aeión re ferid"a se d.etermirará, eon laE férnulas menelonad.as en eI Cap. XIX, 3.a so-brepresidn prod-'*.cida por e} gclpe d.e ariete . Para eI1o hay que ealeuj_ar lcs vaLo En
res
g , 0, a.V
de
que son:
93#=F,ffi=0"835 T,n"a-3"1,1üo--^A*-
2--ry- z-%e?"¿?
los cua.les se d.ed.u.ee q-u.e j.a sobrepresir.in se:'á fgual e J2.li{)
d.e nn.
=
y
q:+e represen+,a:
12$."
valor
mr:.)r
P.S'tAdAW
a.eeptable.
§.egr,És.qgxgs paia tas t,qb:Lnqs Pe1tor¿,- En esta elastdeTl.¡rffiafu Ia regu-Lacicín d-e J.a velocid.ad. se efectúa por nedio & iina agqja (vease 1a ffg.B8)rla euaL avanza o reLtoeed.e en eL
orifiefo d.e salid.a d.e Ia tobera y z'ed.uee o aumenta l_a 6ecelón d^e paso, por 1o cual, el
eaud.al que fr4lele J.a rued.a en forua d.e ehomo d.Ísninuye o cre Fig. 86.- Defteeto;r de tr:rbina pel-ton ce y 1o mlsno ocuÍre para et va1or d.e la poteneia, en eI sul puesf,c nai;uraL de qu.e a altu.ra de1 salto peruanezca constanie; pero ]os fenómenos debidos al cierz"e d.e] d.fstribuid.or depenC.en d.F;l ties'pc emplead.o en esta operaei.ón; Por 1o qu-e ecnviene que este sea la:"go pa.:r:a evitar J.as sob:'epresio'1
nes debid-as.aL golpe d.e ariete; sin embargo, Ia Cu:'aeicja ael cierre 1l-eva eonsigo 'r.:n ar:mento d.e ,¡el-ocidad en eI rotor d.el- al-1;ernacic¡r y estc presenta rrn inconvenÍente. Para evita.rl-o se uti1iza c(¡n este tipo d.e tu-rbiria ia d.;hte regulaeión, que eon sj.ste en. d.esvj.ar latte o ia totalid.ed. d.el_ ehoruo por: med-Ío d.e u¡. defleetor ha].^. con s',:ficiente rapid.ez para imped.ir cia e-L socaz y esto ra aeeJes.EEffisiva d"e las masas giz'a;xias; realizaclo l-o cual.;e \.ra ce¡-.u-a;rd.ü la aguja eon mayoz'Ientitud, para e'¡ite:'!-ae sobrgpresiones prcd.r.:.cidañ por r,^n golpe d.e arÍete d.e Ír,qgartaneia " En Ia'figurá 86, 'etr- defleetc:e o d.esviádor 20, que
E
r'f4
É
ti el reg:-iJ-ado:' de veioeidaC : I Or cLe;vÍa eI ehcr'::o d.e ag,ta 2, de] :lod.e+.e ], 'Jcn Lin tier:po nuy :'ec.ueido y de forma que este nc :"eci-, bla er:ergfa. Esia rfesvLaeiún de1 ehorro tiene lagaz', hasta t;an-oc qu-e 1a egr.i.ja J Tiaya tcmad.o Ia posicidn cc:r:"espcnd.iente ai nuevo estad.c. Et tiempo Í.r;ve:'t.i Co en esta ...rperaeián d.ebe se,i' e} menor po;ibLe y ccr6raiibl-e ecn el r;eces'ariñ para ¡ff.r.e sl golpe rl.e ariete i:o Ce origen a naycr sobrep:'esidn qure l.a Ce ar:tese narrd.a d.irec+,amente desd.e
nanc
fijada.
El
émbolo rLel servomator 1.00, actúa. d.e mcd-o qu.e sclo en Ia apertvra recibe La pres.ión det aceite, y e1 cie:r:e tiene lugaz' po:' eJ. res,:rte l0l-. :u,anáo E= pt'+ duce en l-e t,-irbirr.e Lix.a reCur:cián de l-a cargaz eL aeei'te;a.i¿ de }a cá,uer'a l-C,E i' el- enbr-Lc rüO, ot,li"ga.4c -pc:: eJ- ::e;c:'te, se .l.e¡*r;faza ha.eLa La d-ereel"a, Ct'n ellc;, p<;.r: ued-i-o crLe la T)üLa.flee i-O3, :f e1 vás+.agc 25, eI aefLecic:" ¡enetra. en +,i c::o:'::,:2r e in-rer.i:-.::rp¿-t,c';:r L c pa:'cia3.::rente La irali.std.sidn Ce ene::gfa a)- r.r:,Ce
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ot El::lo-,¡j"::rien'r-o Ce gi::o Ce -r.: i:;.iui.ir-:a. 1-fr?,r,ie r.:"e;j,,:i.!3il;e p;-,i" el, "¡ii:.,eg,:¡ l.r¡i;5."t.?. tue¡)-a ¿e fev'a§ l'J'í.. i,-a ,¿'.:.a),- gj-ra a ñ1i" yQZ, pt: e3- pi¡.:t,ir i-A(, :¡ a+;:lir¿ -:t^.2. -Élj;.-,r,, la J.e rj-i-;+..'."i1'-;.c!-,i1 l-ls, ri;:¡ e-henr,l):t-i¿. i\:- p::r;.1-ri-4::ri1c,l'-?"
D= esl,a !í¿.rre::i i.:.,eiLr ;,r
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cá.:nara l-l¡8
a i:i !r)3i.cidi:
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pal-ani.:a Ce ret¿::i::c ?1., ;,' g:::a 07. De esi',e mc.Lc l-a vál';u-ia de áisr,s.i",i¡Lied-i-a e irr¡e:'r'rirsFe .l-s. ei:.1;rac-a. C.el a;ai.:-,* e.r.: i.=,,
ru
cl-is¡ri-rr..iye
Con eL ¡:,;'¡-j..:rienzi c-i,i 1á z.g,i)a J, l;e l-a.:"ued.a d.e levas 2.7, p*r eL !."int.t'1 ?-Lr vu.e.i..,'e
cñ¡
v1
cí.:,¡:::'a -;.ü3 (,le-t d:cü;--,: d-e 1;r r'E.;|ri;
l-á
si.eilí:; ie ci erre: y cián
ie !r.
yá1.¡,rr-:fa d"e i1ist:'ibuciin 2I¡, 6r.r¿gpánaC.,ie aqu.eJ- 5,*2" ei- :;¡-ry:1i;:1¡errfezar la r,¡í-Lv;.1..a 24, El¡- -re::¡:"tá 'e3 :.o,p*l.e a, la e.g':ja ha*ia is. i,;:, C,e
eL
ia
¡.;c;te:'reÍ.a gerlera.d-a
por ia ij'ri'-hi:le "
C-een.-l,ar"a 3.a
"
la f-i.gr-,ra 86 ru,*s'l;r:e i:e;¡ esied,,)s *e l-a. :'eguJ-aeilír; ei d"ihu"jo .$L-¿pe:icr *ar.i,ei pc::.1e a',ta pt:sición Ce ¡;:,j;aril"iij.a.d,lel;.egu-LaCc.rr¡ eJ- aib':Lji; en cL cerri:,i;:-.r,;.+? r,Ta et alvimientc e:. /lue el. C-efl*c+uc:t 2C ha pe::.et:"ad.o en eI ollorl:c, '¡ i4 ú.:-"tli" l-e d.e ri.i;:t,r'ib',.;-¿i.ár,.2'.r ab:le para Ía;:ij-Íta:. la saU-aa d.el a¿*Í'le de lá :,é,.n¡rT. - ^n y f.j.na.Lmente el- clibujo infer"ior ind.iea eL esta.r)-a d.e j.a iurbina rjoj:le:Le5 fOU2 'bad-c fL.r.rai d.e reg;-] aei.ón Ce l-a aguja J pa.ra 1.aÉ :ii;,s.¡¿s cc¡no.ieiones d"e l-a :ar.I ós.
lcs tienpos necesa:ia; pa.ra el cie:"re y ta aperiu:.a se grari.úan por m*C.Ío d.Í-afragnas, es c.ec:i:', peqrreños orif:l"cics qr:.e est:"anguian el- acei'se a ¡r:'esión q-ue aflu¡re o sal-e d.e] se:''r¡onrotar. La ::ueda de leva.s 21, se ha traz-ad-o de fo:'ma eLle ei defl eeto:. qaed-a sLt-¡-rrrflo Íx.u.yr cetca d-e} chc.rro, eua,lqu-iera que sea la posj-ción cle l-a agu.ja pata al pz'nd.uci-rse u¡a peo;.i-eña :'edruceián d"e }a carga pued.a p--ner.ra: en)¡eL *hoi.z.o{.r.:r3 in nted.:Latamente. Desd.e -t-r.iego ef d.ef-lecto:' no penet:"a en e--l- cho.r-v..o con yayiee:L.al nes cl.e earga J-en'Le.s y, aáetrtás, n.; i::f},ry* eJ- p-r,--:es: .i.e a-pe:tu-z"a pt-rr,;,,;Le t-a "i.rü_r-1e át'.c5a.o _ee fÍja:=a ag's"ja I nc ab:"e rr.unca e,:n l:.jia.Í: raÍiiCez de fa " ,_¡.e
Bsgulaeión deL caudal- en l-as turbij?as -Francip ;r, tail=: Xn l-a; r,lrbina.s Felton }a regua],eián c1e ia pr:iarcla s= efeei-,'.ia var,j"and.o -oI ?au. d.al- con el- d.esplazamientc d.e la a$lja d.er d.j.s-:i::::c: (rig, 86) eon estc sE mod-ifi.ea la secctón d.el- ehor"t'o d.e ag'ua y por cc::-;-g:ie:¡e eJ. ea.u.dal siend.o e,3ns tante l-a velocid-ad. d.e'l agua. He¡'ros .¿istc q;e e>:-s--: adeuás u¡ d.efL.ect,¡.1., eu-.rá actuaeién está iigad.a ecn _el- movÍm-i-ento d.e :-a zq:-;z; eL def!.eetor es ,r, ótgu,ro ce pro'r,eúción d-e l-a tu-oe:"fa fcvzad-a en c-:.a:::, ;==--== -r-a a=tuación re::ia á; t; aguja al mismr: iierrlpo qu.e se encarga de :'.::'--=: -:=--.'-n¡aneanente eJ- ch,:rr:'c qi;.e
d"c
eu CA
-1 :'l?5
-
tiend.e a acelerar e1 grupo err caso d.e deseárga. En Las ti:rbinas d"e reaeeicín del tipo Francis Ia reguJ.acidn de Ia potenela se haee actüando sobre e). d.ietrlbr¿fdor (ftg. 91) constitufd.o por una serLe de pa+ letas móvfles alreded.or d.e un e¡e aecionsdas sim¡ltaneaaente por medio d.e iulaneas gue a su vez se d.esplezan ?or }a pequeñe rotación d.e un anlllo corcer trieo eon eI eJe d.e 1a náguina (ftg. 86 A). En postción ttcerrad.o'! tod.as las paJ-etas tlenen un exbremo apoyad.o al bord.e de 1a pal-eta ad.¡raeente y por 1o tanto cielran aJ. paso d.e1 agr:a. El" movimLento
d.el- aniLl.o d.e rnand.o, y por eonsiguiente paso a una eantld.ad. varfablé d.e agua.
Ia rotaeidn
d.e
las paletaq perufte
eL
En las tu.rblnas Kaplan, con eI fin d.e obtener exeeLer¡tes rend.iufentos para gsn des variaeLones d,eL eaud.ál neeesarfo y d.e Ia aLtura d.e} salto, J.as pa:.ás áef rodete d.eben ¡soversé para reeibfr }a lncllnaelón ec,nveafente a tal objeto. Por otra parte, tambien eB neeesarLo, como en las t'¿rbinas tr'raneLs, abrir o eerrar eI d.istrfbuld-or para au&euter o d.isminufr eJ- eaudaL que pasa por eL rod.ete y eed.e a la turbfna eu eilerg{a poteneial. EL regr:-tr-ad.or d.eberá aett¡ar por eoasigulente sobre ]-as paLas d.e1 d.istrÍbuid.or y sobre Los dlabes d.eI rod.ete. EI mo vipjento d.el distrf.buidor se realfza por ned.io de los ejes de reguLaetén 230 i 230 a y por Ia barra 2lO (vease fig. 86 g), gue rureven eL aniJ-lo y con él:as pal-as d.istribuid.ore.§ .
Por 1o que respecta aI movimLentc d.e Los álabes d.e} rod.ete, el aeei.te es envia d.o por la d.fstribucfón d.eJ- reguLad.or, ued.fante apropladas luberfaE, a r.rra eapE ruza dlspu.esta en la parte superfor d.eJ. eje vertieal, gue es hueeo, y es eI eual se ballan dos cámaras i+4L y \)+2, Ia priroera d.e} ta¿o ae Ia apártura y ta segund.a d.e1. lad.o de1 elerue¡ En e} propio árbol ei.te.d.o y d.ebaJo d.e1 alterna -
Fig;
Detalle C.el- ¡iand.c d.e1 r1lstrÍbuid-cr d.e u.:na tr:¡rbina a reac:j-dn.
t;
')' ?.
anll]-o mdvtl d.'e uando palan*a d"e aeefonamiento paletao" paletas d.istrLbuid.or.
d.r¡r se halla situaC.o c,J s+f"v'c,rrc1-,':r" L;r.e "L22 pzra ei rcvi.mier¡+,o de las r,alaa rcd.ete y cu.yo mecanis¡rro de gi.z'c d-e -l-o* ál.aber. se accicr: pc:" ia barra Li6"
áe)-
En Ínstalaciones d.e poee irnpc,'r't,a.'-i.,:ri.a p'iied.e efe*i,i.ia¡:se J-a regulacidn a(;tLisrjd"o sc lamente so.bre Ios á-Lahee d.el vc,,7-*+;e .
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Ír-,sbJ.na Kap3.aa cor sit reg:;-lad.or que aetrÍa sotlre 3"as pa3-aa y s*hre 1cs ál¡¡es d.e1 d.lstfibui,lor"
- -J1?7 I
CAPTTUTO
)rxrrt
I,A,S TUBSI§AS EIDF}ULICAS
1.- Las tr-:rblnas de acción (perton) y
de
reaccÍón (Franers y Kapran)
Dos son.las clases d.e turbinas emplead.as en eL aproveehamiento delos'sal d.e ?sua: ias d.e acción y las d.e reaccLón; las primeras son seJ- tip6 Pelton (ftg. 87-;88.t BlIT-eI agua actúa sobre el rodete por médio ae una o varLas toberas en rlirección tangencial. La facilid.ad. d.e ad.optarrentre ciertos lfuites, -La veLocid.ad. tangenciai d.e }a rued.a, haee que sea'posJ.bLe obtener un fiÍ¡sero d,e revoluciones adeeuado pa,ra ésta, }J cua3- pérmite eI aeoplamienio d.irecto con el generad.ot''eJ.éetrico.
tos
ffene este tipo im exceLente rend.imlento, debLd.o a Ia poslbflid.ad. de hacer mlntaa }a pér'd.fd.a por velocid.ad. resid.ual, etn quJpara eLlo haya necesid.ed. que las pal-as (cu.charas) _tengan un gren áesa:'rcI]o y es+,o evita tambien las pérdidas por frieción d.e1 agu:a, sobre J-as refertd.as eucha.ras.
el d.iámetro d.e} rod.ete no sea muy pequeño, sf asÍ resu.Lta d.e¡ fin d.e ohtener la velocid.ad. cors'eeta d-eJ. aeoptamiento, E€ r€eurre a la subd.ivisión de Ia ven_a, que sale pcr var.f.as toberas y sl e§ prectso se au¡renta tambien eI núnero d.e rueCa.s. A.,reees se earp¡-ean }as d.os soluefones para obtener eI fin süpuesto. Para gue
eáLeuLo, a
Las twbfnas- d.e-regge.i.óg euplead.as. coan¡nmente aon J-aa Llamad.as Francis eo y se d.lferencia de las otras clasés d.e tr¡rbinas @ en cuanto e} agua 1J-ega rad.ialmente sobre e] rodete y
al atravesarlo se
d.esvla en
un ánguJ-o reeto para d.escargarse en eentid.o pareiJ.elo a} eJe de rotactón (fle. 90-91)
Asi
como en Ia tr:ri¡ina d.e ac eión tipo Pe1ton se verificá
que Ia transformación comple de Ia energla einátiea eñ presión, tiene l-u-gar en el
ta
d.istribuid-or, es d.ecir, gu.e velocid.ad. de salid.a d.e1 agua por la tobera es la eorrespond.iente a tod.a 'la al.tu ra d.eL salto, en l-a turblná Franeis d.lcha transfor¡:aeión rro es eompleta en el d.lstc.ibuidor porqu.e la ve]oeid.ad. de entrad.a d.el agua en e} rod.e-
la
te
es menor que
la
qú.e c(Kes
Fig. B?.-
Dfá¡cetro
primitivo
yued.a Pelton
d.e l-a
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-139es.Ia.t',¡rbtna Kaplan d.e fluJo 1 a 10 m, y caudales de ! a 10. #¡r*g, 'La; veatajas grre ofreeen las turbinas axial o "turblna" ¡Jt"'; figuna g\. son las sid.e br:abo con respe c1,jo a las tr:rbinas Kaplan d.e eje vertl"eal senc! guientes: fm oir=ár ae fá¡rica pera Ia condueeLónd.el-:fl-:_:?l ma.o curr¡'ad'o L1as! ya gue no eziste espfral de entrada ni tubo c'e aspi'raeión y con varia (r;;'fá eüf se mejoran lis'rend.lnlentog eon apertr:ra ioiel grupos y eiones d.e Ia altr¡rá d.e} salto); exlge Becor d"istanela entre los pues, que menor superfieie en plaata y en aLtura d.e Ia eentral. Resu1ta, ee preeiian menores áeseuboisos pur" la eC.lfieacLán.
d.e
pued.en ad'aptaree facrl Estas turbine.s presentan tambien Ia ventaje d.e quepa'ra eSJo seneillcs en* meate a Ia,s revoluclones d.e1 alternad'or eryleando es muy Eegusana.ies d-e rrred.as clllndrieas (flg' pl+) e'rryc fi#reisnaalento en que requieren turbina 1a ñ:-ti;""-rá"ii aeceso a todas-3.ai plezas desLei al.8ernaéor' tretenLmLento y vtgilanela y asf. rnis¡oo a Jes
por varl"ae distrtbuidor Ce ia.s tiirbinas Franef-s y Ka.pian está fo:med'o EL .---=-' paralelos aL d'el. ejen palas InovlJes gue §e rrú.ever: slmulta'neareente sotre rodete '
Flg. Bp.- firrbina Pelton
eon d.uetor ree',il-fneo
intro-
d.e En !.as tr:rbinas Peltón, si se lnd'ica con "u" }a veLoeid.ad. Perfférica revolucfones d.e uÍmero eI primftivo D.(fig.B7), la rued.ar en su diámetro d.eL eje tenará por vaJ-or: n = 6O ' u/(n oi; I el- val-or d.e ttutt, teniend.o en euenta todos J.os eoefiLtentes $g-gfo]ida,
serár u= (o.hz a o.4l)Y-Ie'H'sien d.o B eL valor d.e} saLto út1], que sin gran emor, Y cuando se trata d.e eaÍd.as elevad.as, puede conside-
rarse que es eI total existente.
La téenlca eonstructiva áe ]-os tur Uirr"t hldráulteas en ]-os úftfnoE años se ha basad.o sobre 3-a expe'{Én cia adguirida por 3.a aerod'fnámieá experimental para aejorar sienpre
Ftg, 9O.- Turl¡ina Francis-corte de un rod'ete
Di;:-brih::iC.c;: A.labe de 1a
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f:':..,:'.-):it,3 l-::,,--1.i.:.
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Ffg. p2.-
1.- Distribuidor 2. - Alabe d.e Ia rued,a 3.- Anillo d.e maad.o d.el d.is'tribuidor. Turbina
Kap]-an
5.i-9.93,.*
-
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mas eL rend.imLento d.e J.as náquinas. En espeeial mod.o 1as tr.¡rbinas de ba jq caÍaa han aprovechado de estos estud.ios para poner en evid.encia los fE nómenos que d.eteruinaa J.os ¡novlnrlentos vortigincsos, logrand.o asi elin1nÁF o d.fsminuir Ia causa prÍncipal d.e los baJos reud.imientos.
La tend.encia actual d.e las twbinas Kaplan es Ia Francis, y La d.e l-as Francls d.e invad.ir eI reino
d.e ocupar eI calpo d.e Iss peLton.
d.e
las
La Kapran, a pesar d.e ser nas costosa d.e ra Franclsr_ presenta }a ventaja d.e pernllfr, a J-gua1d.ad. d.e cald.a y d.e eaud.al, un niínero d.e revolucLones mas elevad.o y por conslguiente una red.ucción d.eI eosto d.e3. alternndor; ad.ends se alcanza r:n rend.imfento alto a pesar d.e presentarse cafd.as y cau dales uuy varLables; en particr.üar se preflere esta raaquinaria cuanAó sE encuentra¡¡ estas eond.iclones d.e ejercf.cio. La tr.¡rbina Francis tiene Ias siguientes ventajas frente a Ia PeLtonilnayorr. errffiEr mayor nrímero d.e revoLu 5o % v er róo fi ae ta ""rfu^; pdra saltos variabLes en eiones; menores dimensionesi nayor ad.aptabilid.ad. 1o qu.e se refl.ere aI nivel d.eJ- agua en eJ. canal d.e d.escarga. La tend.encla de fa Franeis d.e fnvad.ir e]. caryo d.e aplicación de }a pelton (n > SOO metros) se manifiesta en especLal mod.o en las lnstalaclones grupo§ d.e gran po+uenela y con reservorio d.e compensación aguas abajo "oo d.e Ia eentrar que infLueneia el nivel d.e d.escarga d.e ra turbine. La -Es1!en d.omina sf.n eompetencias en aráñ@ar hasta los 215óo metros.
las altas
cafd.as que en
teorla
po-
a} valor tf¡ntte deL eaud.a]. y de ]a cafd.a utilizable enlos d.istintos tipos d,e tr.rbinas y por consiguiente, eI valor tfmite d.e la poteneÍa u¡Ítarfa se pued.e afirnar que depend.en:
En 1o que atañe
para 3-a Kaplan d.e las dimensiones (aiáuetro d.e J-a rueda ) para la FrancLs d.el- d.fánetro d.eI rotor d.e1 aLternad.or para Ia Pelton del valor ffn:te de J-a velocid.ad. periferlea d.e Ia rued.a y d.el nrÍmero d.e chorros (generaL:oenle como náxino h chorros y excepcional¡rente 6 choruos).
Sl queremos mencionar e} peso unltarfo d.e J.as tr.rbfnas (kg/m) pod.emos d.e eir que se ha lograd.o reducir consid.erablemente aumentand.o e] caud.a]. eepE cffico asi que actualmente: 3-as
Kaplan pesan Jj-zO kg por
Ep
las Franeis pesan IO- 4 kg por lfp las felton pesan 4- 3 Xg por ffi tabla I se indtean los valores uas comunes tencia para J.as t¡¡rbinas d.e los J tipos
En l-a
d.e eaud.alrvelocid.ad.
y po
- r4.4. *
TABLA VALOFXS NOFJUA]"ES PA3A LA§ T'OT3I}1A5 HIDRAL.T"ICAS
Salto ,*
Peltcn
* L,ITO' l7 ,, 330
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Fz'ancis
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Rock¡r Eeach (Esi;aCos Uni,los) con 33 metr"os d-e r-]-a y mas Ae +CC tfif see. de caudal,
eaí-
p, se indican l-as cent:"al-es hid-z'áu"l-i¿as mas grand.es C.eL m.und^* ac tual.nenie en ser',ricio o en const:'u.ccirín pa:'a rina potencia ,i.e mas d.e un ¡ril-lén de kW. En -La tabla
Para d"ar una id.ea de l.a enorme pctancia r.:nitar'i: C-e r cs g:"r-lpcs actu¿J:¿ente En u§o se pued.e reeo::dar poi e.ie.mnlc que en la cent:'a-r de Vcigagrad. -la ¡ro.le:reia indicad"a r).e 2,543 ¡OU está subdiviclida en 2! máq;.;inas C.e I]-5 I{lI cad.a u::á, y :-os Lr5OO lrM d.e Ia eent:'al ri-e 3r'atsk son z'epaz'tÍ.d-cs ent:.e 20 Fz.ancis Ce 2p! M.¡, A üst-fl-Iim§k se instalan l-B Francis rJ.e 220 }4!.tr y en l':rasnoy::sk se han pi:estc en. serviej-o ha.sta 1968 tas p::imeras 1o Franeis de )08 I's^l caá-a unar qjú.e a.etealm"er¿te es J-a pctencia.r¡as elevad,a del r¿,;urdo en u.r:a máqr;.Ína hid.::áuj_ica. En Estad"os Unid.cs l-as cent::al-es d.e !Éyc\T pctenc:i.a en sez"vieio y en eu-rso d-e üne 'falación se erlcuentran en l-os ¡.fos Col-umtij_a y C*loz,ad.o. En l-a eent:"a} ¿* CrÁá Coulee en eI rla Caa¡xrtb:La se p::evé ei m.*::i,aj. a. fe l"z'ancis e.e 6oo IiI¡i crar.r.a u.r.,.a
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Los :'usos lienen en proyeeíc en Sayan (Siler-r.a) ta insfal aciiín C-e -c-i =4:s s-.1..,.--.- r ?_!t...:: d.e Bao/gao Iv[,] y en el crrrso infe:iár. e,].1 l'rrr, 20 trrbinas d.e irOOú IrM :ad_a
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l'as ¡otencias sierapre mas eLevad-as o l-as conrl-icicnes sever"ae de eje:"r:j.cio ,r.an eirpujad-c a ]-os fab:'i-cantes a d.esarr"ol'] ar nuevas ai*acir.tnes &iiy ;"e;ii,sts:n;e,:; a us-u-i'a, a ias co:'z'osicnes, a rco go1pes ¡:epet,I-c.¡;; d-e lc,s cl:r.¡2,:os ,r-e D"*8," a
11
por ejempLo d-ond.e 1r:; rfcs ae l_a scsta a !.¡:.ey\,e f-,enC-ier:,{;r_¡ie:.r,:-r,-las carac*'er{stica.s c-e acar:ear consid.e:'abl-es earttíc-ad-ee ce a:"+na, l-,rs pr"obl.*nra..l; T!.errci-c)ne.d-o,$ se pz'eeentan en forua pa:"iici:1ar"m.ente aglirla a
E:-: e.l- Fez'u
Á':*,r.:|a.-]¡:rente '1-aE fi.:::d.i-r:j-c¡nes
t';do h;eiil
nri-evos
tipcs
espeeial-j.zadas en p;e;i:,; ptra
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,:.fij¿
":je C'e acerr):r: i-n,).xiC-s.ol.e;$, c1.* ei;i'r-..1;!,::-:;!-:a a,iiiq{;.;l*,-,,--
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iis:ha de se:.
so_],d-al,t
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se erll:,t.eeheli a(:e:íli; j.no:iic.abLeE íj():; _r_j Íi rle c;t,tijlfi -L lle i,-.i.:"i-i.,--.:t-. ¡r /t .:,a rLife::e:rr:ia c1e cc'Í],pe:y+,,3.¡¿íen-bo 5e r.epj.eji*::.,;: *.i.¿.,1:*.t::ei.r:al. en -1a fig, g: C.t::f, l;.:_ :: *3_1:1i:f: ::^s:pericr"j.d"ad. Ce las ¡:.uer¡as al-ese:,:"ei:ers, ,Sr- d",:!eze-''p.;.Li..--o::.."..i,|",Á.nt,e:'Ír-::r¿en'be
za.: \a;,,;a 28ü-3t)c
B:"-"i:-:::eI-.
ia a-:.sir:nil:ación en hü:,::i:,u ei: ej;u-;s* fer'e ;:eu.-,:.a (n:-1,;rcíp;e;:o :-;::,g;rii-r) i,--,.. 4t;-r z-liLtt: :a a;:iC z.ci.,ír- p:'eíere:r:jale'fi.
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ig-ia nue.¡ a z7.eaci.í¡n i.iil 0.5 'fo Uc p:.es;enr;a J-as
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o'
E:
L: fl
y(
- 1]!'7 -
Fig. p6.-
Ti:.rbir:a Miche].]. d.e.doble
flujo
Para terminar esta reseña d.e las turbinas ntaráuttcasrquererios menclonar una ti.rbLna o-u.e pcr su gtraa sfnqplicld.ad. y'optlno rend.lniento es partLcularmente tn d.lead.a para resolver eI probJ-ena d.e ta electriflcación de pequeños puebloo eñ ¿¿a regron anc:.na, creand.o microcentrales eetand.arfzad.as d.e fabrlcación enteramente nneÍonal. Se
trata
d.e
las turblnas
}4lcheL1 o d.e d.oble efecto eqpleabJ-e en
ños hasta ¿e Bo-tOO metros.
saltos
peglre-
La turbina MicheIL se ad.apta a cualquler eaudal d.e agua pues basta con que e1 rodete en forrna de tambor sea ma§ largo o mas eorto, Desarrollan potencia d.es d.e f kti hasta 150 t*¡ o maso Pueden tener d.lánetroe d.e 10 eentlmetros hasta 56 -óO cm eon número d.e revoLueiones especlfleae sulnamente alto son relacfón a
otra turblna.
Por ejenplo eon un salto d.e B metros y un caud.al d.e O.B *3¡r"g.ro sea una po tencia cie 5O klf aproxinadamente Ia velocfdad. aLcanzabl-e con una rued.a hidráuLt ca serfa tan só].o de l+-6 vueltas por mf.nuto. Por eI contrari.o }a t¡¡4§!na d.otr Ds bre efecto con n* = ro0 y D = 5oo mtiene una velocfd.ad, qgl6or.p¡a ; J-t/v ¡.i/s O=
-n7-
§l-n neeesld.ad. d.e engranaje, ni eorrea es posfble acoplarla d.ireciamente a un generad.or suprimiend.o asi Ias perd.id.as d.ebidae a J.os mecanisuos intermedfos.
EI rendimlento
pued.e alcanáar 0.85-O.87.
La ccnstruccién d-e ]-as tr:rbinas es muy senci].]-a; se trata de un tambor (ver fl gura !6) constttufd.o por dos d.lscos unid.os por una serle d.e paLetas recortad.aE d.e r:n perfiJ. d.e acero y soldad.as a J.os dLseos. Un eJe pasante asegura e1 ápoyo d.el tariioor y 3.a conexlón al generador mLentras un revesti¡aiento ]ivLano en
-J-4ü-
plarrch,a pz'otege l-a rued.a. -¿ d.e Ia twbina se realiza eon una paleta móvÍI acciorrad.a a nanc c La regu-lación pued-e aeoplar, hasta t5*2A kW, ecn iin !cr im pequeño regu.lad-or. La turbina se simp.le ¡rotcr trifásico en paralel-o con 'r:n condensad-or, fu¡ciona.ndo aeÍ-crino gB neradc:' asincrono.
Por rina rcoqui)-1a d.ireetriz, coruo muestra la fig. )6, el agua es ecndu-cida a] r"c clete. A Ia entz"ada d.e la rued.a se verifica d.e }a maner'a eonoeid"a, J-a d-ese*-ep[ B-ic:Lón de'la va'l ocid.ad. absoluta "c1t'de entrad.a de1 agua; és'r,a atz.avieza L;.7 piiietas con velceid,ad. rel-ati\ra"vt" y ced.e aI:'aCef,er por. a áesvia.eidn del ch¡rrc, ul:L¿i parie de su potencial. *,q Ia salioa ciel ehorrc "haei.a eJ- j.nteri, rt, C.e la rued-a ne formo., con "u2" y "vZ" l-a vel-oeid.ad absoluta 182-@ETáIIñ-pa;r rle] agua pcr e'] j-nterior d.e1 roCéte ¡¡ 1a cle1 nuevo ataque (segr:n.d-o efectl'¡ a 1.as pai.etas, d-e ad.ent:'c hacia afu.era. '1
S* r'er-i.f:Lca Le. iluel¡a deseer¿'ocnsición ,Le "c2.'n c
rlefi-niti"¿a aL exteric:' se ll
5lrJ -LJ ¡¡alirJ.¿: -,L-- li^ ¿'i dr:¡l ,:. -1--.,1 - ) i' L;.¿ :i ,.,.-;
-1
f
¡^ *-.-,--^:^ ---.r --^ . g u:.*P Q.il.eñC lra lO:'
fcr.rr,.a
en
r.¡i,z't,u,c-
cre "u" t' .t-
'o.J.1it;,.
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CAPIIULO
LEY DE SE]'GJA§ZA DET,
:
I]PO
NIJ]VERO
)OCIV
CA¡ACTERISTICO DE REVOLUCTONES
DE TUBSINA }4AS COISVHVIT$ITE
La hirlrod.inámica teorica se basa, como heuos vfsto, sobre e]. prf-nclpio d.e La con§ervaefón de }a energfa y consid.era solamente transformacfones d.e energfa d.e presión en energla cinética o vieeversa. La htdscdinániea*s4grimgn.'tgl, que corpJ.eta Ia investigaeión teóriea, tiene en ra aegráaacÍón de Ia enárgfa. En efecto elegua plerd.e parte d.e su energfa rozand.o contra las paredes d.e canaLes y tuberfai,., eontra las aLetas d.eI d.istribuld.or y d.eJ. rod.ete, mlentras que otra parte qued.a inutlltzad.a co¡ro resid.uo, bajo forna d.e energfa cinétiea, a la sallda d.e la
turblna.
De
otro
Lad.o
la
los filetes, que constltuyen J-a vena íón (por á¡eupto en l-os áoáos) dan lugar a movi -
{],qod.inámica nos d.ice que
mÍentos turb-rrlentos qlle están tambfén acorryañad.os por una pérd.id.a d.e energÍa. intezpretand.o correctamente y coordfnand.o los resulta d.os d.e l-as lnvestigaciones experimentales, ha sabido d.ar a las d.lferentes parl tes Ias formas y d.i-mensiones rnas aparentes para lograr un buen rend.imlento, es decir ia nejor utlLizaclón d.e Ia energla mecánfea poeefda por eI lfquido- a Ia ent'rad.a en Ia turbina, red.uciend-o a un mlnlmo Ias pérdidas y Ia energla r€std.ual a la salid.a d.e La turbina.
la téenica eonstru.ctlva,
La hid-rodinámica imenta]. }a fluod.inániea han l-levad.o aI princlpio d.e las nas simiJares, nc Téenlea d.e estas máquinas, ya E¿e ha hecho posible su nornalizaetón. En efeeto no hay planta hidroeléctrica fgual a otra, ya que E y q varlan lnd.efinid.amente; p:r. c?nsiguiente_si se quiele ngntgner }a. efigl.enefa al ya].?r ¡ras alto po§ible, habria que d.iseñar para cad.a planta una turbina espeeial si no fuera por eI prlnciplo d.e semejalrzg
principio, ad.emás'd.e ser rnuy útft aL constructor, permite a} proyecti.sta eEcoger rapid.amente eI tipo d.e tr.rbinas mas aparente para una d.eterminada
Este
planta,
en base a la d"etermlnaeión d.e} nrimero caracterfstico Esta d.eterminación es una consecuencia
d.e
relroluciones.
d.e semejanza.
Es por 1o tanto interesante establecer estas relaciones. Cad.a turbina pued.e ser movida baJo d.fferentes cald"as y por ead.a cafd.a puede tener toda una serfe de núsero d.e revolueiones.
Par una d.eterminada caÍda E, hay si.n embargo qqa soLa velocid.ad. n., d.e Ia rued.t que,permlte obtener e} nejof rgndimiento: es@iiiffiGñ trad.a Buave del á a, con un mfnimo d.e pérd.id.as.
Si la misrna turbina trahaja bajo otra calA.a I{2, e} potfgono d.e las velocidad.es del agua varla, pero pará una áeterminad.a vetáóiaa¿ rr^¡ 1E d.ireccidn de las ve
-Liaocii-ac-es e:: iaa d.ifez'ent,es pa:"tes C.e l-a ia i,l¡-rht;:a bajc H., )r n, I
tu:bina
e.eyá
l-a misma que
exiei;{a
en
q::.e ia energfa r:b'r,enibl-e -ce a.iieyá r:anbianCc la caÍCa de IÍ1 p- .HAt eL :¿..;z,d::s ,l-e rL+ Las velosid-ades )r poz" c,:.:ei-gu"iei:,te ias 1;á::d.id.as poz' friEción* qu-e depe::"J C,en de eet,e r¡alc:' ;:ffih{an en :'elación ccn H2. La veloeidad varfa -i"¿ mag:i'rÍtr.d. s*g:Ín .l.a :,:elación V ii?' . f;:.d-'rcandr¡ con Cr y C2 L .1-a velocidad. Ce sa-lid.a áe--i
,ia
as':t ,=tc-i.s.,i,uiHr*"rernos: ,r t-'j-
tFi1'¡
T;=E V
n'&reros J"*',.]*er*e*}q: '{:,T
(
pz'irnera r"eLaci'jn de semejanza)
*2 e: = Cr ' ij '1 l. y j-r-.rs gastos cLe aguas yi:. :}E-pí"re lñl'tr' i;, :ffi ;,l,a'' :: =,,,
c,e :'cvol-lrcj-r::a..i
eiiñ I
r¡a-l ^n j lrr,l¿:" .!
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§¡,a ,::'a'rri¡,
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s.ar500 CV, Q,-;=Iil o.3,,r-",,*g"., r:j;,Í(r'r",)¡ se: t:'á;ladad.a ba¡o u:ia E2=§i]-:r:" ¿;:-ia.1 se:á -cu. Íl.r/.e,"',j 8"2, fr, y FZ para .d*|ie 6it :'end.j.¡rier:tr q-;i,fe :tí>r:--, Ii-rEá)c::..F.r."''6.é,e
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Ee
Dne trrbj.n.a$ geometriea¡:er:te seile,lantes, t
Si estas
lf
ci'\E
p D
tr
a,
pero ;cn d,iámets'os d-j-Étintcs ll, v -'') -'J' " n--j
d-cs tr:r"bfnP,s !r¿!g¿l!_!qio l-a a.isra des d"e fl-r.ijo d"e]- agu-a Eer :nj.sma.; pé:'d-icl"as y e-) nrli.snr: :"enil:.niento, a
T
celia,'rugr.tt,ra." logicamente las
r¡el-o*ida -
pa:"a iogz.ar,
las :ate:iér dlstlntos ai;.ñáir¡u;¡á -::=ai.
-
b:á
qo-e
escoger J.as',reloeidad-es n v ¡ de tos rodetes pur,
rifes'j.ca traCa
1E]
CeJ- agua.
por consiguiente
:
xv
; ;;e"t;-rríár"¡re en ra ".oÉrii;? =;;d;Í'Dz " oz , los números de : ,,-1 Y'Dl ' o1 évza -,? - ---6-
reyoluciones estarán en relaeión inversa con loe diámetros:
nL¿
-ñ-
D^
(lta relación)
%T
Los Q son propc¡elonales a J.as seceiones d.e paso d.e1 agua que a su vez son pro poreionales a D'; por consiguiente:
_2 (=-) {6ta. relaeión) y-P=Q"li:
ó Y'l ar
Y tambien siendc:
Hre
Hr=
+
B
=
= (H'
É
{rí¡nery_quE_qlgrfs tigg_4g Leyo_}ggleEg q_, Es el niímero "ns" d.e revolu-eioees qu-e d-ebe haeer Supon.garoos
(rna reraerdn)'
}a tr:rbina para prod.u-eir
un
una turbl-na rle d.iá¡retro & trabajand.o bajo una eafda E1¡ eon un cag pcteneia Pi a una veloefd.ad. u1 con su rirejor rend.iu:lento.
da3. Q1 ¡¡ rla.ndo una
Pasando d.e la ca.fd.a E. a H^ = J- m. por La 3era d.a ].a t,.¡rbiua tend.rá Éu meSor rend.imientc para:
o23 Ad.emás
por Ia 4ta. relaeión E
'z
\..Vf -
T
'r
sintlitud.
menciona
(A)
V]Ii
P1'r.V1*
PI
-Effi=q6].CV
lDr\z
= [=;/ d-e d.iánetf o, n,r y r-i
alteraruos
D^ s n; - T-¿ *
¡
e}
,§-r
Vr,
(s)
d.iámetro D^
es oecir
Con este carcbfo eambien en y poz' ]a (c) antes mencionaá, É*- cbtiene:
n
d.e
d.e semejanza:
Para que la P2 se red.uzca a P1 = (segun l.a relación'l:r,ra)z
P,
relación
D
§
D-aD J-S-
E
asLoue
eaa
(c)
relación inversa (5ta relación) (»)
1
trñ
Resolviend.o l-a (O) respecto a no e inti'od.ueiendo el valoz. d.e P2 eneontrad.o en (g) se. cbtlene eI número caractérlstie¡ de revclueiones:
*f
t1.= flro \E
E1*Lc.i-án
Pl
qVry
vry
G
*I
3n:--' -1
ffi-
(fdrmr:-la ce Canerer)
po
ni
dei tip_g de turb-ir¿a_masjj:nv?nienls,-
En :lucl:os cascs se puede ccnocer el- tipc d-e turbina a base de ta soLa eald.a r¡ *:*g¿iiil_, §in. tcmar *-r¡ cr.t-en'üa ni e-t caud-a} I aprovecbable ni 1á póEerilÍE-EE; +U',1;.i ¿ñi t-.i.-" UrV ^
ba
]'s;:'a Ji lnari;a 3tü ra.z e.-;',:.ra e.:i c,::-isiCere^.:Lónu-r:a tu-:¡bir*a a rráii-*e c Katr-''a::r i;,.:.yc "ntt1)i;.rde 'i,*Íi.r un náxi¡ac, d* J-r2C,C-].,!C(; ri"i:"r:], Pa.::a é. ent::"e !0 y jJÜ . : Cci.l- +,,)ri.a i::'ci:abi.LiCaC s*::á canr¡eniente u.ria ir;:,i.-,i::.', I-..'ai':::l¡ (.=-;¡,; t':,tt trt;;q7.¿ *,e1\er un rdxirn: de !ú,--:--1.r2C"i :r31
r'.p.iai
Fa:'e E ma¡rc:: d-e (':ñ
nn,iro en eonsid r;:aciór: i:¡.a ti.-l'b j.ria Pe] ':,311 ( :;1¡i;:, i? -"') pucie 'iet'-.--r ,"::i ':iá:¡,I-:ro r:i: ICC-}AO ::.p.rn).
u, .
a .reces, rcara. ee-(cs par':,ic',.:lare;s"'iis3i€::.;. ir;.-. excepliil:les. E:r seg:x:da l-,-lgar hay'Cue tc¡:al ei: cu-eni:a g"ue la'íéeni;:a e,:'t-;á el:x evol.:cicí:: c¡itfr¿u-a y per'.r,ti'ie siempre üas a ¿as turlsinas Kaplea o l:él-i*e de j::yrCj.: e3. i:a.npo d:e las F::a¿:.ci;; f e e?)"iaÉ í¿li¡las cl-e invadir.el eampc d-e las Fei ¡s'l-:::+.a Ce C-atis i:;:-"i-eritat,iroí]
+-
Elir
;
r1ü-e
ba;
...
Es eyiCerrtle {ue, a pa::ided. d"e potencia i;rsta}a.d-a P, z'es,;l-ta mas_convs.gle*l ]g :nc:g}:g_1,í:r q_üyj :'jr'---es -pxirog, Jra qu.e fa ti;:bi.na. mi siones.Y¡Fc1.ccnsiguÍente,menorpesD;ytrre.JriC" Una deterninacfrin mes precisa d"eI tipo de tu;'bina se eonsigue eon I-a a.¡nlda Cei númer+ earz*trev{etieo d.e revoluciones -_ ll ?t
. ,. a . -? jJn l.a Ítaxirrla.: ilracÍlca y en Jinsa A"- con "ir = 1, ,!0_ t 190 g.
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con }1c ccn n§ =
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EjearpJ-o:
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jCO lO 1O.B =. ,l+rOOO CV = 1rñir (sr:puesto ) = 6A0 r'.p.m." 22\ 1. al,
+. l+
>(
I
"153Con tod.a probabllidad. resr:ltará conveniente r¡na trrbine Pel-ton d.e lr chorroe.Si e1 cáleul-o d.a r:n rrs aaf,or de 6O hay gue bajar l-a n: 51h roprrn ,.410, IOO etc. siend.o, como Ee sabe, Ia velocidaA ttntt ltgad.a a Ia frecuencla etéctricq por la fórmuta_ _6O ' g d.ond.e nftt eE Ia. freeuenefa d.e Ia red. up* Los pares d.e
polos
d.eJ-
_=r_ alterrrad.or.
B.eon n^ con n!
= = Ejerylo:
con If
r10
)+oo
n.
7a + 3OO : ¡'ratrel.s a d.eEcarga ElnpLe rr n tt d.obLe + 45o :
130 H
dernaslado
bajamos ¡rnil
=
1O0
n;
tu =
alto a
J2O
Q=30 ,r37u*g.; p
31r40o
l,oq.JE@@
r.p.m : ?1 + -'s
Tendremos probablemente una
=
Cv
n(supuesto§ J-r000 rcpom
lrooo
= ñÉ'
' 72O _ 11000 é
il+O
'
177
=5\o
,
?añ ¿/v
Francis con doble d.esca¡ga.
Co- eor¡H 50*5rn. o héUce Lenta : Kaplan ¡t rr tt veroz : 9oo Ejenplo: II = 1o m.; Q=50 Ñ¡r.g.i p=5r4OO CV; n = 1r)OO r.p.m con nd eon ni
= =
35O
6oo
-
6OO
¡ alto ," = ffi ,rrl*
d.emasiad.o
bajamos
a
llo
r.p.m
5_.9q_'
¡rloo
,=
}ffi
=6rLoo
: ,, -q+fu}29. 6to Kapl-an veroz = =
f,os tfmttes qara J.os n" d.e l-os varicjs tlpos d.e ti.lrbtnas con solamente ind.feati ead.a fábriea d.e f,urbinas tiene su clasifleación, d.e La que sJ.n embargoñ pueden resr:l-tar d.ifereneias notables en colparaelón con otras fábrfeas (ver ffg )'l y tabIe 1o),
vos!
41 eseoger eI tfpo de t¡¡rbina no hay que olvfd.ar eI rend.imlento a plena earga. y eJ- rend.imiento a cargas pareÍales; este exánen pued.e tener un valor deefsivo" Resumiendo, 1os gulentes:
criterios
que prinan en
Ia eleceión d.e las tr¡rbLnas son los si
a) nstableeido lfr .sl este está entre l-r5OO y 5OO m. se sabe gue no puede entrar en eonsid.eraeldn sino rrna Pe1ton. Como hemos dicho, por razones econémicas conviene un ns máximo posibJ.e d.e 60. No pudlend.o jugar sobre II y Pr fijos, se arrr.enta prógz'esivamente tontt, hasta encontrar eJ. valor ixlmode nu. En las Pe1ton "ns" encuentra r:na limitaclón en eJ- espaeio que no pernite un mayor d.iámetro del chorco en relaelón con eI d.iánetro med.fo d.e la rued.a. En efeeto para las Pelton, la fórmul-a Camerer se pued.e tambien erpresar:
-
'"=
245d.. +. : =ffvi
siend.o: d. = diámetrc¡ choruo D = diánetro med.lo rueda . 1'= número ehorros
II
en
:n
1r 5c': 1
^.^., .L, vUU
5:-ln
d) aT.al
Á!¿
-¿
r:.
:.::n
3(' _,j:ro
.3;.,4¡
l+i:ii.
''l-.'i Ilr"','
i-- :: -
1..
,:+'V-"LLJ":"-
,--.--
-:
".1:i,:r.n,t.:.'. J'a::.:r.l-.'i.-ii.tr:1+.'.,
'l: -.'..... -1 c....r -<1 c--. , t1.,! .!,ii + .; ,'. t'.:r-i.
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j.tj,
J:i_:i:..-:.1:f:,
.:::
l¡:!.-¡.:.a;,,::
"
,i: 1..::::.
: ' l.; -. :-.*I .Í.
ti?3:r]:l L.a:; ,LE
.rilencl^ *,¡,
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ó.,
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.,:Bi:.d.i.ir:r.i
a :.? tiz .t L)',-'-
La
eIr*
un
11r. tJ _'.- -
.l a-
ei¿r].es:f i-::;.iJjrs sersÍbi-es a:l. fení'lr,ei:Lc d.e J-a cavi-tac,iúr. ( ver eolrparac
Dq-
en
j-rlil enn¿
tre ].afi cu":f1¡es 5 '! 6 d.e l.r fig.g8,) t-,= F,c11. J.as d-e flejc:" yen
I-,ii d-
I
nl-f
¡a
¿
l(sp.]
irn,i, *
y
ae(
!
n,'i;o m¿íxr:'"::ro-
r"enli.:Lr-lj-ent0 tuc:
no a c8I'ga -¡a:'I' eial,, lris Fran--iil s:cn ri.e funci':ns. rni"entr: LrJaB sÉSil, -
:
t\
!ef ¿
I
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c
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pB.-
F:i,g"
'
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,'.-;
Cii:*¡as¡ d.e re=áiriertes d.e }a,s d-ieiin-6es f,J"ases L{=s 'I'.Ebiras.
1.
e"le:r:::ir:isigjric:'i-:: a e:-:3:ges
e} ii.pc d.e ti;:hj.r.ra"
Jat un¿
bi:
1Etr
tr:rlinas a reaccfón aI aumentar ttn"t' aumenta Ia neeesidad. d.e Lns tal-ar La tr:rbina a nivel mas bajo con respectó aI eanal d.e d.esearga ecn ei fin de d.i"suLnufr 1a carritación y d.e pernritir Ia reeuperaeión d.e energfa. La mayor exeavaeión lleva a un Bayor gasto, elemento que hay que tener en sonCon estas
sideraeióa.
"n" lxo pued.e ser e3.egido a volu:rtad, sÍ"end.o mas bien límítado por' la fuerza centrlfuga gue sol-Lclta eI uaterlal a Ia perfférta d.e J-a rued.a( o d.eJ- rotor de1 geueraaor) aI aleanzar La velocld.ad. náxJrqa po*
d.) Para grandes poteneias sibJ-e,
Esta veloeidad. ¡ráxina se d"ad" d.e
- y
J.J-ama
velocid.ad. d.e eubalarniento, que e6
Ia veloei-
abierto aL
Ia turbÍna euand.o eL Aie
.1.a carga es nuLa (easo d.e apertr:ra d.eI interruptor pcr d.eaperfeeto red.i. velceid.ad. d.e embalenlentc Mucha :Luportaneia tiene La relaeLdn norma.l
=
Generaf¡oenie La relaeidn val-e:
- L.8
r,üíxtrro en La
veloeid.aC.
para
J-a Pe1ton
_ ?'.í il:# H ilffiffil'
-
1.25 para turbinas d.e vapor d.e1 construetor, A1 eor¿strr-r.etor es d.e ayud.a La ceterminacfón d.e l-a vgloqigeq_!§rl8ár&q. 7f 'D'o p =. J!.-=ff-.-3- d.onrLe D es eI diámetro en ¡ietrúñ.
y d.eberfa ser sleupre fiJad-a en las garantÍas
-.,r-: máxj-rc.o para h.ierro co].adc * 50 nf seg vf : :náxino para acero espeeial troO y más mrlseg. = Eje¡p1o, Pelton ccn D; fu.. y !1)+ r.p.m
3i-4 2'51:+ tp=:---É¡+ --)z
,
m/se$.
A ieualdad de P, podr"á ser para turbinas Lentas.
¿00
rnayor
380
360 3¿0
320 300
La velocfd.ad. espeelfiea permite ffjar un criterÍ.o raclonaS- para Ia eleceión d.e1 tipo mas ad.eeuad.o a Ias earacte d"e Ia d.e agua
rlsticas
instalación, que m los se red.uee a eonsld.erar saltos e3. caudal y 1a altura. IIay que tener en quenta que e1 númerc de revolucio nes'd,e 3.a turbf.na, que debe trabajar
aeoplada eon el- alternad.or para sumlnistrar Ia eoruiente a 50 o a 6O pe rfod.ce por segund.o, d.ebe ajustarae a 1a fór:nula conocida n= 6 tlp sien,io "f" Ia frecueneÍe y "ptt eI nrimero de pares d.e polos.
La tabla 10,
asi
como I.a
tLe.97 en re
lación eon Ia veloeid.ad. especlfieard.á una orientación sobre ei tipo d.e turbina que d.eberfa ad.optarse teniend.o en
280
260 2t"O
H
zzo 200
r80
t60 t¿0
t20 100 g0 60
¡A 20
r00 200 300 ¿00 500 600 700 800 900
1000
13
Fie. 99.- Valcr
máxfuro deJ.
salto H en
d.e ]-a velocfrLad. es función ?
^. peeifiea n5.
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1En - r)l
euenta que ].os d.atos que figrran en eI]-a han sid.o obteuid"os de estad.fatfcas re latÍvas a turbinas LnstaLadas y que funelonan con buen readimlento,
las turbinas d.e reaecióu f:raneis y Kaplan, e1 valo¡ máxfuo d.el salto ecn relaeidn a Ia veloefd"ad especffiea pueáe obtenárse también por eI diágrama d.e Para
}a fig.
pp basad.o en datos reeogid.os en instaLacfones existentes.
se l-leva lnd.iead.o, estos vaLores son d.e orientación ya que en definltfva es eI eonstruetor a quien atañe ffjan que tipo d.e tr:rbina eonviene, porque posee med"ios de elperiu.entar, en ¡rod.eLo red.ucido, Ias eond.lciones d.e trabaJo y rendLmiento d.e] rod.ete en cueetión, liTo hay que olvid.ar Ia convenieneiar- d.esd.e eJ- pr:nto de vÍsta económico, de gue las máquinas funefonan , a elevad.o ruÍmero d.e revolucfones pe.ra red.ueir e} eoete Como
las nigmas. Eay 4ue tener tambien en euenta¡ por 1o que respeeta a Ia eleceión deJ- t,ipo ci.e tr.:rtrtna d.e reaeeién y euando se trata d.e rod.ete veloz y veloefslmo, es d.eeir, d"e
eon elevada veloeld.ad. espeelfLea, que aI aumentar 'urr"" armenta tamúién Ia ve1á eid.ad. d.e sal,id.a d.el ag:aa deJ. rod.ete y gue, cuanto malor es esta veLoefd.ad.¡ mal yoves son las d.epresione§, que por otra parte crecen cor-t cl aunento d.e]. sa1to" Todo elIo d"a origen aI ferróreno d" euritación muy perjud.iclal para Ia vfd.a d.e
}asturh1na§yqueinf}ffimienlo;por3.oeuat.,1o.gr.;d'etes d.e poca al-tura, si no es posible colo
m:y veloces d,eberán emplearse con oaltos ear Ia turbfna muy cerea d.eI nLvel deL seeaz o glie ésta 6 pueda instalarse en contra -
presfin"
5u
La cavÍtacidn eomoe Los áIa ; que guedarcoñ '!a ffi€
eI tierpo fnservible.Ello es
,6
d.ebld.a a que se prod.uce una Í ¡ CÍsu:ir¿ueidn Ce presión cü&ri- : d.o se presentan efertas eon- Ez dieiones, entre ellas J.a re* Elativa a Ia altura d.e La as- t't pfuaefdn que da orlgen a que e} agua se eyapore en l.os pr:n tos d.e lnayor velocid.ad. d.e 16
decir, en l-as aris tas d.e los álabes y en J.a sü perfiefe de saLida d.e éstosl misma, es
7a Fig. 10O.-
Curvas
r00
relatfvas
a
l¡
aLtr.¡ra ¡uáx{ma
de'asplracléa Hs en fu¡cfén deIea"l to, para velocLd.ad.es eapecffteas nl.
prod.ueiénd.oee d.e este modo i.a for"maeión d.e br.:rbujas d.e vapor' Entonces eI agua salta en los huecos asl cread.o6 y con los golpeg que se suceden ataca a los áLabes; e} _fenómeno se agrava por ei efecto q;f*ieo de los ga§e§ desprend.id.os. Ea eI capftr"rlo reLativo a J.os tubos d.e aspiracfén (verCap 1ilff) se trate eon tod.o detaL].e de esta euestidn.
con eardeter orientativo, en Lo qu.e se refiere a ros d.efeetos d.e Ia eevitaeién, Ia fig. 10o ¡suestra }a aItura d.e aspiraeión uáxima en firneión d.e }a veloeidad. espee{fiea y de3. salto motor; no fray gue o1,rfd.ar, sín' embargo, que este fenómeno d.epende tambien d.e l.as formas d.e 1as palas,
Otra razrin mas para qu.e sea eI constructor de l-as m,iesa.s.
d.e J-as
turbinas quien fije eI tÍpo
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CAPITULO
EL
FEI{OMFJ{O DE LA CAVITACTON
.
)OCV
ÍU3OS DE ASP]MCION O DIFUSORES
I,a ea¡ritaclón. En Ias turbinas d.e aeelón (fefton) cond.ición esencial- para un buen .fi¡¡eiona. miento es que en su pozo de descarga haya una buena ventil-ación; en otras pa]-a bras para asegurarse Efe ésta no falte aún en 1as eondLclonee üas d.esfavoral bles (cscflación d.e Ia cayga, foruación d.e renansos err e1 eanal d.e d.escarga plr creciCa.s d.e} río) se qreefsa que eI d.esnlvel "h"" entre eL extreuo i-nferior d.e Ia rueda y e} nivel máximo en la d.escarga superé r:n mfniuo prud.encial. C'r:anto mas grand.e es este nlveL b¿¡ tanto ueJor será su fi,¡ncionam:lento. Esta exi"gencla iupliea, sin embargo, una pérd.ld.a de cafd.a.
Estt es un motivo a veeeg, para d.ar prefere*eia aI tipo d.e tr.rsbina a re accién, para eI cua] Be presenta 1á exigencÍ-a inversa: eI d.esniveJ. h nc debe superar un mfnimo *are,¿3 1 bIe, y eeto eon un d.oble fin: 1) Efi!.ts{_p,foUd.a d.e potensla. 2) nvitar e} fenómeno de cavitaeión, produce tJna me31na en ia eflel.encla y conteuporaneamente d.años materiales a los álabes. q';.e
errperimentaL d.e 3.a figu ra LOI , en funclón de1 nrimero d.e revol-ucLones espeelfieas nos señala en Ias ord.enad.as el tanto por ciento d.e Ia eafd.a que se perderfa si J-a E1, d.lagrama
t8
I ta
'v2
deseárga se efectuara.l-ibrenente.
Para turbinas d.eI tipo Pelton la ve loeidad. a Ia salida es mlntuna y 3.e pérdid.a eorrespond.iente no lJ-ega a 2 %. , Para J.as turbinas d.eJ. tipo a reacelón Ia párd.id.a de II ar:mentarcg mo se ve en eI d.iagrama, eon eI nú mero espeeffico d.e revoluciones. Queda asÍ probad.o que pérdida de po
teneia y cavitación tiene Ia relacldn con xespecto a nr. Qued.a
6 0 a
?
Fig. 101.-
Diagraua de
Ia
tsi¡
alt¡.rra perdlda ew $ por efecto de Ia velocLd.ad ng aI comienzo d.eI tubo de aspiración.'
¡ltsmá
tambien probada no solo }a posibilid.ad. sino
Ia
necesid.ad. d.e ganar eafd.a.
-
l-6r: -
a'i
en
T^?9
l-^ v',, o
@.?.t.{"xs-"-Desd.ehaceaños,pareinsta1arlesturbinas de Year:rl3,i] a LiLa:'el-ativa altu:"a yiivei
rob:'e eL d.e socaz, con el_ objeto d_e cil-itar" f.a i::sreeciir. y.)..ir,4;!eze.o para c;u-e e1 ge.r:.eraacr aácp].ado q-ueáa"" , fa, vc d-e a'¡e-r-r,-icae ee eo,iocd a i.a ::a.iiCa d.ei tcde*,á u¡ tu.bc d.e ásp:ri-ra.i;r.r-.f-.i*i "ui pera1fla aprurec'itar Ia aa¡,o:" a]+,i;r"a d"1spo::ible áeI saltc, , péru" de la situacidn e-ievad-a rl-e'],:'cdete *á, =*"p=ebc ai nivei d.e] eccaz" Como se conpz"end.e y p?.]'a J;É il.C t-:,€.lcri.A6e l.a:O]",::.¡ra Ce ag,-\a, era preCiBO que La altrira d.e aSpifá e:LérL fuet:e n"erioi' i¡u-* ,ia ¡eo:,:'-ca c.a l-0"5a í,. i.sto 6e refiec.e ,'i;; -;;;i;pcta pcr+.encia d.e ?-r.e eran utifizad,as an'i;ez.io:"-¡:enle "jt pa:,-:a, grupos eon eje horizor!+va)n. Esl.e ti¡.": p:refe:'irio lcr s;i senej"Llez y faciiiCad. d.e ncntaje, en Ia ac -* 'uu-ai:id,aj- se ei:piea solo pa:'a ti;:'"cines Cel tipo F:.a:-¿eis de pequeñu i"i*n"i;" Pa,:la i¡,t iulbj-na P:.ar:cri.-q ccj:;.c;d.?te =¡el-c¡z ), pel.a Ia Kaplar: de ele.r'¡ada y meC.ia pr:tenciai se uiilizB. .:en prefere;:.c:Le el- tí-pr de eje ver,*,icaJ.. Las rrentajas d.e est,e iÍ.irc racl.ir:an e.a ej. r:a:i¡o;" .renil.iriento eon que trabajan a causa o.e l_á nejcr
l',:'::iili'3:',';"ÍX;X:-",#i,ff.::;:T.;:-§Xí,; ;i:f";'Á:i:-"3::i*?;'li;¿i,;i 81 feníL,ne;nü iiE: ca'r:ltae!-óa, qu.eáa a.a.3;rc-:a1.r¿
por e1 hecho de §?r orti:)isfa .ie .:,;i,:¡asi,i..-1 ,;rr'?'!. :,r-;ri"ete a lllly ie,¿r.rta ai,iuxa sob:e el- niveL d-e1 agl-a a*i :íü!:az ;i en a};;c:t. i:aEC, -cajo ei- n:i..',¡ei á-^I nislio carll es necesaric para , -b:-..::bi.nas l-as i.e e.Levad-a .¡elcci.r]_a.c¡ esr.,r:r{f i.,, :favo':-'a-n.-;-eriia.i-¿i.-*,311
Darc ha'f.¡ A
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* J'¿-
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En ia ;'-x'ir:L::a rl"e a,;::iJ=, Ps.ltc:i n* 't'i ele r.rlth,a i.rq:eti;ar:ci-a ia.:.ecr;pe.ractán d-e ia :::ie:gf.1 ?:¡.:-i.iile:i:l-^ r¿ .l-e {ascar¡sa :le -i a r.,.t¡ñn -¡. pc:: otra Earte, enbre eL ee;n ¡;ra c.eL. r,(;c.;.:-u* ;r l-a s;per:íi.¡...;.e *i=r.ilr*i.-í*;..13-l:
;*"*1irff';í-:iirll' ;§r':;til:tir"*il;-í:'T; }"ap:.:.:" ii,oác.-o
eer.rjs^rj.fr. qlr._3111u¡u .:,*.r.i:,ciáo
"!.railc'si í:i l:+-1.:i.te y .¡ad-a )¡ q-:;,i1 ai:riiÉj:.!.i.",a **r
u*
;;l-r:ic.ec, de sallie iel.
z.+d.ete es el..e _ia vej-oeiCati espe,::fí:"ea ,l,e d.ichc ro,-l.eJ:er el_ ret:d-i¡r:.**i"á .ro-.-(- --¡¡. -r.n.,i1 1¡ r:.:-." A.t-,^ ,=:. ,".eC¿=aZ.j_g i:Cn il.eSlS.f a* .;:i.-l.1_eVa:. a Ca_hO .l-a fe_ -"X,t-""Iu, =iu ; ;p ; J;;=;,. ;; ;:,u -",i.'á iáj á-á. *u,n, . =i "r:; = "1a
En l-as cor.oiclones rrcirc,ai-es d.e f.u;reicnamiento ccn pJ-er:a carga de l_a t¡-r:.bina y ¡ráxi¡ao :'enái-nierito, e.i r)rÍár¿gu-j-o de veloeLd.ad. a La sai-iCa deL rodete (fig.fOa) se aproxima a J.a fcrna e@ Bufo,, *cn váfores nliy bajas d.e Ia con-ponenie tangencial d.e la veioeiC.a,l ae La d.escarga y és ta se re,j.uce a la coq:cnen.te V., por Io e¿a_L Íñ párd,iáa 4g ,ai-tu:.a d.ei saito poF'este ^c,cneep,uo val-tuá Vs*/29, )¡ en valoz' relativc V*af1grt, de signando eon H .Ia altura deL salto Jieto, Si ef r¡al-or d.eli, eau.d.al. es Q,, y e} d.iá:retro d.e]. tr_rbc Jj-i. 102.* Tr"Íángulrr d.e vel_o a ]a. sa.ii d-a d.e} n:C.eié vaie Di pr_r.eC_e tcme:.se pz cidad. d.eI agua eñ t¿ 1,ts fll Y¡"1.¡31' al¡z'O:;'iir-a,-1ol l-a turbina. n*-J-
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J-C5 eei-i.el-an -l-as ¿:j::=:--;s j=-a= cle difusores r.¡.6¿d¡s ir J-oo-:leer;oec';i.r¡*§ rei:.d.funientr:s (::eler:i1r. ::=:=Ía recurperada y energí=
=:---::
"
La figr-:ra .l-C! confj,lirle
¡^+^irg
u_-r;
aDyr a1 +
Las figr-::ras i.Oirl0,)+ ;r o-De.)-)
yJ-t¿ ¿niq*
q.:;,1i
-La
cii-s¡cs::-
""=i
'::at:Lzonta]- perm"ite j:- -,:una efi =;=
,l'lr!
etenel.a muy liurltad.a (\O $ en eon paraclón con eI TO-BO l" d.e los ti pos con eje vertical).
Para ealeular el tubo de aspiraelá babrá qrre determinar previamente Ia altura, d.esd.e Ia seecién inmed"Íata aL rod-ete basta Ia superficie d.e1 agua d.el eanal- d-e d.escarga, que ha d.e ser compatibl-e con eI rralor máximo "P"" de Ia presión
aCsisible a }a salida d.e1 rod.ete; es d.ecir hay que haU-ar eI grad.o máximo de vacfo posib}e, para evi tar que se corte Ia coh¡rrra dE ag:¿a en el- tulo d.e aspiraeión y ccrnseg:,rir ad.eaáe que no se pz'od-uz ean :-os fer.ó¡renos d-e cavLi;aeión ! de ecntragolpe d.e ariete.
Ftg. 103.- Difusor vertical
La latt¡ra buscada "hutt, se ¡rid.e m ias t::rbinas de eje hor:i.zontalpor La cota. indieada en la fteua 101+; si ia d.lsposieión es d.e eje vertieat h¿"r será Ia d.lstaneia d.esd.e eI p'.:.*to*nas alto d-e Ia seeeión inneCiata a I-a salld.a Cel agr:e d.e1 rod"ete, eonfor:oe a La fÍgura 103. .
.l
., ., -l a l-a saij.d.a d.e1 La nresióu Ii¡:ite rc¿áte ¡¡ en functón de Ia .¡e¡-ocid.ad. especÍtlea ns se d-a en la fig. t-06 qr:.e es e3- Ciñgrama d.e Rogers y lr{ooc-y" De dfeho d.fágraua se ob tiene l-os datos gue aparecen eñ
"t
rl'-tr
Fig, 104.- Difuspr horlzostol
}a iabia 11. Designand.o
por V1 X V2 respeetiva
la velocldad. media en la sec ciún inicial. y ]a veloeid.ad. media a Ia salfda d.e1 tubo, por eulp la altura expresad.a en metros d.e'co-
menie
lumna d.e agua, correspond.iente a ].a presión CnÍma tolerada a Ia sal.iCa d.el rod.ete (cr.rrva de Roges X.Moody), y por Po7f, a Ia atrnosf érLca loca} (que-d'epende de Ia sf
tuaeión atmosfériea d.e ].a lnsta I c1óa y de Ia tensión de1 vapor a la temperatura det agua) y J.J.aman ao 0 + al rendimlento d.eL tubo d.6 aspfbáetón, se obtend.rá apilg¿¿¿s eL teorerna d.e Bernouilli entre los iroaos inicfal y final del- tubo.
Fie. 105"- Difusor vertlcal
dc vacío
-, l¡,)3 -
E
v
F-lb .i] Pa ,",i,./6 re;;:"-'s*nlar¿ ias r,resiones ccz"respond.ienies :.e a alti;.i'a c.e ia-Ei;ún:ra d.e agua. Poz'ejen4:Lc, para altltrid. cle |l}c }a ,feridas m, l-a eol.uJ]::a l--ar'onéi,;.Íea Ce me:e-.:Ío és c1e J1 6 i:^ll,, y ccno 1a Censid"ad. d.e *rt*, es ri.e i3"6 i-a presid: i'jci,re i c¡:? r'a.I-cy.á: Lcs.t'érnino§
Pr= L\.Oi "
d
E d
1
" 7.,f,ó = C)"97+ kg ;' coro ff = irOO6 kg/m3: -'t-a presió:r de a P"i6' x 9.7L vetros. EJ. z'entj-r:ient,c d.el- tubc tiene pc,r rralor:
13..6
a§ure e'1uiva.r,1ra
, --2 * --2 (v, vz'-§")as
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1iAL.J3ES DE ,T-4 F;iE.;.Iü]i ;]}1TT:T ErI FLIIiCTCig DE;L I[LTlr]RÚ ESPECI¡-IC0 DE REVOLUC:Ü]fE,S
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y
rend.intento d.e1 tubo de asqfractén eI valor d.e 0.6¡ ).a altr:ra uáxima de h,, (f¿g. fO3)se rá eon ameg:.o a ra r8rmr¿á (rli' m
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Fig. 106.-
Diágra¡aa de Rogers y de Moody, y d.e cavitaeión.
esta altura se refiere al- pi.rnto mas elevad.o d.eL codo d.e d.es-
En turt'inas Francfs d.el tipo veloz y, sobre tod.o, con ttirbinas d.e i:éLice (cuyoe rodet;es 'rienen i;n pequefro número de palas y su d.ásárro]lo es relativa¡aente 1imi tad.o) se fasilita Ia fo¡-¡tación o.e vaeÍos 1áea1es qu-e motl"va Ia suparaerén ,i;-Iá vena J-fqui'd"a de la supe::fi,:ie de 1a pala (cavitaci?n) y u"iorr**u-pr"a. apliear§e lrna fí;rmul-a ded.ucida de Ia general, deiprec;iancla án"uriu *i i¿'r,ri". i-^V-7á-";, e intr':du-*iend.o el- té:=mino II,, tue tiene en cuenta los vacÍas locaLes qr"=pl-* ]' dan pr*d"uci:"se por: eI efecto"de ra veloeid.ad. rerativa o,vr,, d-e la masa de. agua ent:r'e, pa.la y pala " Resuf-ta pue,s:
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La al-i,ura ¡:dxir:.a
e1e
a;;pÍr'.i*i.:}; p*ea* pe,:'c, hay:
-L65altura d.e aspJ.raclón obtenída d.e'l-cliagrana d.e La probad.a con ef .valor lf'ntte de tt6tt. -
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ser, puegrco¡u Y--' r6ee'es=
Eieup]-o'- §upongamos que se trats de haLLer Ia sltt¡ra neceserl.e a Ie aspira r:¡n 'turbins Francls que, tLene r.¡na velocfd.ad. especfftca.Do E Z9o, y que Effi Ia aLtr.rra del salto es de l+8 m. Se adr¡lte para eI r.od.i*i*nto ¿Ef tulo'aó ispiración f|t-niveL 0.65 y se El4)one que la tr:rbtnn se halla instalad.a a poce aLtura sobre eL = d.eL nar
tabla 1I para DB = 2!0, corresponde (f*/Í )-r-= O.0JQr';H= 0.OT0c.48= 3.36 metros. §upuesto aáemes que ]-a vetocided üi "ae'tÉ"ealfd.n'd.ót agua ael ro d.ete sea 8.9 mfsegr I que Ia aitr:ra tedrica d,e aápiraeión valga p.p ñetros, sE S*g,1" La
tend.rá:
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pero sÍ se parte d.e Ia base d.e]. coeff ciente d.e csvltacfón'6" que según Ia tabIa 13 es de 0.lT6, se obtendrd por la fóraul-a (6) 10 - (hE)**: O.t76 = 48
y por 1o tanto;
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- 6.7 = J.l
de d.epreslón en eL tubo
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d.ifusor.-
se conoce cono eontragolpe dearc.e*
y oeurre euand.o, a consecueneia d.e] cLerre d.el d.istrfbuid.or d.e Ia -tmIne, l6'rfa el movLmlentó aeJ. J-Íquid.o y pued.e IIegar a prod.ucfrse }n rotura d.e la co }imna d.e agua en eI tubo d.e asplracf.ón. Ee
§e couprende que la cond.lclón mas d.eafqvorable para producir este fendmeno la d.e elerré brusco d-eL d.f.strLbuid.or, aJ- pasar áe ]-a-pIena cargn lr**lo, -y eB *" tonees la d.epresfón d.indutca eL comienzo d.eJ. d.tfusor, correeponatent" " o-i*"*añ tid.ad. d.e mpvfnlento que posee er agun en equeJ., tfene vslor: E
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erprestón. en l-a.qo:"q" es.la longftud der tubo d.b.aspiracfón en uetros, 14* La (n/seg) en eI tubo d.e ospiracldn, con plena cerge ¿t rü' tur -s;;.ára I-' (m"tma apertr:ra'a.eÍ'dtstribuidor), g ácet*"áotó" á;-;; 9.8t !ir]* lm/aeg¿-), T, eI tlerryo d.e clerre (t*g) eoupleto d.el distrlbuid.or, sr.:Buésto que 'este clerre Ee veriflea con .Iey linea}, es d.eelr, que Ia seccfón d.e La apertu ra en céd.a momento es proporciánaL a fá fongftud áe trss].ad.o d.e ].a barra d.eI éñ bolo d.er servomotor , "E'n ,r,, coeflclente gue varfa entre ]..o y L.J (el prlmef va}or pará tubos de aspiracfón d.e poea ton§ttua .y el segund.o pár* tubos largos corno 6e precisan para J-as turblnas con rod.etes veJ-oces). veLocidad.'promed.J.o
Para evitar er fendmeno de eontrEgoBg¡lg_ggs§,
er tleupo T¡ d.e cÍerre com p].etod'e].d.fstrÍbuidorae¡e@empocrÍiicoiesd'ecl.r;
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Por ejerylo se §W)one una turbiua euyo tubo de aeptgación tenga gna Longitud.
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1l m, '*na veloeidad. rrE,d.ia;en d.icho +tubc vm - 2,) n.f seg" y un coefieiente de1 mismo f a L,6J. T.a presÍdn aty,.o:.férica ás de 9.2 n, d.e ác¡:r¡na d"e ague y Ia altura de aspiraeidn n6 = 2"1 ¡:. Ccn estcs d.atos eI tieq:o d"e cier::e de1 dfstribuidor d.ebe ser: L
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Cuando se trata d.e tubos ri^e aspiraciin largos y para evitar lcs efectos graves de1 cor¿tragoEe d"e ariete, es eonveniente insta}ar en eI comienza d.eI tubo una válvuLa automdtÍca [email protected] Ja entrad.a deL airerr::,tfu:c¡ t-,ulic ccn igual- cr¿ieta. 1,a F,o brepresÍón prod.ucida qu-ed.a r¿o''bablemente aminorad.a po:.que el ái.re, *r'-r.ur""oá d.e la eol-um,ra de,aeua f d.e su eorpresidn, actúa d.e mueLle y red.uee lcr efeeto por *1)-o.La aeej.on pe::jud.icial ci-el eontragolpe d.e a¡.iete. Es n.eeesario qu.e *s ta px"esirín §e mar¿t,enga centz"o d"e r:n límitá ioterabLe e irrfericr a clos *tri¿*f** ras, J' para el.-l-'o ia s".perfieie d,e entra.d.a d.eI aix"e peir ei d.Íspoeftj.vc apz"cpia* do d.ebe cer c():10 :niz¿j,,n:, ú "2 ru¿ .
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.t67_ CAPITULO
REGITT-ADO.qEU
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O*Orn riCOS DE \TELOCIDAD DE LAS TtIfiBI{AS
EEg-ql$ljín de 1q poten*.ia aetiva.Supcngamos tener Srupo generad.or que suministra su earga a una red. aislada. El par iaa*-ar está-i-:n equllibrado con eI par resistente y fa ñáqufuá entrega una poteneia P a Ia velocid.ad. '?nt!. Si pol una razón cualquJ.era el par resistente at;ne,y'r,14 el ryupo generad.or d.lsminuLrá su vel-ocid.ad. pára ad.apta-rse a l-a ffr.eva co-1.1.c-lciol} d.e earga. Esto e§ porque con menor velocLd.ad. pued.e redueirse la lea sidn.ir:.dueid.a (:-á que afecta á rot eircuitos euya potencia es proporcLonal al-át'en§icn) y d.e otro-Iad.o d.isld"nuye el par resistente d.e lae uáEl.inas euya poten cfa depend.e áe ia freeueneia d.e La red.. §e estableee por 1o tanio ,* áE tad'c d.e eqrrilihrio. Sfn eubargo, d.etriend.ose mantener consta.nte Ia ,ruioÁ¿:T ",ru'"á d'a'd' con eI fln d'e no varÍar Ia frecuencia de eonsigna, es necesarfo ar.r¡aentár-uL fl"uic d-e agua (pu.esto o;:e la ali;ura der salto oo rá uátrá ,oaiii*áa;F ;i-;p;rato qu-e §e enearga d"e esta fru:ción es eI regulad.or de veLoeid.ad, asÍ ¡ilamád-o
pcz.queeiefectcd.esu1nt'en.encÍónes,siia-;,;; q'*nstan-t¡€ o inversamente d.e nantener Ia velocid.ad. a u¡ valor 3s Ja earga es variabLe.
determina¿o
si
presente sin emba:"go qu-e ei J'a máquina, objetc d.e nuestra e:
ga y no Ce velocid.ad. d.eI grl4)o.
Pa'ra
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reg:,rlacidn au'i:omátfea d.e
las turbinas sfrve eI ¡nismo d.ispositlvo utili las qtras clases d.e nráquinas motriees, es d.ecir, e]- regr.i-a¿o"-"á"i"frü go qlte recoge 1as variaeiones d.e velocidad prod.ucid.as y cuyo a*spfuráJ#; Ái maaguito pued.e actuar sobre el uecanismo de apertura y- cieire d.s la entrad.a de1 agu8, Se emplean corrientemente con este oU¡éto, ].os reguladores de reeor tes -que se represenian en Ia fig. 1og. Como es Áabid.o, án 1os regüad.oru" qoá actúan por fuerza,eentrifuga] cuanto nayor es -eI ,.lÍ,á."o áá-"urror,rcionesrrnas elevada es la posiclón o.eI inaág¡rito, f por el1o és{e, ;" ;" ;;i¡riento vertical, arraátra al mecanis¡ro que aetuárá soure ia reguíaeidn de1 agu.a qr¡e pene tra en Ia turbina " Lr¡s regulad.ores en estas condlólones, es d.eeir, cuand.o a'rráa'situaeión cad.a vez ltras elevad.a d.e1 manguito corresponde ,ryo"-ir,;iJi;*;" v -voluciones d.e la máqutna, se ]la,an regurad.ores estátiios. "; aad.o en
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las principales earacterlsticas d.e estos i'egu1ad.ores. EI grad'o,de irregularid.ad. d.e r:n regulad.or, es 1a reLaeÍón d.e ]-a d.iferenci& e&tre er nril:Iero d.e revolueiorres n2 que correspond.e a Ia postcidn mas alta d.eL nanguito y eJ- n'ínero d.e rovol.uefones n] que eorresponde a la posf.-¿¿i L- ¡Ijá Recordaremos eon hreved.ad.
:
-Lt,ñ d.e 1^, JUi
respecto al
nrfo.ez',¡ d,e
.revoiutiones ::ied-io, esic es:
,TO
-2-'1 ( ü-:-_v (rr2 + "rlfz
ut:i:
dc-
1o; ::eguiad.*rea señal-a en cad.a casc y tlpo 1as earaeteristicas deL nÍs.mo, es C-eeÍ.r, fija el tamañrc y n'jr:.ero d.e revol-uciones por minuto a que d.ebe fu:reionar eI regu-l-ador, e indiea: }a energla ued.fd.a promed.io (Xg), te fu-erza ce d-espJ-azami.er¡'¿o ¡:ed.Ía para iina variaeidn d.e veloeld.ad. de f %fd:miásad.a en kllogra.mos), la.eapneiCad" d.e tratajo par"a -la &fsma variacfrin (í.g/r,m), fa earrera d.eJ- mnngufto (m:,) y su samera red.ucid.a ("*)"
El ecnstructor
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Pcr otra ,oarte la t,.:rl:ina t:'aho. ja ccn d.i-stinto nrí¡erc d.e revoluciones, segÍn fi;:r eÍoi-re en vaelo o a pisna ea.r6a " ,9j. É;irt,;g r¡aic:'eg són re§lectivament*, f se l}a:ra g:'ad.o d-e trreg:l.a::"j,d.aC. Cei sia'cerrra ::eg;j-ad.o:t, a la relacicn: "u "¡¡ E
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r!.ispcsitivo
pued.e tambien pi:*sentar6e
qr-i,e
permita asi¡ris.uo el
+.7. u rtc Añ *b'
por Ia relacidn ent:.e eI val-or
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incremento fu-erza eent:'ffu-ga necesaria para rreacer el esfuerzo que obra sobre el nangui'bo, y e} valor cle ia f,i.ierza centrffr:ga 0 que existe ant]es de prod.r;ciroe l-a variaeión d.e La vel-oeirLad.,, es Cecir, E AC/C, gue tiene asimis = mo por val-or tfn, en d.onde P es eJ. esfuárzc oue:e'¡e -¡e::ier et manguii" ¡;;a *ce eompone del esfuerzc necesario para vencer asl:'';-c lcs rozamientos y- alf que se precisa para efectu.a:' e] ¡ror¡irciento Ce 'l a :::-;:1':ueión) y E el valor d.e nominad.o *energfa d.el ,regulacLor'!, o Ée&, fue¿.za iue actuando haefa a¡a¡o- ran: tiene l-a fuerza eeni:'ífuga en equi)-itrr'Ío, :\r q;e se :.siermina eon facilidad..
Los mecanÍsmos d.e cjr-er:'e d.e 1a6 t'uirbinas, s¡i3:: -: aetuación d.e unos esfu.erzas muy §uperÍcr:"es a }cs E:e pued.en ob'¿ene::se co:- e: :=¡{ad.cr -centrffugo, y por el-lo 6ste aetúa sobre un ligsss mecanj.src:-= -a j.:s:ribr-reión d.e un servomotor., {ue §e mrl.eve & 6u. vez por acei-te a'p:.eslá- =...-.-.s-,rad.o ccn una bomba (que puÁ ce se¡" movida par ia p:'opia tu;'htr.a). ¿_l- --j_.:a;: :=1 dnboto d.e] servorátor-sE enl-aza eeln Íipropiad.as palaneas ai ¿ece:ri::,: := ::s--rj_bu.cÍón de la turbina, y
col La pur 1a D* A¿¡
pa: pc: ac'
lit La
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*
este modo abre o cierra Ia entrada los trabajos motor Y reslstente.
d.e
l-Ll ¿-¿
1
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d.e agua
para equilÍbrar en breve tfelry'o
d* *La earacterfstiea fundamental d.e l.a regulación está basad.a en }a curva grlfpo y d.e} velocid.ad. ticid.ad. ¡ {ue representa 1a }ey d.e d-ependencia entre Ia apertura grad.o d.e de!fñ'@ncta (ver fig. 107)r y ésta a su vez eE frmción d.eI distribuid.or d.e Ia turbina. .
Ia regulaeión es estátieaf si ta@ffiáffi creee -Ia potenffiuanrlo cia; y que es isodrdmtca ( o per artáti"á) sf Iáffia manece eonstante Para eualquier poteneia " EI grad.o d'e frreguJ-arid.ad. §.eI sistema regulador, es eI grad.o d.e estaif"*o, y viene retr:ráffi IEffia relaeión sigulente: Se d.ice que
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Poteneia
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d'e un regulad'or Fig' 107'Para cbtener u.na regulaeidn es lf;Lff"eÉtatlsuo table¡ es necesario que eI efeeto rLe1 regulad.or sea taJqu.e reaeeione-Io mas rápÍ.d.anente poslble aI presentarse eI efecto'perturbad.or. Esto tiene lugar r::rleamente eon eI sisteila d.e reguiacióa eetática, porque , e]. trabajo eed.idá o atrsorbfd.o durante Ia maniobra (por Ia nayor q menor energia el nétfeá aeumulada en Las üasa,s giratorlas á eonsecúénefa d.e La menor o Inayor ve Ioel"d.ad del nuevo régimen), tiéne eI efecto d.e redueir el- d.e§equilibrlo d.e pof teneia y por e]lo d.e reaecior¡ar contra Ia causa perturbadcra.
tu:a bomEI conjr:nto de La fnstalaeión reguladora (ftg..1O8), está formado porque recue: d.lstribuldora, preslón a vráIvuJ.a una a que aeeite envla rotativa ba d.a eI meeanismo d.e una d.istribución por corredera d.e ias uáquinae a vapor.- Eg ta várvul-u **id;p";-;p¿"arr" ientrírugo y segu:l sea ón éste eL ruSmerE "u ].a válvula se moverá en uno u otro sent'ld.o, enviand-o eL aeeld"e révoluefones, te recibfdo de Ia bomba a una u otra cara del ér¡folo de un servomotor que &ctúa sobre eI d.istribuid.oi d.e }a tqrbina abrfend.o o cerando }a eatrada d.el agqe:.. " .ta figr:ra 3.QB d.a perfeeta ld.ea del fr.mctonamfento de1 aparato y por quó cond.uctos elreuLará e1 aeelte a preslón antes y d.espués d.e efeetuar ou trabaJo. La pa]-anea a-b-c tl,ene r:n extremo sobre e]. eollar d.el pénd.ulo y eI otro ^ a un p,nito fijo "c". E1'punto 'lb" lntermed.io, y por aproplad.a artieulación, reúne I-a pálanea con eI vástago d.e Ia vdlvula d.istrtbulilora. En
los
mod.ernos regulad.ores,
eI
mando de }a válvu1a d.istribu.id.ora §e realiza eonatftufd.o denominad.o v_4.vglg_pl]gto y
por ¡aedio de un o*ié pr*uryiifteaA.or
porunembo11tod.iferenetaI,uotrod.ispositivo@tared"ue1re1 esfuerzo reErerid.o a Ia variJ.J.a d.e maniobra, y aumenta de este ¡oodo la
senefbf
Iid.ad. d.e1 regulad.or.
a-b-c, seg,ín 1o e4presad.o, tiene eI punto d.e giro o'e" fi¡o, y aI ai-¡mentar las revolr"ioru* d.elpénd.u1o centrlfugo "4", toroará aquella una posi*fón incllnada, la válvula ¿istríUutdora se deÁplazará y pemritirá eI ingreso
La palanca
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Esrf uen"a
del funclonamfento del regulador 1a t'¿u.bina "
ve'l ,¡ci¿ia.C i1e
de
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del aeeite * prei:ión *i:1a p:.:'te i-:quierd-a del cil-indro del- servcmotor (y pGr eL movlmientc..e éste, eL cier::e ¡1.:1a t,urbina) con rc cuar r-as 'i-isnrn::.i:"án, vclvi=;'-.i¡ ¿ oluFg.:"::i*+vern:nr,e la prlanca Ia sttuaci6nrevor_uciones a-b-e y Ia vá¿vula su ¡.csl*iórr n:ed.ia, e la cári: c,::, .espcnCe i6ual núrnero de revoluclones de 1a y deepuá,e ."1.e h¿be:: efectulac1rt eL eie:r're deI dfstribr¿ldor de '#quin';i, Ia tur birxa a la nropor'ci-ón r-.e'-*;¿l:'{4.;raz.a egr:i}ibrar 1cs trabajos motor y-*""r"t*;;;. fii-,[ tai sietera"la:leE;jkl:,:¡r. **:,t*,¡-:lrj:i_r,ae Fo:.qu.e existe u:ria ELira posieidnde "'gtt qiie 1E'.*egrir* ¿a. ;lcgi.r,r:,:1"-=*o-r'-, de -ia r.a.lvda r1Let,i,br:idora" pero ecn esta d'isFcsi*ián' r,a e:l !lÜ;ib-re cht*::.*¿' u::a i;u-*ea reguiacir5rr parque ra váIv,.iLa" ar ba.iar., s,tür*¡ar.;a ¿r:-, 3;C:sÍ,c¡ir;i;1 ¡.sf.:.a.,., e.; d.*ri:. e.i orangu,:"tá ¿* .r,r.,;*ilirfüá,.., á,i rn* :'apf'd'ez c"Le ."la ne':resa:'i.e ,-,'"ianá+ iie:re, ¡',,,gar", eL. ¡-"rj.erre poi ¡ar"ali¿aeldn c"e, dml'olc' d-el serr"'¡cijfc,+.í¡T" Er:-r.ir:.ir*ü pasa e:- aeái.t,* a ia par:;e c*r,e¡ha d.e} *frin,ira voLr"le::,d-o a abr:i.r" Ie r;;rLÍr,.* :,,,eFit.Í6:::C.cse e: ;ueg; á;-;;;-i"*.'r" turbinano alcanza ia pcsi,*i árt c.*" e,q-ai.li-r,li,) *E,ilable
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En la parte d.erec,h.a d.e fa fie"Iú,8p *i, grdfin;c rioriones ce trore:r:ia (Ar¡ irt"ae.,¡i:.c,ei;;¿¿?c)r,:í:espr:,r¿d.ient;e ¡:,¿eetra Lae va_ .,: [-Cv5;;;;i*]rii.'**o el i,i-emijo nü indicad*, que eJ. paso de uno a ctro rdgruen
se efeei;úa .,or, ,rui¿"-i""-""a-;;.il#;;E;-i§*I;*§-lt "(.1;:::-::l;*^i.-:*:::I:"};::iil.;"e¡nroñe-*.
:; _ff: d*"_ryq_.' ee.i_"};.*_r¿ el*q3rgr de rdeiuen *1":-*1:u"" ff=*+qg{elgsEsf.e ineonven@ E§i¡5¿¡lL;L,JlVe,I¡¿en|'eñeevLi-1aeup*d.iianco1asit.:u.a:iT:7-¡.-.:ffi ".,?-r.r "it*¿* y."*n=.-^---l= i*lui.i;l..g:í"-;";,-,,Í i:":f."',:"13,,u;.lllÍ-:-i:';]1::¿::^;il-í4lJ? de glro "eu' tend.rn- ylá a:+-,,ra-átr* a*p**á-'; á-r ii.#i;:I,"§l'rÍt*ilfl: r&r y ec¡lo €s r,B'-triJa.i, esta ya r¿o podrá f"¿ne,ic,naioril';: a;-:jsrc-r.;.;,;; revolueio nes rLesde vae{c, pl.jTa c,árga, i"rq"*-"-qr";;r-^.(;r;T:r.s;1j.s,e pa.ra d.e q*e 1,_}.1 Ia v¡í:-vü la oeupeoue'o su pr:sfeÍán:med.ia, ..*ñ io-*tt*i ár é"¡,ri:, .;u.o laz"aco., a d.f.ferente ar -f tuJa de eotr'res¡ond'e tai.r:.bien d.Ífez'e:nte art,;::a :ei c,.-,-Laz" d.er n¿iá.rj""ii$, pr:esto qu.e eíste es est¿ir',iec. s,u nú'¿ez,o;; ;;-.;;r.]....=.., tanto., :"ashidn Io se:.á la viLcctd.ad de *a t..;::_:i. =*rá ¿:,i*íente y, por .a d:i,pom*:.,in *¡npLeád-a ron t,a3 otj*t,¿¡ ea i-a ,t_= -,; :.:g. ¡suestra eI :sqi;ema d"er reguiacoi,;:cn diepcs:.ri.-- ,.= iC!¡ curra parte izquierd.a externo, y ="loí"i;ieí;*, en la parte dereeha &F8r*a0e e} esqu-ena ¿e:r:¡;.-;::: r 'ccn disposftivo de retc,r_ =&no rígid.o, peró Ínternc.
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se aprecia en La -fig. 1O9 la variJ.l§ "e-d." y por inter¡oed"io d.e Ia c-r.¡ña A? montad.a en e1 vástego de movlmiento d.eI servomotor, haee qu.e se desplaze e]- pr-rnto d.e giro "c" pera ead.a posicÍón d.e1 émboIc d.ei servoáotor, y p*ra que,tob" oeupe su posieión novmal se comprend.e gue eI punto "a'I d-e1 eol1ar d.eberá eÉter ru;s boj.o aI abrir el distri¡-ul¿or (ár:nento de potencfa) quá-a1 ;;Como
Al
rrar dste(reduceión ce Ie poiencia).
La varÍ114 tte-¿t' y e1 mecanismo que Ia accione, constituyen e1 meganisuo : d.e retorno, eon eI eual la regulación se efectúa en perfectas eond.iciones. Vemos, por 1o tanto, gue son este sistema La tr.lrblna frincionará eon mayor número d.e revolueiones en vaclo que a plena c&rga. En e1 lugar. oportuno se verá qrurpu ra ,el reparto d.e La carg; entre grupos, es neceserio que exista esta d.is;in;: ción en el número d.e revoluciones y cuya diferencia referfd.a ,f númer;-á;-;;voluclones normal se denomina estatlsmo d.e} regulador. Cr"¡n
nes
el sistern¡l d.e reguJaeión estátiea y con estatisaro positivo, Las oscliaeio d.e veloeid.ad. van grad.rxrl¡rente amortfguand.ose. Se apreeia eite amortigua T
rni"entc en el diagrama de1 centro de Iu fig. J-0!. Pcr efecto del Afspffifmyo de :r-'etc,rro, a Ia fase Ínlcfal (to a t1) sigue La fase d.e sobremeg:rrtraeidn (ti L: l2) eu1 -=e o.et,iene.:ntes dé retárnar ¡: La velocid.ad. inicial, por er.Hnto (por efeeto del- dispositivo rie retorno) con un grad.o d.e epertura menor se obtiene ve]ceidad de rég1men mayor y por eJ-l-o las oseiJ-acionés se amortiguan, tantcr mus rapid.emenr.,e cuanto malror es e]. estatismo.
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Pero taI sitema, que -tiene elevada estaticid.ad, para alcanzar el objeto de efeetuar Ia regulaeión con oscflacÍones rápid.amente amortiguad.as, no se presta a l-as exigencias d.e los generadores d.e corriente alterná, que por Ia regularidad" d.el servÍcio exigen una frecueneia invariable, o 1o'que es lo n:ismo, una velocid-ad. eonstante. Estos regrrlad.ores van pro"iátá"-á"'3rg*rros estabili zad-ores d-e La velocidad. o.ue pe:'miten obtener LuLa elevad.a estaticid.ad aI comeñ zar Ia reguJación (estatici¿á¿ transitoria) que se red.uce a cero aI ten:rinal Ia regulación. Los dos proced-imientos d.e estabilización normal:nénte adoptnd.os en
la práetiea
*1a?.son: la es+.abi-rización a:ei,sv'oné'iri--:.,1 (::-g" "i.:C, a Ia izlui-er"d.a) y la estabiro, a ia d-e::e:ha)" 1&gglÉ
La priue:'a(a Ia :zquieiea) ut,iiiza, ad.enás d.e} tacóne-i,io." ua apaz"ato sensible c:'.iyr3 aeridn es cc'necrdanie ccn l-a d.eI taed¡ret:'o du, f-u ,**f*i.eerón a3gular -ra teg,::steÍ.dn (tp a t1) f es ecr:traria rli;sante }a fa rante Ia primera fase de se d.e contra:':'egi.;-;ar:icn {li a r*,2) " E} spa:"atc aerLe:=omérrico pu.ed"e ser apl icad-o eI !,ir':.r.o de gi.:r, 'r^;i §e lalut-anca de rnonic\ra, o r,ambién, con un solrf sperlto que ecnpx.enáe a¡;inis:rro e¿ tieámetrr:, C*ncnintrdc póni.u-Ic_¡sgl-grc¡'lsqV":L:
*tl,,i.-.L¡.:.o=ii,j,,iice]ez.orrei;rii.:resní:li,:l,ila.jir,.iciu;:s@ do E-Taq.,.¿1.net.ri,:a e;;ii prii:,r:,i.ea:r:en-te iner:t.i.va: y ei efec1;c antagcnist,a de Ia misma - -c.ue;lo¡rienza r.ruan,l.o se elit:'a *n --1-a fase d-e soli::e:':'egulaeión - es tanr,o ¡r.rs ei,érgi.cor:¿antc mas efev¡Ca es ia r¡ariaei-d::, C-e cargs; este sistema eE rnu;r qfisxz pnro oh-.,r:1":ev '-1¡a :'ipi,J.l est:bilizueidn.
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-t73Si observa¡ros Ia earacterfstica d.e un regulad.or d.e velocid.ad. (ffg" lo7) nos 1'To! cuenta qu-e por caca earga de Ia &íq.uina existe ¡.ma d.eterminad.a yeloeidad' d.el grupo. Generar¡rente er eetatismo es d.er. z | ¡ y hasta aui io sos no nuy i,lryortantes
%-;;-;^
"
Con un estatismo d?f S lo W *u obtiene u:ra buena regr-rJ-aeión d.e }a earga. Aeep tand-o, pue§,, que eJ" regulad.or po6ea el estatismo ináiead.o y ,*pourio il; ;;;i 900 las revoluciones por ruinuto en vacfo, a prena earga Ia- tr.rrbÍna ii;i";;; eon 873 revolucfones, 1o cual es un inconvenlente porque si con !00 revolucfo nes la freeueaeia norral- es d.e 6o pe::íoaos por segund.o, con 973 á""á sorar;te d.e 5B-2 períod.os, uenor de1 valár rr"**u"iio para nantener un servicio rreeto d'e ios r¿otores eonectad.os a la red.rpues ha d.iemfnufd.o su velocld.ad.coenprcpcrcÍdn a la variacidn de freeuencla.
'2.- bomba d.e aeeite. 8.- árhol de reguJ-aeión. IJ.- regulador (péndu1o)eeatrffugo. 1l " - polea conectaci.a en l-a turblna para el aeefona:nfento d.e1 pénd.u1o 13, Fig. lIJ-,-
au.tc¡:átieo d.e la vel-oeid.ad. d.e ].a tr-:rbina. Regr-úad.oz.
28.- volante para vartaeión
Ia
de
veJ.ocldad. de réglmen.
35.- punto de giro de Ia palan-
ea deJ- péndulo. er:roscado d.e1 varLad.or d.e estatLsmo. l+2.- bieLa deJ. dispositivo de re troceso.
J6.- eje
- *¡iL^ '
/"Eisro pcc-I"ia s:ib,sa$a;"se i:acienao que en eL fi:¡eiona:r.:i.er:.t¿r en rree{c Crs l-a ¡r:rbi hdt eI número d"e revcl-',:*j-ories pcr mi.nu',,o fuese r-r:.ayoz' qu.e !00 y d.e rnrru:.o, tái que a pesar d'el es+"atisno d-el regii-LaCor (l Ír) L.a frecuer:cj.a d.el alrez.nad.or a piena carga a-icanzase ei vzL.ci" ¿e 6c psrfod.cs , Las revolucicnes en vaclo d"eberlan ser Fi:es, goa y 3 ,¡ = 927 ;¡ e.si se cbtendriu" poo a ple_ na carga " Pz'oce4iend.o ei l-a for:::a ind.icad.a sin e¡:bargo no=u"oi""io"es se obtend^rá Ia- fre euencia noninaL d-e 6O i:e:'fc,ács pa.ra eargas inter:reoias, y camo es d.e i;te;.{á que estc pued-a
reaii-zarse I:tera eualo.uiez' poteneÍa d.e si:¡¿inistt'o," se eomprend.e La necesÍrlad' d"e Cispor:.ez" de im rneearrismc que pez'nita variar a volunta.d. Cruraate ej- fr.lJ}eiocamientc,dei g.r:;po, }a posiciin cej- pu,nto ce giz.c 0,e,, d.e las figu ras 3-OB, LC) y taü, (,: sea r,zrrarta d-e Ia vaz"i_r_]á enLr.e etr- qi-:n+..o d;-gi;; ;-i=i a fin ee pode:: rLod.ifiear eufra d.el- rr:and.o d.e ret¿.oe*-sú))¡ el- ni¡rero d-e revolireio d: la me'*1na ;\r esac i.:dependir"nienente d.e} d.ispcsiti-¡a para J-a ,*eñ*-: "?: cr-on oe.l_ estatrisrlD
Resu-.1'raz"la e.sL
s'tL.r; fz.nliJ:ia C.e :"*ei:as ;Dsrespc:tdier:tes caCa i;:ra vari]-'l a nercic::¿ráa {Í:g.":._,2) "
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3-a. práetiea se lra ment*niáo ecaster¡te ei eatatismo :I se ha d.esp!-azad"o, paralelamen
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En 3os grupos pequefios eL d.ee pl-azemieata d.e1 Purrto trc8¡ dE }a paianca se pued.e efectuar a lrsnü por ned.io d.e rura volan te; en J-cs grupos ues grand.eF se errpJ.ea un motcreito eon re Cuetcr ..1e velocLd.ad (ver figü rs. J-il)"En }a f:i.g. lll que rE prese*ta un reguiad.or automáI tieo apto en especfal mod.o pa ra trabajar eon turhlnas Frañ cis,se nota eL volante pB quE
'' -P,, .r La,c/r Fig. iI2,* Desplaz. Ce lal; ,3Ít,Z,z.r;+u. O-=t ,ug",;ü6' sirve para variar a mano eI {c:' 'l ¡.^"'7qa:qa mapt,e-3_or c+nstente la vá nij"rnero d.e revoluciones d.e l_a ¿-.. -rü,3 0. nCI0].Í:a.: P
e
ti.irbina d.urante su funeior¡a mienio; d.lcho vcllante pued-e substÍtuilrse por urr mecanÍsmo d-e tornilLo sin fin, movido por un pequeño ::otoz' eléct:'feo para realiza:' eL nand.o a distancia d.esd.e
ia
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sa]-a d.e mand.o
d.e
l-a cent:"al"
si se hace girar eL voiante 28 se obJ-Í.ga¡.á a r-as rasa; cel pdnd.i:lo y aI üáRguito a t,:'as1ad.az"se d,e posii:idn ,uu!""io aI d.ispcsitivo qie mueve Ia válvuia d.e distribrrción y por li :anrc p¡:Z vu:"¿ar i"-,'.r..=dad. de ráglmen. EI mismo efeeto se prcd.uce son eI d"ispositivl d.e est,aticidad, por a1 variar I-a carga y p,j: ,jonsiguiente Ia pcsiciin ier ;e:vomotor y d.eleuanto, *o*pá*r"_ dor, experimen+-ará a.ti.tnj-s::o-r;n ea:abio ce -ra;cslciin dei puntá d-e gir"o 35 v" haciendo gira:. el eje r.on'laCo 35 se :-=-.;:-" -z \a f,r:"i*ió*-d; o;;i"ái¿L' d.e l-a L,iela 26 y Cel- pr:nto d.e gÍ:.o l!. Para mayoz' :iacilicad d.e coapr*noján eel- -._;¡:::_-_i-,-o aije produce el desptp26_ miento clel pr¡if6 d.e girc 3I, La.fig" :-J *';::--:.: el:¡ecaá:.srrro acloptadr¡ án un regulador mod-e:,no,
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d.t +r
1
-L75A1 abrirse eL d.is+.ribuid.or d.e la turbina para un aumento d.e carge. J-cs á énboics d.eI servomotor se traslaCan ha.cia la izquierda; y eI árbo1 de mándo aI uísmo tiempo hace girar Las $anivelas y biells lT 12 haeiend.o inc]-ing.z. l-a pieza r].:6, 11 gue gira alz.ederj.or d.eI cojineie L3slenCo unia, rfgidamente a .ia 12.
FÍg. 1fl.-
DÍspositivos para la variaeidn d.eL estatismo y para grari.uar el- nimero de revolueiones d.e Ia ti.¡rbfna.
-176posi,:icn d.e l-a tr:er*a i4 que se pued.e CespJ-azar aetuand.o sobz.e eI c.¡-ia d-¡'o i9 por med-ic i-e u:la l-Lave (c eon '.in motoreito eIéctrieo) J-a pieza 9 pued.§ d-eseend.ez' c sal:Lr de s; po;ir:i.ón p::imitiva d.etermj.nanCo i-a posicidn d.e1 punbo ^r'-a Seg'r;:r. J-a
-P L,
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Para que ros desplazarc-ientcs áeI p';:tc C.e girc l! sean sensiblenente propor cionales a l-os d.e rcs dmbol,os Cel- servomctcr,, con cbjeto de eonseg:,rir. q¡te l-a curva d.eI regJaár::. Ee ap:roxir:e a ia Lttea reeta (fig. tOT) es neeesari-r¡ estud'iar' áebid'amente i:a fo::ma f.9 n=rln rr¡'a'ze rra'¡ -eguiaCo:r. .
.a
varlaC]-C,n mc.aoelL-j:áaea C,*
ias z'evoIu-ciones
Ce .;::i,a ti:¡'birra
a]. variar
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r¡ar:lar:io:::, cl-e fe iLo'ie,r:.cia re efec-i,u,e-.se gred:s-a.J:nea'i;e, et'úc eE, en un tiem po suficieniea.e:lts La:r¿t r¡;-e p=:'r:i-t,1era aj- reg.úa.d.oz' aeiuar taubi-en- eon l-entT tr.:-ri. soh::e ics d:'ga::cs d-e r.a-ts a+;1 Cisiri.r.;u.iác,: cl.* J-a ttrrbi::a, l-as vu.r-:-acicl nes de vej.ccid.ad. ,4*.d-zx!.a.:: denr,¡.c ,Le u::. ¡:i"er.lc f,Lmite, d.ete:uinad.o pr:r ia estatisio"ao )r For La se::s-j-r,1iic.ad. r:el- regiriador. Eeta eond.iciin serlá saiisfecl:a cu.ar:.do, fa variacián d.e- J-a ¡otenciá z"esis'uer,:te o cie }a poteneia motriz §1,{,
se realízese en uc tier;cs fi§, ntaytr q_Lre $w . lr/\Í, siendc T-.^ e1 tiern:o tola} d"e rmni,:h:'a d.e} :**r¿';.1 a,1r,:' c:-e .reLccrii.ad.¡ o.'J;a es d.e 3.a 5 ségrinaos, y tf iu pot,enci.a rixtna ce ra f:-rr;:ty:a. E:: esi.e :x?so :a ,,"rir.í¿" á='-iIl-lceid.ac es iria
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a en la *:-a)-z "j^*" e3 ef :-iri-u.ero d.e :"e.¡,-¡.1-urJ:cne,s nir:¡ial." "g" eL aeno:llna do e;tati^ciEo -:. i2,(ro* :rri / {", +-r,:r; i-;I-;;.Á;;;á revcl-uelones eñ vaclcr "n.,' e1 núr.re.:o o.e :Y;v¡l_;,=i'o-a* pieria ,Ja3"ga. fó¡-¡r¡.]
Dr
r(
n( L. dl
Pero si Ia varíaeién d.e ia pcteneia se efeetúa bzuscamente, esto es, en tiemno irnsuficferte qara la manÍobz'a ien+.a c1e los drganos d.e régulacion, se prod.u efra una va.riacj.órr ts'ansitcria ce vel"osid.ad. y eI valor normar d" tableeerá despues d"e un cferto tiempo (á"p*oáiuitu a.l ¡nonento deé;u-;-t;;: inercia d.e
las
masas
guiao.orj.
giratori-as, y de }a caracterÍstiea
d.e
funeicnauiento d.el r€ -
s(
Esta fase d"e} movimlento tiene lugar cuand.o ra varfac LOn "sistente o de Ia poten.cia motria en -úa tieupo
df
d.e
ia potencÍa re
¿\w ' T=Á. -
En este caÉo, no es pcrsihle E;;-e ,lurante La fase d.e reguiaeión se olrtenga igualdad. ent.re eI trabajo mof,c;r'Aror y ei Í;:'aba¡o:'esiitente Ar¡ cuya d.ifel^a* reneia" t (or* a=] debe su:narsá o::estar"se a ia energt" ;¿;üada, en for ma d.e inereia, en fas inasas giratorias" si 43 e; rrayor que Ai.r ár á"pá se acelerará, ;r' en ei .a,ro *"*tario se z.ut==aar?. Er equilibrio, es ceeiz,, el régimen de vet.oeÍcIac permanento ," o'rru"e=;-." f;;;;;;ijái"; o sea des
v
-177_
pués d.e una serle d.e oseilaciones amortlguad.as cuand.o eI aunento o d.ismÍ : nuelón de }a. energla de inercia d.e las uasas giratorlas queda iguaJ.ad.a por el.cambio energético de Ah y A.
r
Llamand.o Au a J-a d.iferencia * (q, acumulad.a -gn 1as ma6as glratorias y
{,) *ue se sula o resta a 1a energfa que, como se sabe, es proporcional aI ¿r;;"i;oriu á"r'"üñ"ro de revo -
producto PDz, Ia eorrespondiente "ári?áí¿"luciones (n_^-'max - n) se obtiene por la ercpresión:
ñ-22 max en
kg
1u*8r",
Cuand.o
se
ou
A¿ .;F =
4 ' g 'Lr8o0
, PD2 vienen expresad.o respectLvamente
trata
d.e interrupci.ones bruscas d.e l"a
en
J¡TJO
-oqPD. '
kg ' m
y
plena carga I{ (potencla d.e }a
turblna en kilovatios) a eero, si se ad¡dte gr-re Ia potencia d.esárrorlad.a d.ecreee lineal-uente d.esd.e W a cero y en eI tlenpo Trn (que transcure en Ia rnñ. ;-tr/Z, se obtiene ra eeno nlobra d.el regrú-ador), en cuyo caso Ad = roa fr cfd-a expresfón:
n2max -!t
365,000
1I
.T Tt
PD.
De esta fór¡oula se d.ed.uce que, para eontener eI aumento transitorio d.e] nrÍnede revolueiones dentro deJ. rlmite nogrnalnente admitid.o d.e 25 a 35 {r, e§
ro
necesario
d.f sponer d.e r.¡n valor de PDz en relaclón con La poteneia lI'í el T3r_Qüer s"eg:jn 1o ind.lcador. sueLe estar corprend.id.o entre 3 y ! se gund.os. LLamand.o "€' aI valor relatlvo de1 aunento d.e revolucioneE¡r- ástd
tlelpo
e§:
c_
n-n max
n
max
se obtiene: n
L
maxDD
(i+E)--l+zE
n
y puesto
que
rt=,
E--=es pequeño y pued.e d.espreciarse, resulta que: JéA
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1 + 2e
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178 -
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d.onde:
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Ejrrnpl,c: ,supcng:iunE '¡,: a-L-revr:ud-r;t le zrco0 k',f oule gira a 1roo0 ::evolueiones par minui:c y cu.,{c -:le:pr d-e n,nr.:i-c},::i iel z.egu_laclor es rl-e s segund.os. se acrmi -;;: r.:tr*lÍs aue ei r:r;,efj.:*eni:,e Ce r,'e.i,::iaar;-:.eia.i;i,¡a't, Ei i. =;-;.;-JO./. fcr dr¡ PDa se ob-ier:cLyí p;:" ta fá::r;j.a ¡.i1if,,sriLr:.; pD2
"Q-?¿oog-" 5^' Lo?- = = -\?iit..; 3":'-+*. c.3 l-rcic-
6,ooo
este "rgj-or" de pD2, sr..,-Für.gamó3 ¿1.fto:"r qr,1e l-ff v:riación en menos Ce la cargr haye sidc c=L )r: t1,, e;:.i es¡ c1i;e eJ- al-ternad.o:: ha d-escend.id.o bruscament=*?t su pot,ericia, Ce 2r.COO c l..,DlC l',!.tr" E::*,cr-r.ees 1u *LlropÍa fórm,-:L¡: rrcs d.ard pa r,1"E" el- v;Jo:: c-e t)"-t.i in, e: d,eci:,, e-l gru.pc haby.¡í ad.quirico u.na veloci¿JE m;xi-rr: de 1r: )C :;uoi"-,cic:rr:: -otl nj,-nu.+ro. En r?irci.ll, crtL e-l- ru:r:er:-L: i,:ir::si+.r:-rL,¿ ce velccirlad. coi-r una :,egulecfán meáia, se Ilegil a obte:le::, en g;erie;';l, ios valo¡"es sig:r-iienr,es:
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Con ::egu.laeidn orriini:.i¡¡ est,asi fiiiass eifrü.s so:r: j /r, ta fr, 30 pero, generaJ-mente, con g:'und-es gr.úiio; , se r:btiene ctrcs v:io:.=s; :lsi, por/0, ejemplo, en un grupo de 37.,500 kyA y pilTt, C.escargss Ce Zlt fo, 50 jl, :¡ _LOO !á ei ar.urento- es respectivamenie : d-e:. ]c¡, I /r, ¡- A
pl
si por i:t'e:"fr en el reg;-lad-or:ro pud-iera és¡e :c:ulr ea L:na d.escerga totalres decir, de plenu Í:jrgri ¡.r,-,cÍt),.l: tu.rbin.u ee ad.quirie-nd.o u.ns vel-o_ --sr -.-.. Áo +,i-hi-CiCl-:O -'l-hnUiC'.1 VerOCÍC:-rj..J.e fUr¿a" rrs-ro.r;= =:b;^':rlz,
b:
rod"e"".,o]..,.*iffiH:"?:;"!;i;'j:,:"i;,iTi:l;,#},i,3H: guientes ^r-ra
vilores:
T'roinu
tb fi 't t)o mfi a ZAof, 2ní a z\of,
Pe]-";,f,n
Ii:plan
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RegulGdores el_ectriccs par;r l-as iu-r)_:3:
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otr¡,:s cent:'sies, ha -,-e::.:l d.e Ii: s turbini:ls. con
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Turhin,¿i Francis Tur-'bj.n,:-r
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toe gryqQes- gaud.ales nec.esarios aJ. funeionamiento d.e éstas flevan eonsigo cier ya qpe tos órganos de estabi tes d.ifie'ul-tades. en sus respectivos regr:1ad.ores,'pár ]lzación deben' cr:uplir cond.iciones espécfales. otra parte, la regul"aciéñ frecuenela -potencia, cuya importancia va arimentando a med.id.a que Ée d.esarrolJ.a la interconexión d.e eentrales, tiene para 1os regulad.ores nuevas exigen eias.
En Ia eetualidad. se emplean lcs pénd.ulos movidos por med.io d.e un motcr sfncro no, grfe es alimentad.o por i:n alternador especial. El conjrmto uotor-aLternadñ forrra como 'rln árbol eIáetricoi por elIo eL pénd.uIo aecionado eIéctrieaner¡te es en realidad un freeuenclmetro y d.e aqui nació ta id.ea d.e med.ir directa¡rente la
frecuencie por med.ios puramente eIéctricoe.
La casa Srovn Boveri ha construfd.o recientemente un regulador eláctrieo pare turbinas¡ que pued"e ser realizad.o 1o m:ismo corno regulad.or d.e estatisuo transi torio qlr.e como regulari.or aeelero-taquimétrieo. Lo que se sustituye es, puesl eI pénd.uIo, permaneclendo igual eI resto d.eI regulador mecánico" §e evita ecn el-}o la transm:isión eleétrica o mecánlca, y se cuapLen tod.as las exÍgeneias que preeisa Ia ex¡:lotaeión d.e ias centrales. Los regulad.ores eIéctricos se hal-Ian d.otad.os de gran sensibilid.ad y perroiten eI funcionaml.ento en paral-elo d.e varias ruíquinas con estatismo red.ueido, e} cua1 puede mod.ificarse eri servl-cio de O a 6 $, Funcionan ad.euás eorreeta¡rente eon Ia regulaeión fréeuencia-potencla. No se gastan ni envejeeen los ele* mentos iuportantes y trabajan eon tod.a segr:ridad. ].os d.ispositivos qrJ.e los eons
tituyen,
regul-ad.or eláctrj.eo d.e estatismo transitorio está representad.o esque¡náiica ¡rente en la flg. 114. En eIIa son: 1 tr.¡rbina , 2 alternud.or, J alternad.or? piloto, 4 armario parra e} aparellaje, 5a bobina móviI, !b arylÍficador hidráu liecr, 6 váIvu:-a d.e d.istribución-pi1oto, J servomotor, B váIv'¿la d^e d.istribu T ción d.e mand.o, 9 cervomotor prlncipal, 1O váIvu1a d.e cierre para eI pasei d.eL ag:;a aI rodete, 11 d.isposf.tlvo d.e ajuste d.e La frecuencia, 12 d.isposltfvo para -eI ajuste d.e Ia carga, 1l variómetro para eI cifeülio proporelonalr. il¡ varió¡oetro para el estatismo, 1! variómetró para el"estatislco transiterio, y 1.6 condensador diferenciad.or . E3-
En este reg:r.:-1ad.or e}éctrico, }a velocld.ad. vLene representada por una magritur). proporeional a Ia freeuencia d.eJ- alternad.or- piloto y med.id.a en un eircuLtc¡ sensible a 1a potencia. Después d.e Ia anplifieaeión, Ia magnitud. ned.id.a a!.lmenta un arrollamiento d.e La bobina nóviI !a, d.e1 regr:Iad.or, Ia cual" acólona eI d.ispositivo piloto d.e1 amplificad.or hid.ráulico 5b, que actúa a su vez sobre la váLvuLa piloto .6. En lugar d.eI -retorno mecáníco transitorio, de Lcs regulad.ores ord.inarlod, existe r:n varióueLro LJ, colocado a la salid.a d.e1 ser vomotor f. Este variómetro sr.ministra una tensfón proporeional a 1a posicfdñ que oe$)a. Desd.e que eI servomotor J se hueve, aparece en eI eircuitodelcon d.ensad.or una eorriente transLtoria gue se anula y crea por eJ.Io un retorn6
transitorio.
Para e1 d.isposltivo d.e retorno permanente, existe igualmente un variónetro 14, sobre el- servomotor priacipal. Le tensión d.e sal-id.a en este variómetro se eompara eon 1a tensión sum:inistrad.a por eI variómelto I:2, que sirve para eI ajuste d.e ]a earga. lÉ d.ifereneia d.e estas dos tensiones vfene aplicad.a a otro arrollamiento d.e Ia bobina móvlI.
*
i-Bc -
ffgura -115 muestra esogenátiealente La estruetu.ra deI regulad.or acelero-taqriimétrlco y en.. e}Ia 1os n'árcros d.e los d.iverpos elenéntos, tfenen 1a misna significacfóá que 1cs C.e Ia ftgura IIi+, '
La.
Mas ad.elante volveremos sobre e} prohlema d.e l_a variaclán de ra repartlelén en e} easo d.e náquinas q,;e trabajan en paralelo.
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eLéeirico de estaii.s:r,n tra::ai
ReguJ-arl-oz.
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F.egulad.or eléetrlco a eelero -ta quinétri co .
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CAPITULO
ENEEGIA DE PUNTA
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CMITRATES DE SOBNEBREGULACION
(cuvrn*r,ns DE ACItMutAcroN :ct: soleno)
EI ineremento constante d.eI consumo de energfa eIéctrlea y eI desarroll-o de la técnlca d.e las construceiones electrome"Xni"*., han tenid.o como reauJ.tad.o el a'¿¡mento asombroso d.e J-a potencia r:nitarLa d.e Iás grupos generad.oreg" particular la utlLizacldn de Las nuevas unid.ad.es. térmicas d"e vapor y ¡ii:* clearee en las .red.es dond.e no exlstlan las poslbiltáad.es'd.e'realizar inatalaciones hidroeléctrieas d.e "reguJ-aclcín" iur*rvorios d.iarios, semanaLes "ooe3- eJercieio econóioiáo de los gru-c ha planteado problemes para ::i":1:"?1es, pos termrcos, porqpe - como se sabe - su funcionam:iento d.eberfa reallzarsé carga constante y máxima con el fin d.e obtener e1 mejor rend.iniento con hajosa con§i-lmos espeelficos de eo¡tbu.stible mlentras, d.e -otro 1ado, eI d.iagrama d.e carge de ia red. es continuamente variable en eI d.Ía e imponá fuertes y anti eeonémicas redueeiones d.e la earga d.e J.os grupos d.irante clertas t¡craá, En
Lcs estudios d'e planificaeión d.e estas -red.es hsn ind.iead.o que no siend.o economleamente pásible eonservar Ia energÍa eIéctriea en grandes caatLd.ad.es durante un eferto perfodo d.e tienpo para utllizarl-a mes tard.e, se pued.e trar u:a soluclón favorable d.eI problema creando eentral"r úia"A',*ricee encon d.e tf po especial- que peruiten el flujo deJ- agua en d.oble sentido, d.esd.e un regervo rio superior a un reservorio lnferior d.urante eiertas horas'(alas, ;,il;;; o mesea) y en sentid"o opuesto durante eI resto d.e1 tferotrlo.
Si se consid'era por. ejemploruun d.iagrana d.e carga d.ierio d.e una red. d.e servicio mixto (fie.rt6) se rre át"r"menie que ¿rrante;i;;;";;;;;i;ir"i;';; tencia proporcionaoa por las eentraLes tr¿¿ráuueas d.e toma d.irecta y por- fáá centrales térmfcas es sutrnrior aI valor d.e Ia d.enanda; es posible por tanto utilizar 1á energla soorante para bombear e1 agua d.e un reaervorioIoj-nf,errLor a un reservorio ubicado a una cota mas alta, ási que en ].as horas d.e pr:nta se pued"e utilizar la misaa agua para transformar nuevamente'en urru"gi* ;1é;trica 1a energla poteneial aéi.mul_ad.a. si exisie tambien energfa d.e otros reservorlos d.e regulación agregará a J.a energía de bombeo
eetaefoual,
se
se puede utilizar eI mismo principfo para boubear agun .con ta Y-$Y,11á1:q enmgia de"desechortexistente por eJerrylo *r, épocn ae aveá¿d.a en alguna;-;-;;;"; ¿es hidráuJlcas sobredimensionad.as, o en las grand.es eentrar;, ;E rf;-;;-";;" eI fin d.e acumularla en grand.es reservorios estaeionales y volver a utilizarla en estiaje para regularizar el caud.al insufieeinte d.eI"rf;: como euarquier transfonmaclón de energla, eJ- proced.imiento d.e acumu-laeidn por bombeo, introduee una pérd.ida d.e *o.r!f"'""yo-párt,e mas importante es La rel-a tiva ai las pérdid"as en las uáquinas ye a r"r"p¿iáid.as por rozamiento en 5---EÉFE
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Para instal-acj.o::e-c ::e¡i112¡áes
3cn,li:i.srre* .r:ii;i Íavc,::ables, con tr.:.-be:'las de C.ei r:ielo de lr¡nsf txn.acíé'n, desd-e eI ( de entra,;i.:l i;ai.ii-a respee-bi.;enent-,e) d-e Ia enez'gfo, pu.ed.e ;,'¿= --Lransfcruadcr el-canzar e\-|O - 75 /r" Tn es;s, 'Ja-co &as fav--rrabl-e i:c:' }c ,.-,antc es l:recesaz.io em3:lea:' 4 kI/lh -;:a;a re;'.::er::': 3 l;qi:.
ccrta icngitud.,
€:c.
e-L ra::¿J.j.s.ie::¡c
t:;xai
En is tabl-a l-+ sa l-rtr¡r;=;ct,r.--r:epa::t1cj,in e>l:Lstenie de seb:"erreguJ-a r:iiín" -!
Lüd pd:.'C-idee
C.e
er u,.a j-i:sbaloeiólr
nificii:::eri:e se pcfu"ii n.;,j.:,2"4.:: la; "¡a.l-orer aie¡¡.n.zrár:s en ].a ae¡uaiidad. rlebid.c c l-os gr,3nCes cáei¡r-:';:s .rá:r;ii::r:; i qu-e )r:i iiegeCc L.a fabricacidn de ias turbi üas i¡ de las b,r:iba¡" Economicamente es+.n :ie.:.i.) eñ l:en11,.:1.1.e sl'i.¡ po:' eI heeh.: d-e l-a gran .dife:'eneia d.e p:'ecic áe l-¿ ei:erg.Ln. r-."ier:- ri:i.s,1;il-*,aE part*e Cel- d.fa c e:: l-as d-iferentes a^--
u lJuvu
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dá
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Llt:'a rrenl-,s.li:r ,:1.e- a'!':;1-¿,:.\ ,:.* ¿1,,: .-.'ií,q:..ri::.:i;l L-idi'irrl.:1,::a;{ j.,el'a cl-,.b-rir" ia C.err¡ianrl-e rl.e p';nr)a cor. g1,:.!r rípii:i; e it-1.pt;;¡-,;1 :..,*=. t"¿.:i-ai?i:-;n{.:-", 5-{.: Ilo+-.eÉ:.,ia, es'i:á representad.a pcrr'L.a fa:tj"'*i.i.:-C;t:1 l:r si-;. ji:i;.e;lr eíi r,jpe:"ü1üi;in c'i;e es p::act,icaaer,te inst,an'uánr ea; o-*;d,= ei- noine::ír r';i1. 11,:L- se c1¡. eJ- n:riC.: Flr'§ su p:.iesta en -qerl.icio has ta e't noÍe::tü ¿e e;:tl.á.;'-L;r =r:e::gÍa a l:::e,:., '¡y'c:rigt:",:glrerr al-r'ed.eCcrr d.e -L a 3 ninu'Lcs, mi*'t:t::i'¡E ri-r-E r.'.;'r: r#,I;.j-ce¡ iei¡'rr:].;s,3 Ge ne*es:i.ta'.;.: tieatpc )ü veces ma "vc:" "
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TASLA
REPJ{RTICION DE LAS PERDIDAS
Parte de la Ínstalación Somba (energfa eléctrica d.isponÍbIe ) lbansfonnad.or Motor
14
Y EFICIENCIA EN i]]\A
Eficieneia /,
CET{TB.AL
Pérdidas d.e energÍa %
DE
BOI\&iEO'
Energla resi dua lr.
(roo
)
S.iberfa
ootr
o.5 3.0 10.0 o.5
Tuberla de presión turbina
99.o 92.5 98.o 99.5
i,o
85.o
7.5 2.o o.5
75.5 T5"a
Bomba
99,5 97.o 90.o
99 "5
96.5
86"¡ 86.o
furbina Generad.or
Transforuad.or
7T "5
For fin record'amos
qu-e existe Ia posibllidad. d.e euplear Los grupos hidr€ílrlt los perfod.os que no se necesitaripara proaüceiin au ir-*i*, 814¡ ccmo compensadcz'es d.e fase ecn eJ. fln d.e mejorar ei faetor d.e poteneiá de Ia red.. En resumen laa razones que juetifican sierryre'mas el eiryIeo de een trales d.e sobrerregr.rlación son fas J:.guientes: - puesta en servl.cio instatáneas. - posihiltd.a.d. d.e regulación de Ia energla en un campo de poteneia mi;y amplie
eos de bonbeo, en
eon buen renrli¡alento.
- mejora d.el factor de potenefa d.e 1a red.. - praeticamente Ia rínfca solueión económica para cubrir rapid.amente J-as variaciones d.e potencia mas grandes. - d.uracLón relativamente grarrae de J.as máquinas. En principlo es posible d.lvfd.ir las instalacLones d.e bombeo en d.os grupos. EI primer tipo consiste en un circufto hid.ráulfco totelmente cerrad.o, sin apor* {üe produee ].a energfa d.e punta con *"Á68ñ%' "desecho" de noehe o d.e fin ¡d.e semana (rtg. 1]7). Este sistema a§egura el abasteieimÍento d.e rrs p""ia" áu-"*rga d.e una r*a servj.eio ur.y sea coilro turbinas que en bombeo, parand.o"oil;ri;á;ile y a $orfu, hasta varias veces por d.fa. Trabajand.o en intereonexión con eentrales tdrmicas cláslcas o centrares nr,¡clea reB que producen general-rnente energfa d.e base, mejora Ia eficiencia d.e1 sist§
m&.
una lnstalación cIásfea d.e este tipo en circuito cerrad.o es ra de vLand.en con nueve grupos d'e 100 l,Sl d.ei tipo convencional o sea con un motor-generad.or y ar euar ee 3c-op1a de un 1ad.o l-a turbl-na y d.e1 otro rad.o }a bomba, l,as instaLaciones de este tipo son reallzad.as preferentemente en 1as ceraonlae
- .Ó+ de d.e
}.os grand'eii centros d-e cons',;mo ccn el-
transnisión.
fin
d-e
reCucir aI r:fnino las pei*iaas
cbr¡iamen.te ajon es+.e fin u.na zona favcrabl-e que permita l_a cons tr:ucción econ.in-i-ca d.e los reeervorios superioz. e inferior ssÍCsmo que t"¡*: r{,as lctzaCas ce J-argo:'ed.uciCo. Con referencia a }a fig. I'rl, La eaf¿a bruta rLe la lurbinu al uismc¡ tiempc Ia aLtr.ra-*"rro*átrica Hg. La I*l"es-orrra bomba l-el"artta el 1T.. a§ua desde eL:'eservorio inferior o desrfe'.in rforhastí u¡ em eventu-al-¡re::ie a:'t.Íficial.rubieedo a u-r:.ü crote na6 arta, ae aánd.á ;-s"*;; l?lr*l ra nu.evafier.ite al ieser"Tf;.lic, infei,io:. a travds de .l-as t,;:.binas Ha¡7' 'truq bu"sc:ar
Las t:-::"L'inils el-a.D,lrar: sc"l anenle el- agu.a bcmbeedr d.ebidc a .que reservorio su lerÍcir d-e all"mer¡tae-i-dn no tiene ningu:: ot:'o aporte- a exeepeiónetd.e eventuateñ ]luvias - ce lc c-,u.e re;ihe cLe l-us ba¡cbss. Su vcl-,-,sen es qener'arl-mente redueid.o.
Los pe:'lcrlc,e o-e ;:i-tiza¡:i,in pueC*n:'ed."ricir;;e en í:i€rtos ea6Cs hasta A lrlt cuar 'iret:e?. -ccr d!:, -rt/-y ''in '+O d.g hC::a Va:"iar:-i
aiom]¿r
a,r
*-
^, ^ ^^ rá¡=:*"=l;,,';;;;;.;;ff.:f ;'Íi,.ilí,:j;H?;ilff,'3:T:r3;r:í:::r;".1"*;:: para
vaios
al:_,t;.e:züs
j
rt_:,:.
.Fl,!?tr-|'ic+ip*cj rl.e '¡e::t,::al ss c1e hr-rnlr:o cr;nsi ste en u-aa inslel-aeién ¿e acu:mr¿IeÍi1o* íjirt:j,r"¿r lá*__-*-Ej:c,lj.i.r1¿¡ _ a; ¡i.i,s¡ic ,,i.ig!-a !e un sisteiÍ:r d-e bcmh_-c en cireujTñál _
_,,
-*:*;;_]:__:ffi ffi ffiffi Eé-Es y su ur"*¡¡ü rai
H" c.bres
gene-
está dictada por Ia ubieaeién clel- ::ese::...,'crio dc aci¡aul-aei.dn natu_ .:'ai". nl hoinbeo en el-r.eui-t;o eei:rad.o d-ebe aC-ap'ü:rse a ias exigeneias men cicnad.crs ;¡ a menu-Co tiene Bé:,d.:"d.aF d.e ea::ga rel-ativamente j:qcortentes C.ebidas a la exj_sienci¡¡ d_e galez"Ías y tu-berfus nx-lF iarges.
Fíg" tl-f . -
Eep:"esent-:ncicín esquemilt;i-
ca de urr instaiccÍón
de
bcmbeo coa reeirc.uf-a+ión cle ag¡-:-t sin apcrte nai;,_:tuJ
Ei renclimiento totaL d.eL fu:reionamfento en circuito ce:'rad.o, conside radc separad,amente, será en este cl sc ::el-at,ivam.ente bajo. A pesar dA xcdo, tambien asi La acumuJ-aeión po bombeo puede ser interesante del pun to d.e vista económico puesto que- eá si r¿c ent:'an en ]lnea d.e cuenia l-ol gas-t,os d,e cc::strueción d.e las repre§as.
La eeonomÍa rj'e l-as in.stal¡r,:l-cnes rnixtas, por cr-^,n:3-:uenciardebe ser calcurada eoneiderand'oias como bloque 'rínico eon las ce:.-rrai=s. o.ue funeionan en paralero en la misffi? r"ed_. Si::ven a ¡ren,urLo para cc:I¡.] ei:: :l- l_l_enarLo anual de rios de alma.cenamier:.to natural sÍn eneal,go:s. ;=- *n+enimiento de reservo_ Ia frenlrann¡'¡ V hÉI¿(r' IU
ó
L
J,
h;rante los me-qes de ar..éni-cLa, eu-ando 1os :lcs r,m caudal- muy grande v por 1o tantc l"as eenlraies hidráu:ica;;;::e:- :_=:en :3:rerar toda su potá"t"r"ii"tr1 Iac'a, se utiliza ei scii:'ante:de er:ellgle-.==u .]=.e::" eL agu-a en lcs reservorios supeviores. Estc *¿end:dn prru J=--= :-::, --.:-,: capecld.ad. nruy grand.e y su
!
s
-
lña
-
vrjlumen d.eberií tenei' e1 cuen ta tanrbien el .aporte natu I ra1 d,el gg::a c1e li-u.vfa(e,) ,
(rie. 1t8).: Pcr 1o tanto el'caudel e1a¡ora¿o po{ las tffiIffiG'F es nniror d.el. caud-al
EEcoglaa
la
cald.a
bombea-
para
j.a
turbtna (F*) pue¿e Eer mayar de la áLtura manomáiri-
.:a^(Ug) Ce bombeo. La fÍg. IJ-U representa esquematicamente una instalaeión con ¿c3l_c3 igUaL a Ia prevalen cia de ia bo¡rba (fu Hs)
= áe y cilt eporte natr:ra} asiia (An ) oa). Al. eontrario las figs. 1}9 y 120 repre.sentan instala cioaes en Ias ci:al_es 1os
d"a
le primera (rig.ff!)
}a
'l.es
rü= rfB ,
a¿
Q.,'= Qu+
Qo
aB
Flg. 118.- Represent. d.e una insta]" eon .eafd.a igual a La altura d.e bombeo y eün aporte
d.e agua.
relativos a las turbf I nas son mayores d.e ios d.atss eorrespond.ientea a las 'bonb¡s. En
ee:itral d.e gene:.aeión y Ie instaia*idn de boubeo ástán Lrbiee.d.as en lugares d.istintos, pcr ejeqplo en valles
aC.yaeentes.
rls evid.ente que Ia rentablfi da,L
de Ínstalaciores parectdas-s
tanto mas grand.e cuahto loa)rcr es .la diferencla entre l"a caf d.a H* y Ia pre-'raLencia llg. -
Fig. 111.- Bepresent. d.e r.ina fnstal. con eentrales separad.as de bombeb y de Ca neraeidn.
Otro ejemplo economicamente Ínteresante es ef d.e Ia fÍg. I-20, dond.e turbinas y bou bas sé éncuentran en eI mfs
mo ed.ificio sin embargo IaE bombas deben levantar el_
agire solamente por Ia d.iferencia d.e nfvel entre Ios d.os reservorlos;se habla en este caso d.e r¡na instal_acirá sifdn. 9_r:¿pgs
binarics, ternafiosa
sog'iros, reversibles Las central-es d.e bombeo pre sentan varias pr:sibi1id.ad.eá i-
Fig, fzo.- Representae" d.e i.:na instalacién con bomba-slfón" La bomba debe superar solamente Ia d.lferencia
entre los niveles seivorios,
d.e
los
d.os
re
-¿óode realización en.lo que se rafier"e a }a d.i;pcsicián ae Las náquinas. En ia tabla15seha m¡rid.o ras,t.isposiciones mas emi:I-eac-a; d-e ''tcs gtrupos y taublen §us caracterlsticas :n Io o,u.e Ee refiere a los tienpos necesarios para Basar d.e un servicio a otrc. T,os yal-Cr:'es indicados perteneeen a instaLaeiones exÍs
f
.
Grupos cÉn -r,L*"bina y bomba ir--td.epend:i.enies, ccaectados rigÍd.auente to:'-generad-cr "
aI
mo
D;ranie el fr-'rcic':;ai,j erto sn brmbeo ia trrbina sigue girando en eL aire y \¡ieeversa gi:'a si:-r agua La hc¡:ba cu-3r¡,1o ia tr:rbina está en servicir: ; poz' esta vazár¡.:ada r¡ez que }a tuzbina arranca, se debe pre.rlamente vaeiar Ia *á.mrrva d.e la bon:ba. Pr¡r las párd^idas d.e """tifá"i8ñ-r* genera rjna c:ant,j"áad. d"e ca.Lay q-o.e obliga a erf:.i ar La máquina con agua. r:ue::a La eficieneia i:i es:r.r;.]./ c.^rbid-o a ie.s pá:.d.i-das ce r¡entilaeidn.
rr.
T:;::bina .¿cr¡e2\,a.i.2. .r-':p;ic.anea:e c3n ei mo'hcr y homba accionad.a por inter¡:ed.io d-r r.:-n e::..yalaje d.asa¡:c,p-l-a"nie{;r:ú;:'agit-e;, Con ;'e}ación a't ti.po I 'uiene.'Li1 venn;a.)a c.L* c*;i¡icrpia:;'ia b,r-¡mba ci*'ante e-1- servicio de generac1c,:1..
Fai'a el" *paso d.eL. se:',l¡i..ei,,o .d.e t,or.lbea ai d.e ge:-reraeión se proced.erá en mo dc d"islir.:.t,r-:, **g"k .-qi ¿a b,)jrd:e re pued.e (] rro Ée p'rleda vaciar -px.eviamenl' r-;e co-:
air= t:at'p;:i:rid.c.
En caso r:€igativc na;rr i;;-e parer eJ- g',-'.po. Pa:'.'a el paac c* gei-e::a:1ír.r a h.oübeo se pa:Ía e-'r, g:.upo fz'enan,i.o eleet:'iea tr:Eyiu.- f en fo.r.,¡¿ rápid,z.ji ia náo-uina ar:.t,es C.e acopiar Ia b,o:doa. T,a ef'i"cie::.;ia :1e-1. s,í¡tere- r:r- es ¡ras alt,a c"el ¡¡iste::ra r pcr no existir Ias pá::d--ri.d.as,Le ven+=i.1aej.,;n de ra bocba d.;:a.r:'l',e el servicio de genera : cidn "
ifl .
el- ff s;l-n eubaz'gc, eco. -lJre turbina aáisio:.r.ai accplad.a eon 1a bomba tar::.-nien fig. -r-2f,¡ para su a::ranqi¿e. §e nota ia ventaja d.e ia red.u-ceión d"el tienpc para pasa.r d.ei seÍ"vieio de gen.ez'aeió, uí ,"rr.ieio d.e bombec. Estan,lo l-a homl¡a a.l-a misf:.a veloeidad. rleJ- grupo se cierra el Como
(ver
embragr-ie.
IV'
La tt:rbÍna es acoplaC"a rtgid.amente can eI motor-generad.or mientras,'¿a 1^ bomha ee conecta ccn rur enbrague y a travez de r¿n convert,id.or d.e toque hidráulieo" Los tÍenpos de operaófdn, se red.ueen eonsid.erablemente r COn reración al tf.po rrr -en lo-que se reflere aI paso de generación a bou -
beo, 1r
Similar al- anterio¡. sin eribai"gr:, con un embrag:.ie tambien entre turbinas y mcto:'-generad.o:", .J.o qu.e e.¡j-ta eL vaeiec-o e,ln air.e ccmprimid.o d.er ec¡ui po y elimina l-as peírc.id.as d.e 'ventiraeió::." ios tierir_oos son iguales ,I
tipo
vr.
IV"
Sistema binaric eon tromba -t';i-r..bi-i:a Para e'] ai"ranque d.ej- ciefo d.e homre: te con ai:'e ecnp::imid"r:"
^/ el- ta.uaño del g-.upo a Segun arranqu.e cor.,: nci;r¡r s{ns,cn,o
¡reviamente vaciar eL rooe se p"i.ede poner en. marcrra
eon ::;=laci-OneEi ma§ er:mp1iead.aS ut¿
- Lol ,1 SposLclon cl_e_L grJpo
Tient¡o d.e operación en de n=o _de botr de n=o d.e gene acron
b,eo racidlf a genera a bombeol c10n t¡ombeo
I
80-ll0
50-70
il
60-90
a
genera TABLA
t2
90-t20
50-7CJ
90-120
360 -480
50-70 r20-180 ..1'r'A +
;
ilt
60-90
50-70
90-120 100-r30
ó0-90
40-50
80-il0
30-40
60-90
40-50
80-'n0
30-40
ó0- 1 00
90-na
240-360
ó0- r00
90- I 20
300 -480
C'+E IV
C,+E
VI
vll
I
vill
60-'r00
80-210
c't'E
60- t00
!=bomba, T=twbÍna, BT!bomba-turbina, convertid.or
arr"anqu.e
"
d-e r.oi"qüe¡
2r
0-390
90- r 20 r50-180
rx
54A-720
90-
I
80-360
I 20
MG= motor-generad.ar, C= E= embrague de engranajes, A = trirtlna d.e
-188zanda pc¿" ejexlplo conc al-imentaeidn la mie:na cent::aL.
de
vir,
a frecuen.cia :'ed-ueid.a otro grilpo
N
Grupo a conexidn r:fgid"a ccn ucto:: ad.icional de arranque ubÍcad.o eneima del afie:"na,Lcr*flc,tor "
N
5e i-.eeetÍta u::. tie,lg,o maj¡or para e} ar::anqu-e debid.o a las liinltar:Íones de l.a tcr:ien+-.e cie a;lratque.
V:II"
e] \'I sin erh*-^x}c 3,r,:i leei-t€ña -turbina (fO-ta $ ae U potencia del gy:j!a) pe::a eL a:r':'a::.q';= :á¡,:-Ca d-e ,la rnáquina en servicio d,e bombeo. Se nota fa ::eC--r;".;:1i:: i.:i l-*Lelrpo c1e puesta en marcha eon :'eJación al ti Como
vJ
L{.
vJ!.
ü:'¡;Fr; Ílcr. cc,r:..,'r.r:j..cic..,:
Cr:
to:'que y eich:agus.
Pa.ia s.err¡j-:ir..r so'ia.:"aC¡. :ie¡ e.3-t;=t:::e.c7cir ccno ,-.:r]:rpensatLor a:lncrcnc pal.a r':fe¡er'r:i,:rn.i,.. ¿: 1a y:=C-. Ifr: se neceei.+;e el- :¡aciado previo de Ia bo::ha. rú)-"-; é--=¿*t.::.. =c.
r
i > .:.=,
',',r-E-::,-'-'-'¡ !-.,ri!2,4_:.'-t¿';
l)ai .r--¿
/. 1pr,=--; r/!;:-.\l;-.
i.i.',^^ -,-:,_.-,)-
'-= ^a
4.rr^.-.¡ Jl .L(¿?:i.
N
I'ig.
)-21
.*'
te::na:.io con aecl:1ar¡.j-ento Ce engranaje y queña tu::bi.na d-e arranque.
Cir'upo pe
Las primeras u¡idad,es se í;onstr"Jyercn con grupos sepaz'ad"os mc+,or-bcmba y turbina-aitez"i:.ador; ¡i se r::*ei;;¡a 'la pequ.eña vent,aja d.e una buena eficienei.a d.e los grupos binarics Cehj-d-,: B que clrr:'ante el servieio de generaeión labomba se encuent'r"a pa.rad.a. ;¡ vl:ee1¡et:-"sa, esta eol-r:eión es z"elativamente cara porque se n.ecesitan d"cs ná,¡uinas eldct:.ir.;as separad.as y un espacio eonsid.erabl-e. [-lna redur.:ci.:n necesa:"ia. d.e1 eos'co y d-e las d.imensiones se obtiene reuniend.o la t"urbir:a 'y aa bcm.ba en uJ: 'J.r:ir:o gz"upc p*ccionado plr r-ul motor slncrono que
d.uranie el- servj-cÍo de g*n.era+idn t.:a.baja :o:ie aL+.ernad.or.
Los grupos d.e este tipo se enc'ü-¡:n'cz"a:: en ia d-jstcrpÍeién con eje vertical u ho :'izonta3- según las ::ieeesid.acles de l-a in;+,a aciin hi.d-ráulica. Pz'esentan la pE queña C"esventaja, pr.Lesto qu-e geDeral:rer:*,.e fa -r.;:rbir¡a y Ia bomba no son d"esaeá p1alo1es, d.e tenez'wn pér(^i.ri.a adÍ:icr:aL llci'ei kecho de que una d-e las d.os ní quinas nid,rár.¡J-i¡as gi:á r::n vz2la ;i.:l ::s:l:::-=i.
É
N
sP+
Yig. L22.-
Grupo t,ernario
vertical
d.e 55rO0O
L,l,l.
:J-8" -/L.f
Iig.
l-23
"
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G:'upc,, tel','na.,-".ii:;
dÉ L6 toü.,
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La solución ierr'avia tnd.icad.a es muy dlfi:náid.a (vez' fig. L2l.rt22eL23) "
mcto::-gene:a ¡.cr
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scl-u-ción nr.ry interesante, qu-e r*duce aún nas las dimensiones d.e}. grupcp re dueiendo tambien las pérd.id.aE per ventil lacidn en vacfo d.e una aáquina y ioa ees tos de Ia mi.sna: es la que preve un ryul'
0tra
I . -- _l L==--l
EÉtr ?u:'bina á 7F | 1-.,1 r q¿rgr-\rqu
1
de
ó
po alternad.or con turblna-bomba en una sóIa unidad., (ver la fig. 124) en lugar d.e La sol-ueión cIásica eon tr.:rbina y bcn ba separad-as.
La eeonononla que realiza en el- cosi,a ds1 eo-u-ipo eL.eearc,:ne eániea, aLean¿a quizas'n 25 fr. El gru.po debe ser generalmente r*
turbÍn.a
-bcrr.rDa
versible o Eea gira e::. u* sentÍd.o d.e rsl taeión euand.o trabaja eomo +.u.:rbina y ñn sentid.o opuestr: en servicÍo Ce bcs'be¡" Tamblen ia veloeiCad. es d.fetir.ta en lca dos easos. Eay que tcmar en scnefder& ción una pequeña red-ueeión C.ei. recd-fur-¡.er-¡ tc (1 ,/á en servicfo d.e t'..¡rhiaa :y ti.j$ pá ra eI moter-a-lternad.or de dos velocíd.ad"e6).
:).g" ': ?-+"- ii.np5 hina:io eorr ';,r::.-t j ::a -l:+l:.ba d e iy0 i',nI, 2BB m. / iur'i;'i
i-:¿: :l-e
ar.ranque
"
FÍS. ]25.-
Tu,.rbir,a-bcmba
semi-axiai d.e BO IvnI.
-LqzLa
L.u-rbii:¿ -b::,1-,;i.r prl.e,J.e
i1:
a^F,:ñ.'
s=r del- tpo *:dla'1 re\¡elleibi-e, ser¡.i - axial o axial. {ver r'igu:*=. )25 ¡ }-::e'); ye c+.»-
ra
e
,.? i,ñ.-,
spe
c
1¡añ
r:r-'
h'.a\
ia}rer':e
¡l--"
fun.cicnarnientcr coi']
renCi¡:i-c-n-i.:
náxi.nc
en
Ser-rieiO d.e t,C¡mba., agr.e t¡rF¡ , ¡¿L¿'- a
t5L:
ta=.Á11ii-\.,¡L r -Jl ju!'¡
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't'':'' D'7'c'): ¡ --r':¡"]- Tl:i
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jcrr:r l-a .ifisien,:i¡: c;ñ
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ilr,ra s-^:"i.e d.* ¡r,':r-,iilii:-ir¡s ca
.,-ñ -i.: - +;-.-:-,.
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:l1::l':i-; : i7 :* ¡Ur=,;i-:.i ef: -ir;rlii Cr., (:,;it';t':
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a.-ii:rs.'::i;i.:,
,1,: e-i §.c;Lc:: ,-.:i:,n ,:+.:'r, ái, q'ir-if:a :: i¡:--í,:ioad Ot.e:.
Sra:. r3oi;cl-Cta c .-,^.J::>L
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_ .jrt[r:e D.pJ y Z.eLt
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-vac].e ,
-?urbi
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-Apert
-A1:e::t
Lin rl"esa:"r"c;)-Ic :'lr.i;;v ,::r'i¡{ir.,a.}. cie¿,¿¡,:, h':.mta¡,-'li.',ili.:.:,,.. :,.-,i _:*-.-_:¡uídc pc:, }a:.s ¿ ^,,- ^-.. Yqe, d,ecl.eil " Li,)¿iT?].=' '\t'ier" :lr.i],t.[i,.-',r:r-i j,r_rcl.i*n. j:ii :a.:.-::.i.a-rg_:a:- : _::-:_ - :n e] :i:..is_l:o tid-,t sea r:Cttn trc,::it-5¡.ji: ! rli",lai :;',:i:;l .i^¡:,.:ls" tl'.¡.::i:ia :,1; .''... '_,- - ..: ::.: ::1¡ejlsil_,,le*.
Liii;L.D
' -i\:i-r:e .
-Var:i¿
- c? ''t
co:: áiabes especia.Les para el sevvieio de -bomber; y uria. §egr-lnda rued.a enchavetaia sobre eI mismo e-je paz'a la mareha como turbÍna" las ¿os rued.as tz'aba.jan ccn u:i espiral en común por 1o +;anto el agl.:-a a trar,'es de canal-es ad.ec:iaclos d.ebe ser desviad.a Ae t80c a] interior d.e Ia máquina ' a fin d.e ¡rrantener el nis:iic sentid.c d.e rotación en }os dos easos.
t.a n"íquina posee
,.:-na r:Lled.a
ias -r,r:rbinas-bombas axial-es, utiiizad.as para pequeñas caldas, sqn esensialgen -Le t,¿rbinas Kapian del tj.pá "b,Ji'-,o" equipaaás con álabes' móviLes " D;vaG te la marcha co¡ro bornba el- C-istribuidor frrnciona com.o dif,usor, enos':me e]-as-r,icid.ad. d.e servicio d,e l-as centrales C.e sapasand.o en tielryos muy cortos cr-e Ia marcha para genes"a*ián a bresregulación ]a narcha como bonbas, lnd.lcanos, e::, Ia fig. 128, un diagra.ma d.e l-as :raa:lj-g bras autc.uáticas y lcs tierg-ros rela-[ivos para arranque y'paraoLas de t:n gru"po"
pa¡" d-ar. ,¿r:a id.ea d.e ia
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: , -Vael 410"0 iloiribA
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CET.IT,fiÁLES TER]4ONLECTRTCAS
CAPT?ULÜ
Cr¡NTFúI¿ES
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-ir--:.binas
y por r:rctoz.es
Las más difund'ices Faj'a la Eene::oeián du i-.,ii:c1-,r:c:r-c1ac scn l-as cent:,al-es a vapo,. 'ra cond'ensi:cián", dichas ,:;i iro=q.,.e i:c c-csc¡?-ruar:. ,jireci:a:¡:entg el vapor sue ha realizarlo su traCa¡a, si:-^:c en un er;nd.en;adr.cr', en .La a,.¡risfe:,a i:n r;l_ cual se for rila li-n vacfo mu)¡ pl'oiiu.nciado qr.le au.itie:n.{:a r1r r,¡:::di-,:rirn.r,c cel cícfo. Las tu::binas :?;"#::?:"":::.,m¡-'a de üuu.ü qr.ie re:orÍ"e i;n',cictl,:', cer,::ac-or.eb;,o::i:iendo Ia ener
E'l lu8a¡'c1e emplazam"i en'bo de l-a eentre.l tJrr¡rica crebe eJ.egirse en consonancia del serT icio al- cua'i est-'í r:lEn casc de arii::entrli¿"-¿.'Lu 'lcs-binacla. grrr. indus* 'bria, será conveniente instalarla en l-as in¡¿ed.i¿rciones ile es,sa ú.]-iima, mientras se 1;rat,: d_e un suri:inis-b::o a toda ,-rr.a r"gÍ,í"-"""¿"i_ij-Jf[r" ,?:;, "t .,r. punto
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nlaino g1 ¿as-bo o1e -t:"aaspo::-Lc
rLer cci.r:bus.til:re (pcr consiguienproximÍdades de ,, prr"i,ro ,j-..: :ne:: o d-e r-a nina ) y e] d"e ra r-í nea dc dis'cribución en at'La i:eisiir: (1:o:, rc t.rnto, r; ;; pr¿"ri" ;.i: bLe a lcs grandcs centroe de cons*oojl
te, ei: les
? t¿i* r- - ..,. é¡ f¡tc:'licied de dÍ:lponer" d.rl g::;niin:s ^,,.". lla)rl fria.:¡icir-bo d_el coirdens¡rlor..
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cen'Liiiait es d-e a¿ua
para eI .n
El estudio detal-Iado de la 1:ec,rfa de Ja conr:r:rueci<ín do fas i".rbinas d,e vapor es objeto de ctros cl-ii-Qos, asl E"le noE.L.i:¡itDrcJrc; a consiri.uracÍones cle carác quu *,J re:lie::-.en especifica¡ente a l-as earacter.f;;;o" ;:rrf:":::ilr:::"rruativc ante torlo brerre:.toni:e ei csquci,la r.í¡;i.co yapor -i;;l:- de bipo de condeirsación pa:a genel:ej: ,:,r,.i".-r" -r {..-lc- Ce r,l¡s cent::a] '
Recorclamos
ilig"
d.el-
pe ñ^ t)É de
v 1o
f -i
; II
j
,t+
- Esquena d.e principio d.e una central- óe vapor: ''cratamien'co agua d.e reposición; 2, bonba extracelón condensad.or; l, preealentador; +, aepósitc y clesaread.or; ), bomba d.e alinien-Uación; 6, cald-era; 7, econornizad.or; 8) Lubos vuporizecLorüsj !, recal.cni:ad.cr; 10, precalentacior cle i:i_re; 1I rejilla; L2, -Liv-'bina; IJ, alternadori I4¡ condensad.or; l-5¡ eyeetor; T'Le. 129.
1,
16,
bor-nba e.gua
refrigereción.
EI vapor que sal-e de Ia caldera (en nuestro ejen-rpl-o a 116 atm. y r3BoC) entra en eI cuerpo d.e alta presidn d.e J.a trz'bina; esta puede ser d.eJ. tipo d.e "acción" ó d.e "reacción". Enla.de
accidn 1a
e:c--oansión
ad.iabática d.el vapor tiene lugar exeluslvamente en
los álabes deJ. d.fsiri-buid.or, estando }a energla frpuJ.sora d.e los áLabes d.e Ia turbina (rotor) bajo forma d.e energfa einética; en Ia de reacción Ia e:<¡:ansión se reparte entre los ál-abes fijos d.el. d.istribuid.or y J.os álabes móviles d.el. rotor, estando por 1o tanto Ia energfa impulsora en parte bajo forma d.e energfa cinú'uica y en parte bajo forma d.e presión.
hay razón algune para d.ar preferencia a uno u otro tipo d.e ruíquina. Unas ca sas construetoras (Eseher Wyss y Oerlikon en Suiza; Ia General Electric en USAJ d.esd.e su eomienzo lnan adoptado eI tipode acclón; otras aclopteron eI tipo mixto con prevalencLa de las hileres d.e aeción (MetropoJ-itan VÍckers .y English Elee tric); otras eI tipo mixto con preiralencia d.e hileras a reacción(Westinghor:se); Srown Boveri tiene por 1o cor¿ún }a primera hilera a aeción y eI resto a reae ción y aI fin unas (Parson§, Al1is Chal¡:ers) eI'bipo lntegralmente a reacción. Todas estaban convencid.as que eI tipo escogid.o por ellas iba a'd.ar la nejor efi cj.enc1a. Sln embargo, eI resultad.o ha sido que todas han progresad"o paralelamen I.tro
*a
:i Ia salida d,e Ia prinera eta.oa d.e alta presión, el vepor vuelve a Ia cal-d.era pcra recal-enterse otra vez a Ia temperatr-¡re inicial pero e rrna presión inferior. Despueís de recorrer los cllerpos de ned.ia y baja presión, pasa a travás clel cond.ensad.or donde eed.e toilo eI cal-or c1e concleqsaeidn. En esie aparato, reina u.n vacfo muy eleva,lo (por ejer:pIo r¡.Ot+ ttes/"r2 a ru1 g61L ae vaefo) y una teinpera'cr-:ra de unos 2a-25oC; e} vapor "orr*spondientes en contaeto con 1as pared.es d.e los tubos recorricLos para agua frla - conclensa eediendo a} agua de refrigera cÍón casi tod.o el- ealor qu.e contenla aI entrar en esta cámara
-196por i.ina bomba, eI agua ,l,e co¡:d.e::saci"{¡::asa a -r,ravés cie una serle de precalentad.ores d.e baja presión aumentand.o su eniálpla g:.acias al calor obtenido por extraceiones de vapor en puntos oportunos d.e ra trrbina. Este proced.i miento se hace notoriamente para ar:mentar el rend.imiento d.eI ciclo po"q1r" seaproveeha con este fÍn una cantid.ad. de calor que c1e otro modo r" p**a*rÍu *" gran parte transfiriénd.ose al agua de refrigefación d.el- eond.ensa.d.or. Tl'¡,!l ^AÁ^ .Lü]p'ii.L§ac.a
*^.^
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L^---r--
siguiend-o su reeo*ido, eI_agua calÍente (ya tiene u,::os roo-ro5oc) entra en un recipiente qpe tiene fu:rción d.e pulnón de-la instalación entregando agua en perlodos d'e aumento de cargu y u]-*""en¿inclola un t"" momentos de d.isminurción1os d.e la po'úencia del grLlpo,
Antes de entrer al d.cpósi-bo, sin embargo, el fluiao circulante ha recibid.o un aporie de agua d-estilad.a tratada para compensar l-as inevitables p¡rgas y pó;: -y d.id.as d'er circui'co; además el agua ha sido áesaeread-a olorturnamenté cán rá áyud'a de mu''y calien'üe con eI fin c"ie evi-Lar que el or,Íg"*o contenido pued.a d.a -vapor ñar mds aclelante los tubos de la cal-ciera
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necesida,Les ins-Lant,áneas d-eI gÍ"upc, una homba cie al-imentación Ínpulsa de agua hacfa l-a ca]-d"era'a través de ot:.os precalenj;adores Ar interior de la caldera se encuentran econcmizado::es para el celentaroiento p:'evio d.e1 agua hasta zoa y 30ooc u'ciLizand-o l-os gases que van hacia Ia chimenea; a continuaeión eI f1uÍd.o pasa por Ios tubos vaporizad.ores y los tubos recalentadores d.el vapcr. Según
eI
-
caud-ai- requericlo (c1c alta presión).
T¡
Esta última interesante operacidn, heeira eon eI cbje'r.o de mejcrar el- rendimien'bo d.el ciclo, consiste en recarentar er vapor sin auuentar su pr"uiórr; forma se aleja }a temperatL,ra d.e condensaci
F1 bL
las meneionadas, entre l-as ins'c,al-aciones más i.npc,z'tantes d.e una cen de vapor recordamos:
Ad'e¡rás de
tral
E1^eircrrrit?
d.e
enlr].aml"ento.
refrfgeraclón
Las instalaeiones para
que pued.e ser muy
el tratamiento tlel
colplejo si
agua de aporte y
eomprend.e
torres
Ia preparaeión
t d.e
d.eI
l'{ás ad'elante, especificaremos l-as caraeterfstÍcas pr.ineipal-es d.e estas instalaciones; ¡rencionanos sin embargo ';¡;;i;" prineipios l-os d.eL ciclo-primeramente de vapor segrín los diagrarnas prátticos d"e Banl
ci
clo teórico de Carnot. a-
. uJtlmo, l:epresentado en }a fig" 1lo, nos cla 1a paui:a;oa.ra l1egar a la máxi ; ma transformación d.e ra energfa .uidri"""ur, .rr*r¿f, i,"ur.,ii;:- -- -
.Ejsi,e
.
Sabemos qrle
eI cielo de Carnot está cc'i:s"r,ituidor,
entropfa, por d.os isotermas
CD
en un diagrama temperatura y r'iB y dos ad-iab:í*,ici; BC y DA.
I
Fi.¿
Su rend.iliiento resulta:
T.*n^ -.l
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(Tt --
-
't -/l
c7 -
d-ond.e:
temperatllra absoluta del rnanan- = tial d.e cal-or (cald.era ).
T1
ternperatura absoluta del- manan- = tial- frlo (condensador).
TZ En
fa fase
CD (iso'uerma) se introd.uce
eI caLor con forrnacÍón d.e vapor . ( "i se trata d.e una máquina de esi;e tipo)
y e:pansÍón siernpre a temperatura eorrs tan'ce; d.espués en Ia fase DA (adiabáI tica) se transforma l-a energla gra cies a uJra e)q)ansión sin intercambi o cie calor con e} exterior; en la terce ra fase AB (isoterrna) se extrae et eá 1or compri¡¿iend-o eL miemo tiempo ei fluid.o; po;' úJ-timo se cc,ltrprime ei mis roo a l-o largo de una adÍabática ( SCT sin interca¡tbio de ealo:' con el exte-^{ ^¿ ¿UJ
fi8. 13O.- Ciclo iie Carnot.
o
La energla mecánica útit esta representad.a por eI área d.e] reetángu1o ABCD y la relacicín entre ABCD y AIBICD represenia eI rend.irniento del- eie¡o id.eal d-e Curr,o¡
t'l'-' I - -'I2 -\ \ O /
Carnot pued.e realizarse solo con -i:emperatr:ras bajas ya orue para tem peratu:"as nuy eleriiuas 1& corry,'csicín ad.:.abjtica Il-egarfa a presiones d"euasia d.d EJ.
eiclo
d.e
D
r3
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Lr!
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t,
L:
\! ml
+1
Tl
F:l.rj" t3l-.- Cicl-o de Ericson.
-s
Fie. 132.- Diagraura
d.e Rankine.
- */loatJ -
artas; por esta razán es más convenierrt.e,
:ir'í1";::"jí:-.
co¡io eiclc id.ear, referiz,se al_ cicrc 111) que "subsriiru.ve dos iseba¡.as a :.as aos adiab;l;;rr-;*r-'.'l']
El cielo práetlco, util-izad.o en l-os cál-euJ-os de .].as raáquinas _térmicas, es
[email protected]:.agr;mad.eF.ankine(v*rfig'1]2)ópore}d.iagramad.e Ir{ol1ier (ver fig. I33). En e1 primero d'e estos d'iagramas, parg náquinas accionadas por vapor
satu¡o, eI
-
adÍabática l!A1 cor:'espondiente ai bo¡rbeo d.el" agua d.e eondensación.
-
isobara A1B co:'respon.die.nte a l-a calefac:iónd.el agua ae turo ) .
*
isst'erna BC co*espcnd.ient,e a la vaporizaciin
-
ad.iabát:.ea cF co:,r=espcnd.iente a
-
isoteru.a FA correspónd-iente a
Ia
Ia
más
fi a T2(vapor sa *
d.e,- agr:a.
e>pan;icín d-er vapcr en
ra turbina.
ecnd-er:.saciin deJ- va¡:or"
El- rendimiento teórico térr¡rico d.ad.,: por.La relacidn ent,e elca* 1or transfor"mad.o en trabajo y *idsin_pérd.id.as)., caror ent.:,aá.c eri..r-a tr:rblna, re.qu.r_ta:
n= fi;
i,
I' I
l:
AAiBCF,
eAi ECe
E1 triángulo A/'B representa Ia pcí:"did.a d.e por con respeeto aI eielc ideai de Carnot. renri.l"mientc de.l- ciclo teórÍco d.e va Para turbinas accionadas por vap,3r ree¿rer¿tad-o el ftufcl0,. despuds d.e llegar al fr u.,rr*rrtá ¿"-i.,ryeratura d* T2 u T3; a continuación r..a ad.ia'r:ática DE (e>ryansidn en ra tu:.bina) y po, fin r-a iso terma EA correspondiente a la eond*"ro"iór, á": EL rendimi,ento está clado po::
""po=.
Ia
:,e1ación:
ár'ea MIBCDE
;--area aAiBCDd e,
cual- es mrís elevad.o q,Lle en
eI eicLo
con oai,el s;__.-ir::: cuanto:
FCDE \ ¿ -^- { _¿ sq sUlJ(t área
Ataó
^
í:=r-::_:.-: ;;:= =
=-_.- :_
]:
Con eL fin d.e aumentar aún rnás :.=- _:::==..) para unidad.es de po'i;encia, se ha ido util-izando rL¡> *:^-ll::::.,= sran ur_J_-: : ::::::: j:_:::-_amientos, y a feggnefa ./ c10n. -
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presión vapor en (,
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r)l-lgz'ü,r.ii d.e Ea,,.rj;ir.É, ¿jpj,icad-o itl r:icl.o a i.;g+i'cl:e:-t rí:: ca:r:. 5 sengrfa.§.
La primere operación consisi:e, como ¡rl ]nenci3n.,jcl-, rlrr'tci:i ol']iterL1,e, en xecal-,Jniar e1 '""apor - que ya hr trabajadc en 1a prirrterü pül,ir_) cl.e l-i:. t,u:.bina recorriendo La td.iabática DG - a 1c largo oe l-s Ísobara GII, pars d¡srués dejarlo expanrJer en l-a adiabática Hf . Comparanclo l-as dreas, se noti qu<: el r"end.irnieli'Lc es::ís el-evaitc que en e1 ci c10 a simp)-e recalcn'baniento lcrque;
ArEA EGHI r_--
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d.GI{h
\;-
área AAIBCDE á:.ea aAIEC}1
con 450 oc de tenperatura de sobre:'ecal-en'.a*i=::-::, menor consLuno especlfico d.e vapc,r pued.e a-'l:.::-:::
,..;resión de ]50
. ¿,¡/r.
Kgfcm?,
ál af
-
201- -
E] cícl-o a r,::gencr;ción, 'ii :i:c :lrbión a e:l-traceión üe v¿ripor, consis-be en eale n* ffi@ci5n:].cl¿]ca1¿erapormec.Íod.er,aporiteri-¡aci.od.e]-a.tu:'* ¡-.ina ;-Lu!:aniÍ, sL,, f:s¿ d.e c.::e;.¡3![rt, de naneru qr," se utj.liza con ei ¡ra/ili,lro r.rJiri:ieni:o las ealorft:s d.e ccn,-lersoción pnra ;"reeJLer:';:lr eL al3ua d"e alirn¿n'L¡ción, üon es''t¿ ciclLo-el vapor e::'lz'tli].o sl¿i;ie la l-fnea rle c:.,piinsj-ón qdiabát¿ca hast.a eI pu: io "L" * aonc¿ sú sfec'L-,u¿r iii e;;t,z'acc:Lón - y ijlas irCelcntc J-a llnca j.sobara Livf, pl ::rlc-l.a |.t.i',yB, crt l-¿,: qL'.í- s€ sul;s-ir:ce eI calor, y pcr Í'in l-a llnr,a iso-bÚrnica cLe /r_
CCill:i-lSl C.LC3
lt,j_L .
11 r'trd-'i m:iento:tcl ciclc :; l:e¡:neracióii Ccpe;:le C.e Ii" ean'cid.¿:d" C,::.,.r¡o-T cjrítrafd.q ci¿ l-a, 'ceq:urat,;r; fin';,'l ccl a3i;.i pr.ecalen'caCa X üe't n/u:ero ii,,, sengrf:ls, cocn']a fi-;r:-i:: f3l+ ot:" r'.-:presenir'¿n ciclo ¿-: regúaer¿rcioii con cinco
;l#={tir::
I1 C-i[g::r:i:iti d.e i,!oi,r--i-c::¡
r,ü1,]T,-tÉcnt;j.o en ]i fi;,.rr.:133 (cntropl: - cnielpfa) us ri.tple¿;;dD co:,unner:.[,: üD. crír:.r'l;o,.-,;:riei'ce enconirar f:íci]-rnente fos l,al-cres Ce l-a en,* i.;,lp:lar áei'"'apc:: ¿. La et-':,'t'-,-'.:, ].,: l-¿'br:rbinu, la c"'ld-t teórica y l-a calau úfir u,,,
¡.:*sidrr lr tci;i¡ei";,i'i;r-*'"a:Laicial ciel r¡i;itor, üe fu prcsión cj-c d.esca.j:Éa (.¡r':t':; :i-i vr:lo) y de Ia. hune.C.;d. c1e-L vipor a la ,i.esci.tüá.
fr-rn,:j.ón C-': l-ii
ir¡l [i]-
c:c:rácns¿lc'l-cz'
En la fii¡. 135 se ind.ice en u:i üia Brairla los ualores d"e li: en';a*piT Cel vapo:' e Ia en'crad-a cle -r a t'"yl-.i na osf como l-a cald.a teó::ice ct-e r:ñ 'ualpla por una preqión. o-e rlesca;.gE igu:aI a O.O4 xgf ct,:,Z (-racfo ig¡uiri-a g6i') V eI rend,imien¡o +.edriec cn
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De este d-iagrarna se clesprr:nüer qu.c;
f . EI rencl-imienio teó::ico es lcgi eamen'üe rnás bajc clue e} correl
o.4
ponrJ.iente
8oo
Yoo
Fig.
o.S
aI cielo d.e Caz.no'i.-
Pcr ejemplo por vapor a IOO Ñ¿fcwzY 5rool (= 8z3"lt) con
loo
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- / Én-üalplal
/aLCl- ;¿rlür, cqtcu -bcó¡'ice d.c eirti:3-pfr, r'"nC:Lrri.:n'¿c teririco .
temperatu:'a d.e desearga d.e I5oC (= ZBSot<) resul-tarfa en
teorla para el ciclo 823-
288
Be3
miontr¿l.s el. renclillii,en-Lo'beórico se6ún 35o
e} cicl-o
d"e
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d.e Carno'i::
0,6\5
Rankine üs:
I
^ ^^ o.Lt3¿
Ept,o g>-ttiea ,;la l-a tr:nCengi:¡ cle los ciclos modernos a reg,i-neraciÓn y sobrere c¿?Iqnt,ar:ilfen'bc en eccrc!.:se :¡,ás ¿i -La forina del ciclo teórico d.¡: C:rrnot
- ¿ll¿
-
2' La enLal-pla der- '¡epor: disminuye.con ef au:ien-i;o ce p:'esión, mientras que a igualdad d|-gresr2 ', rur*r.iu ru temperr'r*¡, y pcr r-o tanto rica de enteipía. Es,¿o e>:plica la tenáencia rn ar,:;entar :-a la caíd.a teó teñer;i;_ á;i vapor hcst-,a fcs rlmites peinitiaos pcr :.--r*ri"t.;i;-;; i]" *u.t"r"s" La eficiencia de 1as turbinas rlepcade cLe l.as pé':"cidas interna§, : gBS y de l-as péz.CÍclas a _Ie d-escartla"
d.e
las fu-
Er ren'linien-Lo e-fer:'i;ivc del- ci.cro se obtier¿e multipaicand.c el rendimient,o teórico pcr 1a eficienci.c d.e r..,: tu:bina, i.o significa que L",, si ra turbi na tiene une ef iciei:cia d,tl Bjfto, ccn ¡ ci d.at,os .rnteiio:,es ¿\r-. ur ¡r"Jsirltará --" s>r-r un reñ j.ri¿ dini,nt,o cfecri;c ce o. 85 :r ,:. : a.ij:-
Si se qr-ti'ere eI ¡endir::ie:;to ei'ec'¡ivlr de i;ail:¿i iii biplic:r-' tet,e
úL',1,.i:ii¡
:-nst.:] acián, hal¡r.á que :i:ul i:j-f.ra pc:r e.i ::(1ti"j,:r.i-litt_,i: il¿r 1¡1 ¡.1 1ri¡:,r¡ tcr: 1;': s';r"'{::i;l
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Con un cicl-o n rc¿enúr¿ción ej- r,¡n.d.i.lrLi.er:rr'j:,¡ Fur:rir: _i:e:r rtás ej.,r:t¡oclc como re ,sul-'[e d.e ]-::s fi.¡iu-rüs 136 y I37 iupcrrien,:-,-- ,;-r -¡'aclo d.or. ,Jtn neros de i0, l'4,,1 y p:.esicne; d.el- 9Br,L en ef conrlensa_ ¿-r.t;pos ^Ptra tlencres que iOO Kg/caiz, lcs valcr¡¡s ir;üi.-:ad_:s par'a J-cs cali;ljt-ra,s Ce:.nicisl-es vapcr Cebcr-r sef,, auflen _ taclos en un ?/o T,e.ete 5,ilc.
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Coirsr:rc
e.spe
cffico
para ins-halecirin sin
t: ,:.ró. i-JI.- Uonstjuno espeblfÍco pa:'e instalacicín con h sangrfas.
-203_ Fg]-alee !érs:ico y laLance de. l-a energla
utilizables
Es fnteresante notar qtle en Ia práetica es posibl.e usar dos siste$ao distin tos para eonfeeeLonar balances d.e J-os cLeJ.oe d.e J.aa eeatraLes d.e ,vapor; §e p'ü.e de Lraeer baLanees térulcoo de las salid.as de energfa (eoneid.erada áe áatego? rf& "bo', (energfa qu{miea eontenfd.a en. el- eombustible o seá eategor 0r). tos resr:ltad.os sotl sf.milare§, pero no id.entLeos; en partferrLar d.ifLeren ¡ureho en Ia Loealiza ef6n y en la entid.ad. d.e Las varias saLf.d.as d"e ].a energfa utiliaable eon rela? cfén a ]-ae sa].idas d.e]" eaLor.
A eontinuaefdn se da una eouparaeión d.e Los d.os tlpos d.e balaaees para po d.e 32O M{ a eombustible lfqutdo poder eaLorlfico sr4>erior de L0rl+00 y poCer eal-orffleo inferior ¿e grTOó keal-fkg. Bal¿nce társtec
BaL.anee d.e
Sg¿i,,fus de caL¿'-rr en:
Dfsetnucldn
l,a energfa u!$].lzabl-s
d.e 3.a
energfa utllfzabLe en: ,/,
- Por vapor en los humos 5,28 - For eelor senalbLe en ehfgerlea 6"0A - For rad.f.aei.oueg 0"35 - Por pro,luctos ineombustos fotaL generador vapor il.,60 - En ¡urbog?t'¿lpo CI.8CI l¡?.OO - ffi eonaensador - Clreufto regener.y a3"luento O.AO - En eelryfelos fnternos _L.60 turbogrqro total 6L.AO Eend.fpieatos térmteos
a) Ca1.aera (referid.o aL pod.er calorfftco superfor) b) $fftogrupo (aI neto d.e los serv" lnternos)
- En proceso de eombustldn - Por vapor d.e agr¡a - Pcr d.escarga d.e humos - For rad.Laef.ones en caldera - Por Lntereamblos té¿mfeüs en eaLd.era - E¡ turbo alternad.or - Por fnversibfltdad. transf,offiraciones d.e estaCo en turl¡5"na - En cen§.ensador - Por fntereambfo támico en eir er"rlto regeneratfvo - Por energla serv. inlernos fotaJ.
25,28 L"6? O,l+5
0.35 22"52
o.90 h.80 7."92
1.BB L.?O 61-.'f3.
}a energfa utlLfrab*e ¡Í at 4)9_:_-6t.Ta - ¡s 39,¿6
Ren4intentos en 88.40 38.80
o,975
=
7o
tg.9T5 es e1 factor gue relacLona eI va d.eL poder eal-orff,leo er.perfor dei combustible y ii.: energla correspoad.f.ea-
l-or
te utiLlzab}e).
'ilír-X
CAPITULC cu'l¡p¿q.on¡s l--t¡ y;rpon
( c¡r¡¡N,¡,s J_
La Eenereción rlC:f irtpol' :reccsa::io a l¿ 1:'"i;:biria se :?ai:za en ca]"¿eres iie .i¡.a::ios -bipos; ill concepto antiguro il-,:'l ar'rrn:,rc11-.rnc:i J-¿:,l¿Lii. cixe se, ci.efa neceserÍo, con obje t,o .le Lo-rar r-;r¿r. :Luaccn.anientn if,., irz¡¡;y c¿,"i:'dz cl* hacri.i.-: f,renL* a ios arjrÁln-Uos irirprevistos dr pc,t,an¿iarse j-a *r.rl, :;-i-.j-t,uício la ia,:a rl,e fab::i;ar eel-d-eras ági-le; cnn poca &5u.a cj-rer;l¿irrl-e r:n los r-,ubc,s y ce,vrrjr:s de alr¿.anzay su. ré*Íir,*n cn Ltr -tielrpo mu;¡ bre'ue, p}od.ucienu-o asl z'.ípi.-ta',n*n'l:e l.¿. eai:.-Liri.':á d-i: vapr¡r nrrcÉserto a ta.-iurbi Y1 Cl
La r:'i¡ai¡o::ac1c,n_djri a.gl-lg ,g* ,:fe;'l:i:? iit lrtiii.¡lui",'r.i'¡,r,i.ú ;l¿ -i:t-,L,oe -;r:5:o:,i2a,1():"..es clis p,:eEiñs@:rT.irrrarunEIT¡:: },ar'í.i: ,,.*.rl;j.i:ai,: -q lj. €-rt ¡;::Lr: i¡,cJ-ina.ic;) c* inc,A.., qr*-**tdn expues'bos., i-o r,'.d;,pc,si.ble, al¡ r.aciiac:ií;: rLir.'.lci:a iii.¡ ia i-.auiá; ,u-iu-.á;;r;: badc qur l-e tl'ansr¡iSió;r d*l r:af,--,¡. S:e ,.,f;i:-ii¡., ._-rj .Íu::¿1.ya: -i-,¿.T,,i...2 tr,Clr :-5d.i¿ciZrr. Las ealderas consti-ruid.as ri.e es'i,: r¡r¡cl-o s* iiaiuri ;.e pa."**á*s i:1:an-r:e1^l-arl,as d-r tubos, po:: estar los -i:r-'-l¡*s rLjlüi:.rjl¡;l,lcs a '!;.r 'jer:l.r: A;-T;6eTacTEF",,j_iEIl?T,rlT.a v r:t_!¿" r{L,')"
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Acle¡:ds d.el ccrlce¡t';c ctr:-e J-a c-,;a1:c;recii¡i c.,,t i,s ecr-hÍv.a en, los .d.;\:ca,,o,tie -,.r*en el fue.'.o!| se l:a consrat,:.ro.o J.a jlpoii-.aricia ,.j-e -l_a ::ai.j¿ci,,j¡-r C_e J-os rja_€es L.u¡aino_sos., Ia ¡rtisrna qu.e arjrlen,¡¿: c;cri ei. prccÍuc,tc de-l- etlle_q,tr:, 1::.,:iricd-:ic cle ios Éases alr*d.eclcr ,j.e los tubos )¡ d.-.1- pcr, cÍ.errtc Ce _l_os Lrasils -.,;i¡-i,,:,.lir,ir:r-,s {CC2 i- ip:,Cj, Lzt te:nLr:n cia ::;rod-erna c.-- l_as crlii-i:ras ,1e parrcl-es ai:ant.aL.l¿r,l-as d.r: ;Li-nis pcrr: .l.o tantc, "o-f,.jspús*1. d.* ios la 'l,e uran'{,ener -]-oi¡ ::ris¡:ics glr3af'ecicic; ccn e-l fin cir: ¿ri::l.en-L¡¡.:- .:-lgases que 1os r_:ircunian.
Err 1o que se
ti [j,
¡"efier* a vo,Iu:::.er: de .l.a :ár:rera ris cc:r¡.L,us+-,ióii *e nt:.?§sarjc fija:: su_s quETl: Lcs gases no exced.a el_ *li1::r?"*: *:^,:u"e::a L:'.:irii;e o.e 1,,35c.,1: per'¿i ilr sotffiffiffi]os tubos. se ha abancicnad.c pcr'l-r:'banto ei. coneepic ani;iguc ¡l"e la "car^a prcnedr,io,een Kgs. c1e vapor pro'J-ucido po, ,r2 y t,anbiáa Ic de Ia "cal,¿a l;rír¿rj-ca elepec{flca,, d.ad.a Las calcrlas ctesarrotladas por er- eorñusti¡r- r=r;{-¡i a*,-*á"*r*-;;-;;;"*ti;;; ñ; hora (variable ent-,re l-20?o0o ,y 2ao¡OoO Caj-/iir3/n eri eL, cei:r-:,le r¿u.el:ar y-*n -ore ZCo2oo0 y "rr¡á" 25OtOAo CaL/n3fn pa:ra.
ca.lceras ccn eorobi:stibJ-e l-íqi:-id.o.
refie::i: al- fer:.dmeno il-c l-a ',esccf,-i-ficalión',, enl:end.id.o co¡:o d.epósi-to escorias sobre¡ las -¡:'artes r,rE:-báIice§, *,s ¿,.¡j.ct-ente que en e1 easo ,Le calderas con parerdes apan'bal-lacl¡rs rl^r: -bubos y eomb*-:'bihl-*.: lfc-ult c,s é gaseosos no En l-o qu.e se
peligrcso
d.e
se pro'lr:cen incon',¡enj-er.¡.tes de e;-ce"t-,ipo; y:ie:i'Lras.¿r;r et1 uI caeo d-e ccmbustibles sóIi¿os es nece§arir: emplear cj.*r'i;as l.rterLÍd.eB especiaj:,rerr-ie ¡i ias escorias t1e nen una ba ja telq:s.atu.ra d.e vÍscosio.ad. c:"Íl;ic¿. En l-o qde se :'efiere a l.a poter:¡:j.g l¿n.itar.,i¿:.r d5l galor es proporcionar affin;rÍo.:e;
entras la
a
ón c1e ccn escorias
.i,i:.r.::_sl..,;."
i:
,_i-.,
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:. ü.e n.'üa
e '-ra.wLé
el il.esax'rollo COI:r5ffi;:ni,stnas, si se que
.i.,:,
d-e ba.'le. visirc§ ea, $o sw)erar Con ear-c,cnes pulverizadcs, a]- eon+"¿.a2.Ío¡ ap:=+veehar:elo la uayr:r 'i:ur'bulencia C-el- airc y J.a ua;r'r:: slpe;.ficie -,, fas pared.es apantaJ-J-ad.a s., se pued.e al-c¿inzaz" ]:x-s 6ao tcns/hora d.L .r:lpcir.,
las
BO
tcnfhora.
-2^5-
1_r
L!,8.- Ci,liic::": i:r-r,i iri,j'i.iii;;jt '..i:...j: t.i.-,1- i. i; rj-,; tubos. Si ,:O [... ,:;i: -1.'.. .;t.-:i.,; itr::'.,,;ji:., -lt.: Rca;', oir.: 'bU.-L.Og pii¡]., . ü:lj)1'r'C:.1-.i]::, r,iir:.i:i,il .-i-,-:] :.¿i-:-'r J .jJ". t:1;,,1:. 1,jn-¡liliiul:1,-bO ú,..:jr::..1)O.:' CO:r .ir".:..i ú'...:t;I ull:.,J íJu uil..f.:i6,,::t ;:: .I;.. Chl;iün.:,:i.i . En -'l-OS ¡¡'.1.;r..-11¡g §(; .1',jrlOg.::.1 L.lS üSCtI.il,.§.
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-! .La Ir.. -l-40 se rüpree¡:nia u'.aa calclera con dos cá¡r:iras o.e eombuls'Li-ón gegeia-= quie 'r.raba jan en paralr:}o y prcd.uce. 630 tons/hora.
El- cesarrollo de l-as for'¡rag y principios cle funcionamiento de 'ras ca1d,e::.as, ai abanilonar l-a brímera f'.:nción al los drend.es cilind-ros colectores pa3a acu:nul-ación d.el- aóu'a y c1el vapor que tienen - entre otras cosas - l-a d.esyentaja de un elei'ad.fsj-lio cos'co, ha d.:rd.o o:'igen a l-a creación de los generaclores ce vapcr r1e} tlpo mencionad.o y pared-es apantal-l-edas de 'oubos fabricaclos poz' Backoclc !tril eo:;, Erci'rn Boveri, l,IAItr eic. cuya potencia puede aacanzar tas LróOO tansf horaT -bambián Ex:'-s-i'en celcier¿,s i,iono-bubul-ares de tipo Benson y de tipo Suüzer. úii;irnas., sin cuerpos cirlndricos y con parecles i;otalmente apantali;á;;; Es-r,as ;;ü; constii;uid.as por un únic,: tubo largo de 6OO e tr5OO mts., clispuesto en" la cárra r'a oLe combus'bicín y cividi,-lo en tres zonas, de preealentamien,¿o del ,ar*r, d; -* porízacLór: y de recal-cn,camier:io del vapor. Án.1.:"t;: J-a se.rr.::rd.a y 'Le:.cer"a ?erts c:liste un separad,cr de agu.a d.e f'r:ncicnai¡iie-.r:,Lo cortinuc quo sü cprovech; pljrrl sep.srar las sal-es concentradas.
eI agua es ir::pulsad-a cort'cinuaraente por bombas que garar.+-,Lzan c-lrculacidn suficiente pat"a evitar peligrosos recalentamientos y queüradu ras.Ce l-cs tubcs. Err t,el-es eal_deres 'u¡-i:a
Sisterx.as de conbu.stlón" tri --, - J -- --a-L r.'i.r;L-I' i{1. ¡¡¡r,r4 s r \a,
-
cal-orlfico infez'ior
il-e l-os cornbusiibl-cs rnás usados es de unos TriAA C¿"il iignito y-Bróoó-c'il7 Kg para combustibl-es ii _.,..{-:^^ .- ccr,*rbust,ib_Les 9k¿u-¡-,) ) 6a seosos . ¿r¡,\
c¿irb-ón
yrSoc c+/xg pura
Para lcs car"banes d.c'tainaño;ne,Liano empleaclos en unidad.es hasr,a go tons.f hc:"_ C.c va1:cr se pued"e utj-lizar el- iréi;odo cle quemarl-os sobre rejilras o ce puiveria r.r'! ¡. es reducido, o sÍ se emplea !^ :1 ianlaño ir.cjt+.acLcn puedc efectuarse :
en unidades d.e gran poteneia,
Ia ari-
1' po.r'debajo ce las escor:ias dond,e enrpieza a d,estilar; con oporturos rnovi rnienlos d"e fas rejillas su.be a Ie super.ficie cokizánaose /queuránaose. puccle cargar hasta cios mill_ones d.e Calfnz
2. por eneima
por hora
Ser
d.e J-as eeco:rtas; sistema apto para combustibles gon gran
contenido d.e materias volátiIes. Carga poiilf*: un nrÍIlóa Cal/# por hora. 3 " por alinentación eruzad.a pr.oyectando el- carbón en estra+.os d.e d.iferente es llesor con mé'cod_os particrrlrrá". Carga posible: hasta d.os mfllones Cal/ rF pcr hora
Si el carbón se eiaplea puJ-verizado, hay que red.ucÍrlo previamente en polvo finlsir¿o l:til-izando mol-inos d.e varios tipos que funcionan por aplas-bamientcr ó
por impacio"
A 1:esar rLe ser nás caros, cntre los, más er¿plead.os en Amérfca son Ios que fi:n cicnan eon bol_¿:s de acerc segrln el prlncipio de aplastamiento pcrque garantizaquLza^§ una Írayor finl,ra ,3e poirrc.
Los e',lropec,s, raás a mcnliCc, erplean l-os mol_inos a fuerza centrlfuga ccn u:artÍ*
-20EEnI lios
oscil.an'ces qi;e lanzan : r3]:-üLl.e c tcn .
eI
carbón
contra
paredes rnuy d.was
provocand-o
su
general:nenie qu.e eL 7C/o cle l-os grar'lcs 'Len¿a un aiámeiro inferior a 9:-:',lig* b/L00 dc nrn. EI polvo es amastrado hacia l-a cáim::a de co¡rbustión por rrn flu ;c i1.e aire en cantidad va::iabLe entr.e 0.3 y O.T K;./rJ-d;';r".-Ua aire es pre_
t¿ll-en'!::rdo.
hl c.r::bin mofido y bien ssco se ir:yecta cn ]a c¿irr,:::a üc cor,rous"Lión. por rnuc¡io cit' qi.lr-tn*clores 3speciales a ilrbuler:cia que ¿atan'cizan une mezcle pe::fecta ccrf
eS+.ab-le. UO ip,,:CZ".i-,aa-i(l f-al:gyeejT,J:r d.ÍSp.,.r3it.ivO pari '.:,iii-,::,i.: 1-'¿s Cel::'-zes :rrl.-,r:s.qrje ifeg,.len a -'l-¡ cl:i:nenea. Se earp]-ean SiS-ter¡¿s .j-s ,: :i- r:-tr.:lr i¡ s,i- s tcma s e1s c'ú-;:o státi- co s .
::
COm'Ltu:.S-i-,:l-ón l",lt.iir
e.} proceso l:uy cosicsc.,J.¡ pu.li.er.Ízaciríl: finul ¡r al ;'r-risr,,,ro .Liem;oc ro,3u ::i.r: *i frnóiri.:no d.e -l-t; escorificaeión, i. e s,;án Cifundien¿á torr¡ié" cal_d.eras co;i ';i1;r-:g1.i'd: cicl-ón" (ftg. t)+1) en Ias cuales czistc r...::I:re_hogar d-ond.e e1 carbón. - -;; -il.¡:.:,-;.i...:r.:¿; rLo ijj:.L piezes jnu]¡ peq¡u.eñas, prjic no p-uJ-v.:r.izacá, e s intr:ocu.cido ;r; i,"i_c.rr:i:'1,,: r.l:o.ri.rriento roLe;cicúaL Í se querl.r.a pc::d-ien.d-o ¿L gCch de su:.s cenizas cu{e ,,;* r,:;tvaen general-nen-.F,* ¡ri-ei:l;:'as se encLle::i'i:'g:.: l;cj-¡v'f¡: ¿l esi;.3clo J_fciuio"o. i;;; 'l ,r - .: . c,..c --,r -- ¡ .¡ I caaa::a ?rincipal qu.c purede sei. d.e oimeneiones nás rcCueicias i".;;.]."..t:7: :r:: fun ct;,.r '--nc c¿t.rare nc-::nal). -? -;ilr l:'::'
Si :;
Lau dev comb
lido
volu
D+ I r finura cie l-a moliendi:r depende Ia du:'ación de l-a combu-stión qu.*: lógicarnen-i¡ Ccbe sor ÍnferÍor al tie:mpo c1e'ur¿ínsito de l-os gases en fa cá¡rara ("2 á t,5 segi'mdc) así como Ia -bel'¿:c'ra'[r:ra de inf]-¿r¡iiciiín y J-a can'Lid.ail d-e::esj-ri-u,.os.
,.,.7.;'.i:': J: L'..}a
taei
t:1¡i-t,¿:.1"
ijin coirbr_le-,cir:}: lfquid.o (¡:etrótec i:rccalcir:tac1c a !0-10OoC) sr: emplean 'cipi: a,¡,oniz-u,cl-or con aire col:r l/ajlcl' c1,;.e nebu,Jiza el- eorrl:us-bib'i e :l:'il * :i. Li-'1.:rrcir¡ lrucho sul c or,rlr¡-lstió¡r . i_:ri¿r
r¡,-r,::.rii.,iit:rc:s cleL.
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fig.
1)+1.- Cu.l-de::a con hcgar de.ciel-ón
Iac
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na d. para
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*
"r!
En 3.a fig. 141a se d.a u.na represen tación esquemática simplifiead.a d.6 la eombustión a "eÍclán'n,
\',)
--
a.
ai.z:e
i ¿'e
;* ; ltL:.c].;i:'i,)
primario
si
La ubicación d.e Ios quemadores pue de varÍar mucho segün eI tipo d.6 combustible, gaseoso, lfquid.o o só lfd.o, Ia finura d.e Ia moIlend.a, ef
7'
¡'r:
l:¡"':
i¡ta -
.i.t-t :t: r-;i-iIOOLI
volumen y las caracterlstieas de la cár¡ara de combustión, etc,
En Ia fig. 141b se representa al.gu na d.e las dlsposiciones ad.optad"aspara generadores de 5OO t/h"
Ia fig.
eseo.r:ia
Ia ubiea ción d.e J.os quernadores sobre d.oE paredes de Ia cámara d.e eo¡lbusti,in y Ia distrtbucÍón del calor absor* bid.o en las varias zortas d"e la mis ma cár¡ara o En
141c se indiea
ffiffi ffiffi ffiffi
Fig. 141a,-
Fig.
"
Co:nqbustidn
ait:É i,-nl:riario
a eic}5n"
UbfcaeÍén d.e los queuador*s y distrib. d.el calor en Ia eáma ra rle eo¡rhustlón.
*, .l.i,s quemadores en cald.e d-e 5OO t,fh con distintos combus? diversos sistemas d.e extracción d.e las
Fig. 141b"* tibtes y
Il+Ic
§
tJbieacién
ras
escorias
" ) queroa,:..o:'."+s solarnente en Ia pared. frontal b) rlrL.::r,.ad.'-¡-x'e!i L'l.rr ciclén ci d) ,*i f ) d.istir,¿as u1iÍea*i'¿nes ,l"e r¡remad.ores
a
pB..ra ila.J"ll.e:'¿ts {::c::;, cámaras geinel,as d.e *r:mbu.s *
g) hJ
tión"
qu-eu,;icloc"es desd.e
qlreruad"r:z'es
arritra
"
in*Iinados hacia ahajo soianter:r,te
srlhre 1.á pared
frnntal"
-210-
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CAPTTULC
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AGUA DE ¿III'ffi{TACIOIII
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CTIRACÍER"ISTICAS
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IFJITA}.Ifffi{TCS
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.lu::f ezB " *
C/
¿ts c¡:;racterfsticas rn¡ís impor-r,entes CeL ague util .izad-a. en las centra -. d.:;'i'air)ci: es s'r-t du::Ézer d.ufiniC-a por eI ccntelnido en aalee d"e eaicic y lrag*
i-'r-,.g:1¿"1
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r-."j rl
,:--,.:-trl,ro ür'Lip,os
r'-,*.:
p::incipal-es d.c subatan,ciaÉ clon'Lam,inantes ecn -l-os siguientes:
) - Sales incru-stantes.
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:;ulfi'ios dc caLgj.,:
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cáirbonn-bo ácio-o ,:le cal-ci,: Ca(HCCa
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d-e na6nt:s'ic f,r€(SCt).
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y ce raagnesio (tvtgCl2). :;
- .az , rlE }lat il:CfUÉ-iantgS. -
(ar
ca:ri:ona-bo só,1ico (tta2CO3)
Lrt"l;I]
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.
^ 51.1-r
),
su.Lfa'co só,iico (tfa2SO4). tr
ce.-
S02 en su-s rrarias formas. G::uBc
D) *
EJ
,a
Ga.ses.-
(J:
pt
cxlgeno (c2), arül.LrÍdo carbónico (cofit nit:'ágeno (II2).
L¡s saLers de calcio y magnesic d"el- Grupo A) son las que ":onstituyen L.a dt:yeza dll a€iue y.se d-enorrinan Íncrustantes poz'que pued.ern preeipitar d.anclc¡ lugaz'a d.e prísi-tcs d* d.istinta consisbencia. Tr;¡toi,,in l-a r-:l-rir.
sllice
qalcio y
depósitos incrrustan¡es riluy pe-1-i,.groscs en ccrrlbina r; i ón n¿:iEt1üsio; ad"er'rrds pu.ed"e d-e1:,:si-ial,se so.ia como "GeJ-" d.e sll-ice. :for'¡ra?
B) en ]a práctica no pued.en *iei:-i,encl:te altas pilra d.ar lugar a ci.epósiios.
i-,¡;s sa-les d.úl Grupo
z-i-c,trnar corrcentraciones
sufi-
Lo "s' 1" tgrr]?o"u]'t d.el egr.1a, que se pu,ede eli¡ii-ria:: fáci-'l¡ren-h,e hacicín,ioIa her '.ri:r., i¡s .1a ,r-t.e seipr:(;:§ent¿i cuianilc e] llo'"tii¡ contientt earhonatos ácid-os d-e cai ri:,,í rrrf.íj.r'.riisi.o. llir'r'iernd.o,:.1 z:gu.a 1a.s s,:l== -=: cLe:eonpcnen ecn fo¡'mación cr-;
Pt;
ic f.
iJC
1á.
!U
-211. /ent:ii,ricLo carbonico y d.el carbonato por decant.a:ión,
relativo soluble y por
l-o
tanio
sÉ:perable
ia que se rnide cuando eI agua contiene todas ?iT*@c1oratos,si1Ícatos)q..,unosepued.ene1iminarpor. l-_LL cr-on
Le "dureza permanentett es
'lec
.
La d-ureza se mid.e en grar}os frenceses, en grad-os aremanes o en "ppm"
por riii-lón)
(
paz'tes
coi,',o CaSO3.
Tncrustzcicnes. Scn:nuy peligrcsrrs si se foi'¡nan aI interior de los tubos; clisminuryen Ia sec ej.dn l-ibre y aislan iémilcamente en forma parcial la superficie interna o.e1 -bu bo asl qu:.e este no pued.e transrnitir eficazr;ten'r,e eI calor aI fLufdo (agua, -ra lpcrr) ccn'3eniio y lfe6a I ciüerlarse.
El
t:rat.amj.ento preventivo del- agua r3e aporte 'ciende a eliminar f,od.as ias sul:s* taneias qt-le pued.en pro\rocsr incrustaciones; sin embargo este proeeso no d.a una garantÍa absoiuia y pcr 1o'¿anto se d.ebeneliminar las iitpu.::ezas resid.uales aI interÍor rnismo cle 1a caldera con eI empleo de reactivos quÍrnicos adecuaCos.
prini.:i'e
l-a form¡ición cie incrustaciones es que la solubil-idad. d.e d-is¡rinuye ai aumeffi ? formar asji c.-ie justarrerrte al interior .o.epósii;os de l-os tubos vaporizaclores - d.onde e-s mayor--fá l:empr:rai-r.¡ra - se separen Los sóIid.cs de ealcio y magnesio cristal-izánd.ose so L.u
t:s
cer-r.Ee cir':
sale,? qrre ''¿iel:rle+
l:L'e -i.as pa::cdes.
I1
i.ra'Le.mien-bo "inteirio" Ce1 agr-la (,rer r-a.ís aCel-ante) Lrata d.e elininar l-a du::e* za::esi'1::.al- con eI eiapieo r1e fosfatos dc sooio (tr:-sóaieo, d,isóOico, rnoncsdCicci q,;s re¿ccionan con l-as sales d.e cal_cio d-anclo }ugar a fosfato t¡'icálcico en f or:i:i: incoherente. Para qrls l-a reacción se ef ectue eI agua d,ebe iener' lm ,'pjí',
;u.3:eric::'
z 9.5.
Corr:osiones
del hierrc. -
P-r'incipaLnen-l,e son clebidas
geno,
a Ia aeción
d.e soluciones
ácidas y básicas y aI o:{-
Ei prirner efecto constituye i.ln fenómeno electrolltico. RecorCamos que sÍ e! laua es pura, se presenta parcialmen-be ionizad.a y que Ja relación (U+) (On-)'.\/ (it2o) es constan'üe par[t una cieterininad-a temperatu:"a; 1o misrno prro 'proci-u.ct,c¡ de Ia concen-Lración d.e gremos Íones "*"*d" (rf) (ou-), riiro cuyo valor i:or ' ut la -14'tb a lBoC. Pu':eto q,.re los iones H+ y OH-.se encuentran pges-en'i:es en iguai nuír,re:,:c, l-a conccnr;r:ación rLri l-os ionus, iridrógeno es de fO :7,0I y se oefine como "p;{,, eL co logarritmo d-ü la concentracj-ón de los iones H que resulta por 1o tanto igr:al á 7"o1
"
Sin entrar en los _ileta}les, .se puud.e ¡:encionar que 'i,e d.e sol-u"ciones áciaus ó ¡ás:.ees es nuJ-o si e} pE r¿d-ucicro si es-ba ccmprend,ico err-tre l-os valores B y
l,* qo:.?rr.ó" po"
"f""to ".l
el ataque d,el- irieruo ri.e pa,:. tlel agr:á vale p.76 y *= ir*f ]o has,ca rl .
tambidn se relaciona con un fenórneno elec-
* 2t2 .1;rolf'¡,icc porqLlc si hay he'r;ercgeneiclect e:r el- teno:: i'c a-:-'3iro c-isu.ertc en el ün con-blcto con l-es pa::ed.es c1e i:os tubos, se fcr¡ta';n e'lernento d.e pila c;u yo pc-Lc i:ego.tivo (eI hierro C-el- tubo) es afectado. El,fenóncno se irrod^i:ce p,z'§ fere::r'i"':rn¡ii-Le +n les paredcrs Ce l-c¡s eccnornizaclores crloi'lüc, pcz'efec-r,c del- au:ién'bo ii-e i.;:,'lemperatr:ra cle} sgiu, sc l-ibera el oxlgeno..lisu:cl,bc en aquella. para d.isr¡rirr::ir cs'be pciÍ-cro se cui¡h t¿u-e e1 tenor d.e o:cfgeno no supere los O.O2 cn3 *,or Licrc ¿r c1üc ¿:1 ¡:riei:ro'ficíjpcl el pH sea suficiun-ur:ilcn'i,e elevad.o. aglr-e
El-'i;:rcrr j-cno¿n-'no pc-1-isroso cruÉ se pu.edc pt"oduci.r en L.a c¿l-Le:'e es cI al:l:a§ * Con cs'ba i:alabra se dufine eI L::anspor[,., rl* J-as gotas de agr-:a clule-Iñffi. g. cn'[r:ll cn el rec¿:len-bador ju:n'r.c con e]- vapclr. Si e1 tterrasl;i:ett es excesÍvr.¡.
''l i i ^ ..-,. ^..-.,. no logr:in ttyg?oiürge y 1.1-eg,:n has-Le -'l-a-t-i:r"bÍna (5oJ_pcs Cc agu., ) con Bi'L',.iL' pcl i¡ro paru i; rnisma . Ei- f ciiónirno pur:c1c se:r i:::ovocado pox. Lr-n.i ü.rrcürj-';;,: ccrc en-t:'ución ¡lcal-ir:s ci:. l-a cal-.Jcru,." .:i uariucir;nus :-cpe::,r,inas c; f .. c , .r*., c r-L§ üui,.ib
':
r:t! )
-: ,.i Lr.u
"i.rLr.e
.,, ;.:.-.:':1 '-i,; : Ur:ir J.-n:iSi:.,iO tl-sv-.:.;LC, u-t.:.
r.i _:.,r¡r-.e =-i ;::¿';L+;-:''-jr,;rL-;: ¡1.,u:r-Lc cotl fa§ 30-ias u" ,**r, se a-t:.j:ás'ü::an sel-gs ilisuc*l-+,es tue ;:);,-:1,-ri -1.1.-,¿l;:: u c]-epcsi-¡ü?se ün I;:s 1:eleias d-c t:r t'.:rbina ó ¿n. l_es vál .¡lll-as. 11¡:
S-l-.ia si'ir.l¿li:ió:r ito \rs g]"r.i-v-ü, ;e logla üj-scl-v'cr J-os oLel:ósi'bcs lavnndo lil1,:¿rbinü i-'ci rrlr;l1,.;.ú üe '''il: n.-zcl¿'lu u6ua y',¡!pcr in¡,'ec-ter:l-a r¡ier:il'as-1 a'l,r-rrbinii gi:'a I ii;.¡ -;1t,r i,-,:]cci,L;rci- (ZOC-3OO
r,p,:i,,)
Fr¡p:::ili:j.ón !§i
i:Gua cle rpcr
bc .
(-
i
,
f J i
-
I
Ccu ¡:i
f''i'in clü i:vi-'i;a::, o rcüulcir2 Ios fcncíuenos ::tencj-onaclcs d^e co:.rosión, in c:t'i-rsLl:'.:idn y arrasiz'c, uJ- agua óLu dcbe sa-bisfaee:' cieí.';es ecnClicionr: s
.t. '-Lt)
!-
ii:
\)
"por're
L! .
:', [iul-':,c:iuoejer]pio:rr¿.nciontrllos qLte si e] eiclo se.: cfectu-u [i Llne presiin hD"-;iD i?1-¡c1t- y Lelnperi,rti.:ril üu Il6O-rCOoC, eI agua cle a1:oz.tc Cebe se:" por lG :rr',q 1..: *: i .'ri r.,--j-,'. -uu-
I S
o:e
jr.ci-
! .i ,:i
ñrr-¿¡'o-. yÁt v a.) .
Depuración.
'1
O
Con.LcniLlo -iol,¡.iI cic sól-ic1os:
4 ppr.
Sll-t cc:
O,O) pp¡n.
Uli].¿l¿nO:
C.OO) ppm.
'r'lH.
óD9
Para ])-eg¿ir a valorqs satisfsc-uorios, el quürlas cl-¿ísicos que incluyen tres fases:
I
n-,
l-.
Depuración.
2.
Destilución.
3,
Desgasado.
agr:.a
bruta
Lr
Ii !j
I D
3"
-
J-a) tra'cei¡ j.en'üo a Ia CaI y Scda cáus,;ica. .1-b) t::a-Iarriienio eon fosfaics. lc) -bra'l,altienbo con Zcol-ita.
)r
- D1?. -
EI pri¡:er uiiodo, e pesar o-:::,I d.c 2"5U^"
cLe
ser económico, es len'bo y i.eja una d.-ureza resi -
seg'L;nd.c metod,o, u.sad-o eomo adLitivo de otros proeesos, red.uce la d.ureza reei d.ual- y iiene la ventaja, en este easo, d.e erqplearse d.irectamenb e en Ia calCerá d.cn.de se forrran fangos no aCf:erentes.
Ei
E} +.ratamiento con zeolita es eI nás eficaz para reclucir eI rnlnimo l-a
d.ureza
r¿c-L cBud.
Las zeclitas pueclen ser básicas ó ácid"as; sin embargo se eqplean preferen'L,emen -Ic tas pri,reres que, sobre soporbe de rcsines, obsorben 1as sales d.e ea1eiE presen-L,cs eir e)- agua eedicndo en cambio sodio.
Las zeoll[as basicas se regeneran por nledio d.e solulciones d.e c]oruro d.e sod-io ( tar::niÉn se puecie e::rpl-eur agi-:.a d.e mar f ilirada ) . EJ. resul-r,ad.o es agua cie Cr*.e zt.J^ l"Llt trcD. sin eribargo, d.e IlaIiCOl y exisie ad.e¡rás el peligro de az'ras'r,re C,I síl.ic,e . ¡.lI proceso es simp"le, rápido y no necesita personal. -
',=
)
j-)üSr:,l-_LCClOn.
-
Es nr: p::oced.i.miento tdrmico caracteríz¿do por r.tna gran pureza C.el- pz"oducto Jr ccal-a' ,:e.1¿:t,iv¿r¡.en-L;e elev¿clo. llo recluiere uayores e>pJ-icaeiones; se recuerd-a q"ue el- prcced.imiento d.ebe eíectuarse con ml:cho cuiciaclo para evita:' a.rrast::.e d.e ,¡ pai:i,ict-:1a:.s scJidas junto con el- -vapor producido y quü se acostu:nbra inelu-s,ivo "1.ü\'aÍ"' eI vapor, antes de u''cilizarlo, empleando agua bruta u otro vapor mu.y
:)
-r!_s63
jjge.-
,,r*r;r, ue *urar y cestÍl-ar el
ag-ua, cu-and.o p::ác'bicamen-be ya no ócntiene surl:sten,:ias sifid.as d.isuel-Las (raenos d.e I ppm) i, -Lampoco sífice (menos d.e O.O5 ppri:) es necesario e]Írlinar los gases de los cr-:.ales está satwad.a, principal:nen 't¿ el oxígeno y eI arüfdritLo carbónico. E1 primero se encontraba ya en ef egua bruba clcndre habla ai:'e disuelto, mien'üras e1 segundo se hebla formad.o por la disocieción d.e l-os carbonü'cos en el- clestil-ador. l,rabos gases son corrosi.,.os ¡¡ deben ser eliminad.os an'bes que puedan ingresar a Il c¿Id-er¿l. D¿biCo a gue tsinl¡ién en eI agua que proviene deI cond.ensad.cr está j:rcsen'¡le aire, se apt"ovecha para'oratar las aos aguas aI mismo t'iempo ün utl epr:rato especial llamado "clesgasad.or'r. Se basa sobre principios flsico-qufrnicos:
1. a haja p:'esión parcial d.e l-a solución, por Ia Iey de IIenry se facifita separación de los gases d-isueltos. 2.
l-aminando
3.
agitand.o eI agu"a se eviia re formaeión d.e capas y bolsas donde se t,a Ia eliminacÍón áel- caso.
i+.
¡'ianteniend.o
la
el agu:a y d.iv'ic1iénCol-a en gotas, se ecorta eI canrlno d,e} gas hacfa Ia superficie d.c l-a solución raciti-uanrlo su separación.
disue].ios.
li:
[enrpe::a';ura :lcved.a se ,l-isminuye
]a
d.ificul-
solul-rilid.ad. d.e ]os gases
-2L4E.t-.Jesgasificad_oi:, clivid.id_o en v.arias cárnaz,as, .ra pri¡:era c1e La cual fun cicn= c31:o LLl] condensedor e'uncsfáricc, hicc 1;rab*;;i :n "cont::acoi-riürrt,e ,,el agua que llega cleL d.es-r,i1ador y e} flujo d-e vapcr proveniente de uJla sar:.g:"la c1e l-a turbina', Se realizan 1as cuat::c fu:.ciones arrib,a mencic,rrad.as y e] agu.a d.esgasificacla pu.ed.e pasar a un reseLvcnio d.e aL¡racenamiento.
Ei cO2 cs más ¿lricit a el-Í¡rinar porque se ioniza fácilmenie; sir. eubargo, cier'cas cofflicicnes d.el agua (por e;empio pH la¡á y ieinperatu._ ra alta) se logre separarLo. ¡irun'ceniend-o
Trata.mien'so d-eI agua d.e arimentación
y
d.eI agua d.e apcrrte al-
interio:
de La
i::.i,=pend.i¿nt¿mcnted.elgpurÜzad.e1ogua.i.eapor,ce¡L@e} ere con eI fln cte i:r¿.,n-tener su.s ¡utenffi c Se :;56¡ Soo-a
::eaet,.i vcs
:¿í,-ls
tice:
7¡r'P¡la:.
srf, ri'-i
li
írC
nrr¡:e ''i :, .,
-.
SCTC.iCO:
.
.,¡.{r'nl
..^.o,
Y.e!¿¡¡¿¿e.Je.
inbroclllcid-a como soh,ció;r d,liu.ld-a rlára
tre 10.5 y LL.
ri1.r.i:i'L.iner u-n
in-brod-l:cid-os bejo fcr-¡ia cie sclucioncs d-il-uúias -o:::¿r eiir.ri nar 1 ;¡ d,:vyaz'd l:(rsicl.u: r pre .:ipi-i;Jrlc"g. ¿ cc:rc fcsfi.-,:,¡s i:rrrcll heren-bes. Se mantiene Llr. ii:rceso cte fosfatcr: ,i-e 20_30 pp¡¡. en so}-:ción para ,rliniii:ar t":te.za; d.e oxlgear.; es opo:,tr:no ¡:en'¿eaer u:r escaso Ce su_lfitc ác !_]f,r par,*_rs po, u:ttdri. cn sc-'l-ució-n para mante;ncr l-a alc¿:-'l ini-d-¿rc has-ba u,-:. pii=g - p .
Ido se iLebe exagerar con la p:.esencia de e¡,.:ni.acc corlprctire'ber l-as pa::trs ert cobre d.e] ci:,t:uiio. Hid.z'aeina
¡
!H cn-
'a:"a
N2H¡.i en sur¡stituición C-eL ar:toniaco eon l_a venteja )¡ presentar acción cleso:lidante: 1',t2H¡¡{-
AZ= II}*ZHZO
no
d.e
.,,
i ;.
Fig. ltl-r1""" Vista
en perspectiva de Lln
lenercido:: rle vapor par"a que ilar J-Ígnif,a. Se ncta las -
tuberfas d.e .l+ oe los B c,ue* .:ii.rlores, A}+,ura del ¿enera üor cl.e vapcr ¿üB mts. En Lá p.:rrte posterior }os filtr:oe elec'c::ostáticos y ).r-r r:hime*
_zta^ CAPTTLlLO
XXXI
gi
E"i;
n1 ACCE§ORIOS DE LAS CENTFAI,ES DE V}.PIIR ULr
ltlt
Bom]¡as de
alinentación. -
't-.".
r:!,-
Ent,re los mucb.os accesorios -presentes en Lula central t,éz.raica (vent;i-ladores., re g.ull'ar]ores, inst-:alaciones para eombu-stibIe, etc.) nos 1Ímita.:emcs a mencicna7 laE bcmbas d-e al-imentacÍc{n po:'serz q:.Lzás, Ics órganos ¡:Js inf*rtan-t,es i]e uj:Ja cenl'r'a] I :eipresent'ar verd.ad.ez'amente e.l !?coÍaz,in" áel ;i*t-c rd'imic.c d.el .;L181 d'eptirid.e l.a reguJariclad. rl.e m.areha d.el ecnjuntc calrLez'a tr.:.bina pr-e:a.lentad-o res .- d-es;a e::eado r.
ios d-iferentes paises imponen general:aente que r-,e ir.¡.stal-c:n ccs d as para cad-a grupo ccn el firr de garantizar fa cont,ir:ui.dac1 d.el- servf,eic' Año---: atz'ás ,se l'ecc:uendaha preveer tañ¡idin u,::.a bcuba de afi¡ten¡r*,i,iir-r*"plad:l cron 'fi]a iu,rbina d"e vapo:' rl.e contrapresién para }raee:. f:'ente un §-iven t'::aj- ::c-l-apso ri"e ra rr:d erdctrica; sin *rhu*go,. en r..a aetr:ra]_id.ac,asa lrefie:e a:Jme-rttar la ccnfiabiliclaC,fe l-a yed. d-e .*",ri*íou internos d-e Ie'**rtrui-i-J";: '¡eer atl.emás lr-na gran resesri-a en ia potencia d.e l-as boubas.
T.\
T2
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LaE nc;r:las ile
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l-, -1,
If,
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Desrl-e el} pr"pi1'3 cle vista ccnstru,:;tiln se tz.ata casi sierpre d.e máqu"inas del- íi^ pc 1ent'rffugo a.varias etapas p:"errj";-bas parr- f.;:aciona:: eon altes y a),tíaima a presione;, a:on te:urperatu-z:a clel agua mr:y superior a Lcs :-OOoC. problena.§ eede fuerza ce,=trírug^ (lo u* ofri¿á ,t* il;;;-;;,A; .r-.:,r:.i:*.u,:^:*:r**,ieidad, !v L:cr:r'r-x Tr.eLJriU .['.p.m. d-* regr-rlación d.e vefoái,L"d., *t*. d.ebei sej- re.,:elta e. por los fab::j-cantes. ),
La potencia de las bombas puede alcanzar haata eL D-l/o d-e l-a pot"encia de1 g::usignifica también pf,'eveex., pera .su aecj.ona::úento., *itor*= d.e arta l?.^13..?rr* tensi-on y a rnenuclo de mil_es de kilor.¿atios.
Otros p::oblemas que se estud.ian para asegu-z"ar el- funcionamiento impecable de l-as bornbas y u-na laz'ga dr¡racÍón de las riu*"", son L.os::elatÍvos a Ia forma ción de lrapor al -Ínterior d.e 6u euerpo; peligro que ce presenta cu.and.o 1a ,re* sión c'e espiración dismi-nuye por d.ebajo áer varoi d.e fa tur."iór, a* vapor co rrespondiente a 1a telperatura deI agr-ia y euand.c l-a bo¡rba raarcha *o rr*iÁ.-En efee'L'o.r -Por insufieiente artrira del tanque d.eldesaeread,s. ó poz, insufieien* cia der diámetro de ras tube:'fas de aspiraái;";-;" puede fo:mar vapcr en su in t'erior; eI mismo efecto es debiclo ai aumento excesivo ce t a terope::atr;-2"o. d_eT agu"a poz'las fuertes péz'd"id-as de carga al interior d-elcs:.cdetes si la cireulaci'dn d'ei agu.a e§ e§casa por carga red.l;.cid.a d.e1 gr.upc; se r:uede obviar este in conveniente haciendo recrir"eril-ar uma par'te d"ei ag,,ri d-:-."",,"r.Áá .. ,_ou rsbocster'? - de -h'aja veloeidad. y poca pr*"uiui"il - _3.ir el- Jace aspi::acidn bcmb§ de L,a bornba prin*ipal, lo qu'e peru.il:e mant,ener una pre--.ió: s':jiciente e,n s¡., ,[,über¡,'a de ent:'acla y al nlismo tÍerapo redueir Ia ec'¡a de ::-s-,alr.i¿" á.i inoq*u *,
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- i1'7 -
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y
regulacJ'-ón. -
C:b: señalar o,ue cn I¿rs.iroilrrir:ls centr¿Ies'Lórmicas.Le nediana y ¿:"and.e 1:ote:.tctn, r-:olt el fin Cc recluci:: eI costc d.e personal de oljeraeión y al misrno +,iem]:o p,rr,, garrn'Ll-,zr¡r un¿ buenu c¿iliú.lct ciel djercicio, arranquüs y pa:liirj-ur- r'ápid-us ;.úi-¡ ri-e l-r.ls r-:,nidades nás compliead.as que requioren una sucesión:'ig*rosa c-e r.aliobz'¿s e intér'r,'afos de'cirrirpo mury cortos y precisos, se ha automatizaáo l-a:la ;.oz'pi:rte d.e l-as op,:rr.:ciones elirniniind.o 1* Íntervención humana que pu:eda ir:tr6 Cucir errorcs peligrosos. tcdos fos caecs d.ond-e se i:u ai:licaJo eI con-brcl- automático y el- eje::cÍ c:lo us clir"igiclo por ult& corlpu-i;er,:1ora, se he lo6red-o consiclerables econc:."¿las ri.e con* i:,u;'iib] e y L!l¿: utilizi.ción c1c 1os grancles grupos 'Lérmicos en zonas d.e1 'Jiagranr¡-¿.,q Ái,-:" ^l:, r:l.onC,¡ hace al-gunos años i:'u:biera sid-o imposibl-e su empleo. ur
Lo; ,:o:ir;r'cl-c's
,1r: l-c.s ijr"irpos se l:acen ¿: d.ist¡ncia, desd.e u-na sala áe clmandc, ;r' esi i.i:j.Cri.) -.ol]-r,re ctras ccsas - 1a tei-npra'üuia üc ¡oC-os ]os cojine-r,es, el grad.: Cc ¡r-::':'za :/ fa jrrúsióir d.c1 hid.rógeno de enfriar¿icnto d.el alternad.cr., las a,:r,I¡e
rai:i:::rzs y las presicnes cn varios puntos dc'Ia turbina y de Io-s precalen'r;arloTC=) las vibraciones;r f¿ls di}¿ltaciones d.e1 cje ti.e 1a mác¿uina, e'tc.
.a*g.g@míscom-,inesÍnc1uyen]-adosificaciónd.c1combusl;in:.:,_iá@].ocid-ad.d'e}osventila.1oreS,e].ajusterje}atempe* r.¿lu:': Cci- zilpor" recal-ci:tado, el- r¡an-i;enimÍento del nivel correcto dei agua l-ii c:riiir,;:a, I; rcgulaciói: d"e la presión c1e Ias boinbas cle alimenLacián, e+"e"
C.e
o i::dic:r-bi.,'o, pr:trc d.a:: l:rrr icl-ee d.e }a cor:p1e;id-e.d- de la cader:a d.e reg:r;.cn una cen'l',ra] t.íruica, poCe:ecs h¿tcer presen'ue que Ia reg,-:.l-ee:-d;:. cie':.-lcoi:il--.us-rii:ic ¿lc';u.u irl ¡'ecibir l-l inilicaei-óu o.e un r¿¿rnós-baio insi;a]-ac]c en -la -tr:;ri:e::l¡,i rlu ,;r-oor qi:e inrli-ct')., po')? cjcnplo, r.r.n¿r Ci-sninución del- valcr d.e consigna; ü c'.rníiccl.lcnci.il de es'u,o si3 iluJ[cnt¿'r Ia v'e]-ociileei- d-e la rejitla del ca::bón, se .i3-r:cn Ír,is los inyeetores, so -poaen eventuaLmente en marcha otros molinos, /- ia vcloc:i-C.:cL d"e fos vcn'cilad.ores para g,entener ecrlstante o en u.nü nuese* -,'irí-ii r¡i: ,ropoL ción 1,: mozcl¿-r aire-combustible, se micle Ie caljrhd- cle J.os hu:nos y 6e varÍ,: -l-ernrbién, en ruiü c:Lerb¿r can'i,ic1iid., l-a velocid-ed del ventilador de ]a chimencti. ,ridtr:ds se varla Ll inclinaeión de l-os o-Llemadores pare adaptar Ia nueya c¿lniicl¿.:d de corrbustible con ]a temperaturg del -,/epor en ).os tubos recal-entadol'cs¡ .se d.cs'¿far: e¡.cntuai¡ten'Le ios hi-ynos cal-ien'bcs, e'ic, ii'ir{'',;u,-1
:1.[.c.loil.-:s
Ccnir.ensrrd.cres. 1r-: presión'e:risten'i;e a la,Jcsccr¿it Cre i-sr turbinu, üut:icn'ülr elpresión riisponib-Le p,:lra el trabajo cLcl v.npor en Io rlisrril porg'rte a la rilunor *Lircsión d-e d"cscrrüs correspondc urla. tc:iipera.tr-lril mJs baja y por io 'i;;n'r,o 'üei,pcr,r Ulra - entropfl c1e ]u f ig IJ2 :'esul t¡i 'ris "1 ¿ír'.'i'. "ú'ril" ¿n ,-:l- d.ingrr:ii;c
Sj- se clisriiii'rr-..yc sn,l-¿o r)-c .3',,r,-.1¿:i.',
Sc o-¡tiene .:l cfccLo lcquer:Llo provoc:,ircio l": r -:'ípiit.3 corxLensación 1cI vepor. a 1:.i s¿:lii1; d.e Il; tilL:'b:Ln,: por: ne.ti.o c)-e r:g'u'L:i f:'fu. 'S* vo}.rten se red.uce r,iuch.lsiiiio pris:;r:iio lil üs'úlüo líc¿uirJ-ü y se forlii; '¿,n vcclo que pueüi: alclnz¡i hast,-: eI oC. )6^9=7)\ oi cl- agui 1c cond-rr:sr-tció:r'l,iene una'Lerir,-o:rü-U''Jra de 20
-¿LA-
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¡p_los pr'i.ritcros condcnstciorts e l :.jrjrñ da
l:r
i:n.i,r,j r.-
;r ;:o::or1.;or ti;nc r,, c1-svc:Elr-ElE .,:s ;;r:c-oerís.¿ic:s favorabr-es de ;i: eicicl ce::r'rdc, d"ebid.o ñ qr.rc e-l vi:po: conclensL.,.Lc ¡¡ezciado eon ;i-;;;;";_ ;; Í'::iii:iie:rto, ee ¿íficil,r:.r.n,i= 1,r,:u.petabie pur:; *l- cÍ:fo -l ,- -: -! . --^... ,:! .-. ^ ¿-L urijl,l;r,i:.I Gü co:rtl-¿ns¡:cc::=s ric ::ie::l-.i :;u h.:. :-.r,...r.ri.cnacjo casi -. -a....i:i ;:or eorrgle.to ei:1o .,r' -..,. I ,::-l _a_a.:-^_ ar....n.:jr_^ ir.L:'t DJ a'ui j-ir'ij ü¿ j-llc'i;ri-.j. '¡.lu il,; i.:,rir¿;l-'rr:rr-,; siSir.c gin L:-L+ uu:i uij !r g¡lburgo utJ_Ii':1
u" condenrrJo, mulii-c;,.,cro*l e ci--,::;o, r:n 1oc c:rscs que eI :::"':,:.:::i.:r^t:t""t 6 L.... LLr ri:rr ¿i..i:r-i Ljll-úO r;.1 SUf.i : I ¡ irr -, Lu.ji.:i.,J ¡rt_:J... ii:. jlLi e::{;J-ei:f Se COi:lO Llgt_1A d,e Ali c:rr¿üI"i' Er coa'Je¡:s¿:'i..'=-i;':*ii': {:)s Lru.J'sir:rpre y no req,iore ;:;?;:;1Í:.,::.:.':. jrr Ui i,r'-ti Cu :l"l Í.9-,.n: f..ünU.l;gnCió::. {.-
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Fig. 1)12 Cortc
d.e
u¡
Ícj.;
--1.,:l_
con.d-ensadc)r
r ltj.
de
sirperf.jc_.-::
+
-
D1
e -
Par* Obtene:' lj.n bll.en le::d.i;r.:lentc del condensad.or, e6 necesario e.tu-dia:. cuid.a d-osarente el-:'eco:'r'iclc cicl -'rap,o:: eh su interi.or y 1a d.istribución d.e'l r-rs tu I
l¡os
d-e agua
con
ia
d-obie fin¿-l-id.a,3:
I.' 'd,e obiener agua cond-en;ad.a eon l-a tel:peratura evitar pér'd.id.as :nútil-es d.e cal-or. 2,
más
alta posible para
d.e iogrer clue e.I aire - no condensable - se separe a l-a tenperatu.ra nás beja pcsibl-e psra :"ed.ucir su voh.¡men y *oor consiguiente eI trabajo necesar:l-o per.e su, exi;racción,
lTo se ,l"ebe d-e nÍngi.u:a f,lelera tr"a-Lar cie ahorra:: en las di¡:.ensiones CeI cond.ensad.or, en rnetrcs cua'j-rec{os1 igual a l-a d.écilm paz'te d.e }a potencia d.e} grupo
en
l:'¡f
El peso cle] aire que sr.j C,r:be exi,::ae:' dei con,1ensa,1o:l es ap::oximad.amente d.e ullo a 31(g. pcl car!.a irJ ic¡re-l-aoas d.e vepor eonüensad.o; sin embargo lcs eyect,o res pr-led.en ser c.imer-islcnai.os he.s'.,a por eI dobie de1 valor ind.icad.o f,os tubos c1eI cond.ensad.or se f'ab::ican generalmente con una aleación d.eI 70 l, d"e cobre y 3A 'h d.e zi nc o -ba¡::bián d.el 60 y'o d"e cobre con el- lO y'a d.e zinc. para seri'ieio eon agua.cle naz' se erp]-ea Ia a'] eación Adniralty con 70 /o d-e ccbre, 29 Í, ae zLnc y r /, ae es'rañ.c que s(, consj-dera ra mejor para este uso.
La eficieneia del cot:dense,i¡r det¡end-e mu:ch,o d.e1 estado d.e linpieza d.e sus tubos asl gue es cc:t-.venie:-r.'L;* 1-r¡"r'**r un manteni-¡niento cu.id-adoso y frecuente si el agua util.fzad.a conbj-er-re 'ir;rpi,:ezas. La limpieza ;oeriód.ica d-e Loe tubos se efr:ctúa ccn escobil-ias e;-j!ecj:";l es, proyectil-es. y' pisto.oes d.e varias fornas qu-e t:'abajar: err combii:aciár, car: chorros d.e a¡¡_ia.
Entrad.a
d.e].
Preealentad.or regenerativo
baja presión Carnara
d.e aSua Ltd
cle1 agr,ra d.e
refriger.
ucgürrd.o recorrLd.o d.e1 agua d.e refrigeración
d.e} Primer recorrido .a cl.e
il ,. r r-5.
¡ l,¡ rJ -
ag:;.e
rel'rIge;'aer-on
Entrarla de] agua de refrigeración S;eriplo d.e co::¿cle;: =::-:: ::j:a un turbogrupo d.e 16C MVtr. Se nota :'eca:'rid-os Cel ;;'-.. -: :-:i::iamiento y Ia extracción de] aire.
-,rcs d-os
/
-
220 ,i.
IngIaJec10l1
ra el
d.e z'efz:i
raeLórt de
los
cond.ensadcres.-
La ubicaclón de una central de vapor, espeeiarmente si se trata d.e lrua centrai d'e elevad'a potencia, debe ser escogid.a ,l:: lugar clue d-ispone <1"e1 gran caudal "á rr.ooi aeicargad.ó d'e agua necesario para Ia cond.ensación deld.e -La ru¡.bina. La cantid'ad de agua depend.e der peso ciet vapor,:r cond,ensa.TSe, de la temperatu*;-1 egua y cler grado de vacfo que s_e quriere alcanzar en eI eondensad-cr. :.? segrr'] ros c3§osr se pu',ede necesitar ae 6o a roo lit::cs d.e agua -00r cada liir".o . de vai)or ciue se debe condensar. Si se quiere caLcular Ia cañtiAá¿ ¿" a*ue necesa ria para una centrar de 2oorooo kr.r que el-abo::a 3 j{g de vapor pcr r 1{,,/h proclucr c1o, 1:odcrnos suponer por.ejcr:plo que 1 itg. d,e yapoi:, aJ,c,;rlinal ;";-: 4e¡ar ta 'Lcrrgai 'i;ociavlc JZo earoríu; y clue er ctgua cc Jr**rr¿r= su tenp+::a-Lr-ira en u,os 6"c a] pasar pcr los tubcs "*r=:.g.ár*"i¿""p",ral cr.er- ccnden.
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i. a / c :i'-jr ¡LL+,') tí!J/seg, valor
ap::oximadai:;e¡:';e igual al cai-ic1al- d_eL Elc Efmac a -La aI ';'.:r:'i ,l"c chae-laca¡.o antr:s d.e su u-r,irización para agricuitu-:,a y e1 agua potai:tJ oe Ia ciudad- de Lir:ia. El gasto meneionaclo r'Éprese:r'Da un qcnsuÍo aJ A7'iii"""7
prr" lig
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,1r.: -u-apr:r cor:d.ensad.o.
idc sir'::i'lpz'e se d-ispone Cc can1,iciades el,;:vailas de o6ua, en partir:ul-ar si se eon,sj-c1ez"a que Ias centrares térnÍcas mcd.crnas au:::entán ri*orpi" *í" :li.ei:i;as J_c agua de r.efrigeracÍcín "-" ="ni""i"'t-
D= u!
Puerlen ¿-dc,rrás ii:ter'',¡enir i:robJ-re:nas d.e r:corc¿rie
y de polí{;i.ca. La pz,esencia c1e ::iustr:s ccni,ar-es to(rnicas e ro ia::go de i¡: |1.., ipc::;j;r;ei;;:_ F¡r, en lJ,:rop,) na¡:r l:ech.o si;:'gir prcble:.rus graves rel-¿cionarLcs con }a temlxratug:a de1 ag:,:a c¿ue ob'¿ianente ai;¡renta paulatina¡ien-be a 1o largo cre su rccorr-idc uocj.ificanao c,ui zás las eond'i¿Íones c1e'¿icle cle l-a fau¡a y áe:ia fro:'a rciacionad.a eon el- cu.:,so ¡-t I ¡¡t r.
r.1
r
En varios c¿isos, espceialmen-i:e d.cnd.e no se d.ispone del caudaL necesarÍo, se de be forzosarnentu' reclrrir a circui'¿os cerrado" á* a.uer ros mis rilo§ quc - a pesar de su costo n.o-bable - representan "i"".,rru"i;"-a"i la ríniea solueiói:'p""ilri-; Er agua se enfria cayendo bajo Í'oriria ae rti:Ísima ti."riio ;;;á*-ii pur.c* ,..rp" rior de las 'rtorres d.e refriseración,'. Gracias a Ia parcial evaplru"iói*--¿ur agua durante su calda y at cftor de evap;r;;i¿; absorbid.o, er agua lrega e r-a parbe inferior d'e la torrc con unos 6-Bac en münos c¿ue la teoperaiu.ra de ent:,a c1a v puede ser bombead"a nuevamen'üe en el conciensaá";: i;ci.*riJ"i" .,r aporté d'e agu-a para eornpensar Ias pérdid.as po:. *,rup"rr"ii,ri". ;;;-#;;t", i:-gráj'á-i cau.al eircuiante y por ro tanto r"s.,-rlt,, mái rrícir con,qeLl;irr_o.
'si l-a certtraL está ubicacla cn l-a oril-la d.e] mar, e-. rús íácil enccnl;rar eI aguü necesaria; sin embargo las instalaciones rásui-tan e:cn¿co tenierlco en cuenta que }as obras d.e 1:omr. clcbeir cap-ta:: ei e6";a a r:ruy costcsas, buena p,ofundi car1, que la:'estitución debe hacerse íj arüi.1, clistancra i: -a -,cr;ra, que eI *il; a¿-u; de nar requ-i.:z'e ta ecropción d.e mate¡'ialás r¿¿ís z'esisl;.i.r.¿i 2 .1, "^rráuiói, "Lra-tar se necssita d.epurar y e1 agua, etc. Las bombas d^c cireuracÍón.casi sÍenpre cler tipo c:.-:::i:.J:, gran caud.al- y baja altura hid-ros'r,á1;ice, gÍ:.an geni:r.almen-[e a ]_oc--r:: :.;:.. ;e E; conveniente
e1
^.
Dc d.c
t¡-
-22Ldivid1r :1 caudal en d-os bombas para cada turbo grupo; una bomba d.eberá ser por et 6O$ d"eJ caud.al total.
r¿ensionadn
d"i
Eyectores y bombes d.e exireecidn del condensqd.o.Con eJ. fin d.e maniener rm gz'ad.o muy elevad.o d.e vaclo en eI cond.ensad.or, ind.is pensable pers un buen rend.iniento d.el cielo, es necesario alejar constantemente del condensad.or 1os 6eses no eondensabl-es. EI aire es eI priuer enemigo d"el cond.ensnd.or y pued.e introdueirse a 1o largo de los ejes d.e Ia ro.íquine, a través d.e Les brid.ns d.e las tuberlas y d.e 1a turbina, ete.
Sirven óptimamente lclgxeetcres d-e une ó más etapas. En los eyectores d.e d-os etapa:s, el vapor enffiGffiFTierta presión en Ia primera etapa y se e4pand.e ai¡:rentando su veloeidad. en la sección r:¿ís reducid.a d.el eyector; en este pi:nto Ia d.epresión qLle se he ereado aspira el- aire a través d.e un orifieio coneetad.o con Ia to¡ne d.e eire de]. con.Lcns:d.or. J,a nrezcla aire-vepor formada en eI eyeetor en tra en un pequeño condensrd.or intermed.io d.onde se enfrla y se separa d.e1 vapoF q'Je se eond.ensa; un segund.o eyector evacua eI aire d.e1 cond.ensad.or intermed.ic nranteniend.o asl su vacfo - y 10 d.escarga en un condensador fina3-, cqya presidn es superior a Ia rrtmosféricn, y por Lo tanto permite Ia fáei] evacueeión d.eL ai.re. FI vapor se recr,lpera fntegramente. En 1o que §e refiere
d.e
extraeción d.e1 condensado, se hace pre6en-
-a ]¡§_lombg¡ te gue _su construcción el vacfo existente en eI ccnclensad.or y
,
d.eben veneer
irrpul-roi d.*boo á*"**rgu, d. agua en e1 d.eseeread.or e iravés d.e ].os precaLentad.ores, tuberfas, ete. d.el-- J-ado
Pariicuiar importancia rer"Íste eJ hecho c1e reolizar y ::rantener un& perfecta her meticidad. d.e Ia bonrba para evitar infÍIt::aciones d.e eire o,ue harlan perderd- vl ?-cio de]. eond"ensad.or. se utilizan cojinetes especiales con sellos de her¡leticil d.ad. a presión de agu.a. Se preven generclmente d.os bombas cuya potencia unitaria es igual a ls eapaef ded. d.eI grupo, asf que existe siempre una reserva d.e} 100/, pára cua]-quier even
tualidad.
_222-
Cr
CAP]TULO
L.
no(rr
d,r
-Li
Á.
cEl'frRr{LES DE VAPOR coN ruxEIlrAS DE cor'rrfrApRESroN
las indus'Lrías
d.eI papel, de l-a.madera, qufmicas, 'bextiles, alimenticlas y generalmente necesitan grand.es can'tÍdades d.e vapor para sus pro Que cܧos teenológicos, se u-biliza a menud.o eL eiclo de !!¡!!nqs a eontrapresión -
En
agrleolas¡
quepermitenuti1ÍZaTccne1evac1orend.imiento1ar,s vepor para 1a prod'ueeión d.e Ia energfa mecánica o eréctriá; ;; recuperar, ar final, Las ealorlas contenidas oi vapor clescargado por LaI tr-lrbina. En
eI ciclo
"r,
LeórÍco de
la rig.
13? a s'ecuperación térmica corrpleta, el rend.i miento será eviden'bemente aei roófr en :-o iu"-ru"p*"t" ar ciclá d"e vapcr, en er:anto es rr.ula ia can'Lid.ad. d.e eal-or perdida ur, *1,agua ae rerrigurr"ióo'a* l;; condensadores ó. sea er calor representado por el área aAEd. si r:na caldera tlene un rendimiÉnco ¿ef 9OB y iu t*¡f* una E"-i;--;u"i¿iI, el gflq er rend'imiento t'érm:ico efectivo de Ja i"Átárá"ién resulta deLeficiencia o sea rnuy su Toop perior al- v'alor aproximacio cleJ. 30/, asumi¿o p"""-ras centrales con eondensadorl La reeuperacicín 1* 1? energÍa.térmica puede ser integrai si hay perfecta co rrespond'dncia entre las earorfas contenid.as en el lrapcr a ra ¿ásiarga d.e l_a tur bina y ias necesirlad.es d.e ras fábricas (ve:: fig. 14hj:E"-;r;;-;aso r-a turbina descar¿a a una "ccntrapre diin" iguai- a ia uittizao.a en l-a indus,r;ria.
l-.
En
tr a.,1
ci di
si hay exceEc d.e vapor con relación a la cantid.ad. d.e uso ind.ustrial, Ia reeupe raetón es parcial; en este easo ra euptu"i;;-;;-;"ntrapresión efec _ tuar en u.na zona d'e las tr:rbinas d.ondé exis'¿e ru pr**i3;-;;;;;a se pued.e y e1 residuo de vapor eontinua hacia el condensador (ver fig. itri:---
a l,a ind.ustria
fig. llrl+.-
i-nstalación eon .r,l;rb1::: -i:o,cilI clel- vcpor descargado. Esquema de
a
contrapresión y u.tiLizacÍón
L
-2)"-
Con eI fin d.e compensar Peque,ñes d"iferencias entre eI d.iagrama de carga t'e1éc triear! y eI d.iagrama t'ind,¡strfa1" se pued.e añad.ir aI eircuito de vapor ad.eeua dos aeimulad.ores d.e vapci (ver fig. 146) eon función de i'p-urmones,'.
En estos ú1tÍmos a?tos ert nuchos pafses con elima invernal frlo, se está d.ifu¡ d.iend.o Ia calefacción eeniralizad.a d.e las clu-d.ad.es utilizand.o áentrales te:,mo eIéctricas de contrapresión.' se logra una gran -;";;f;-;;-;"ñ;"tibre.
cond.ensaclor
i-ndus'r,ria
flg. 14!.-
Esquema
porciaJ.
i-nEialacidn co: turbina a contrapresión y utilización l-a in¿u.siria d.eI vapor d.eseargad.o.
eI d.iagrarla d.e Ia fig" 141 se i.nd.ica err for¡]a stereométriea Ia reLación ea tre la presión a 1a enrrada ce ta ra contrap;;;i;;- u- ru salid.a y eL eonsuno d'e yapor resul-ban;e pcr -_tuberfa, kllh prod.ueido. En efecto es fija la potenl eia que se puede generar ec:t una turbfne a contrapreslón d.e recr4reiaeidn totái;
En
dicha potencia depend.e eeenej.almer.te:
a) de l-a canbidad- de car-or que ee necesita a ia b) d.e la cald.a úttt ae entatpfa; c) del rendimientc de ia náqütná.
descarga; '-- -e'.r
a La ind,ustria y calefacción. réservorlo
d"e almacena-
mlento.
fig. 146.- Esquema d-e i¡rsral_a,:ión pensación
L-
ccn turbÍna
a
contrapresión y puJuón d.e ccm
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" ¿¿+ "
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ái 2..-rare
r¡n^'i
nn;rdn
qo nrrr¡d;: Ar¡
-valcr de ta prüsión a Ia , termÍnar eL Lrada de la i'ur'bina si se ha fijad.c !a1^ eantidad. )¡ la presión de] vapor a Ia §a ]id,a de L.a misna y Ia potencia del a}
En
'üernador.
slc cal
Po:' ejemtrrlo: si se nece:sita 2OTOOO Kg. f hcra rle vapor a -:-a presÍón d,e \.X¿.f cnZ y 1a po'Lencia de] grUpo es d.e 1,000 Kl,[ ó sea eJ. cons..rno de vapor es de20r00C Dñ ,"q5.71i-Wh¡ w,1 /1 .--7-.;¡; resi:Ila ¿ - ae !_ríJUU
sii:r a l-a e¡:tre.da rl.e l-e
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Cue
ql-le ]a pre
t) 1J¡L
'1,.-Li.bina d.elre sier
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Y.¡t.1"o,2
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9$""
cont::apresióñ fig;. i!7.- Diagraria estrjreomét::iao ¡..ara t,-:rbÍi:a,s a *orrtrop=*rr-inl irr"r?".;; ;; tead.as z.epresentan correuix,r de j¿apri por k!üh.
En ia rig. 1iB se inrliea l-a pc+,encia en Jos bornes cLe un aLternai.cr: .Lr¿ en Ifr:neii'n E¿¡ t UIU¿U l-i, de te pr*ri¿" d-1";;;;;-" ¿q :." v¡¿e¿sus entrada de ufr l-a turttina y d.e la cantid.ad d.e vapor '-lt'il-izad'o 5r-prjniend'o qiLe l.a en'ca-lpfa. dei vapor e ra entrad'a sea d-e 73o cal/ t'I-a ccntrapresión abscf:¡ta a.e 4 t<-e/
,
Í-*-b. cm-.
jir
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IC, drr be:
BP,
Recc::d.ar:d^o q".;e g6o cal eo,.,iival_en a u.n. as,u:iendo z'enrLinientos p::ácriccs
ld{li.
L7
t9
co,
v1:
ccnirapresj.an aa+-,ernadoz' y = 95fot = 951/, tíjsnrTc en '( 1OOO.caio:'fas el- poder calcrlficc c1e un Ilg. de'carhdn., resulta que ei cci::rui:lr especffj-ec de c,:nrblrstible, en I(ü../:.:Wn ae u::a instaj-aciin c'l.e con+,rá p::esidn y recuperación tctal es:
L.
U(J
va d.u
ca:
-o.U5 - x 0.95 = ==x 7¡CC;o = === = c.LlD rr./l',wh =9uo x o,95 o ijea el. :'endimiento t-,órrnico de }a insta)-ación, sÍ se lo¡ra utÍU.zar Ies caloz:ías contenicias en el vapor a 1a d-esc¿,.:rga, alcanza eL 76.J/0.
iotalmen,ue
Centalc.s geoter¡ioeléclricas. En a)g'unas nacicnes existen centraLes i;érmicas que utilizan una mezcl-a de vapor y gas qiie bro'r,a naturalmente del s'r:bsuelo de al.ba 'r,ern1=ratu-ra. ]uianifestaeiones. end.égenas se encuen-tran principalmente en fsl-anCia (Céysers)., en ftalia, en llue va Zelandia, en las lizores o en América Cel_ IJorte
¡r
{'r¡ It
En
itel-ia
d.ond.e
se encuentrun en serv5-cic,
d-esd.e muci:os
años, grarrdes cen"brales
tertnceiéctricas de este tipo en Ia regidn d.e la::d.ere11o, l-a mezela de vapor y gas€s sal-e d"el terreno a Lula temperatr:ra eu? va::la enire :-l4OoC V ZL1,?C =ogún los poz,os ): a i-lna presión en-rire 5 y 27 KS./c*. Contienu grandeu centidad.es Ce bora:r (g¡ ; 96'1, ae Ia rnezcla) y pued.e ser u'iiiizada direct-,amente en turbinas d.e con-trapreeión ccn un eonsulno de 1! Kg. de i¡spct pDr I JrI,Jh prcd.ucid.o o bien en sÍ.st'em.as j-nclirectos y sisternas ruixtos o.u-e pr3sen'i,an rel:dimiento más elevad.o (14 i{g. Ce vapor y 9.5 IQ;. d-e r/atlor por un k,.Jh;:-oaucidc). Se proC-ucen al-recled.or d.e 2r00O rnil-]ones d-e Irlv,trh pcr año.
* ^)tr, -
Ee
?50 Cel/xA.!s = 4
u(Elcnna ass'
.s Cl\ ¡3
En Ia f,1g.tr-48a se representa }a secc. de una ttrhina de conb:aPresión para recupero Pareiai clelealor-. Produceión total 180 t/h e 182 atm. y ,354C. Turbina de l+5 tfrf con derivaetdn a} servi cio industiial d"e 9o t,/u a 4at¡r. Cuez.¡po d.e baja Presión Para malL 73 t/h,
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l.cojinete; 2.laberintcs;- l.ci-
Lindro Alta Presión; lr"válruIas ad.:misnA.Po; !.rued.a A.P; 6rlatg rinto A.P. Posterior; ?. 1"" er) jinete intermed.io; S"eojinete de empuje; P"eojinete intermed.ic; 10.laberinto IvP ant; Ii"c11in .dro MP; i2' Lerarueda Iffi +3" válvu1a d"e adml-s"M.Pi 1l+. lerla berinto' lgter:u'ied.i o ; t9 "váIvutaE BP; 16. 2dolaberinto intermed-rc; ]-J.turbina BP; lB.eilindro EF; L9.l-aberinto 3P posteriori 20"
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cojinete lad.o acoplaaaiento; 2L. virador d.e1 eje; 22.aeoPlamieq to; 2l.desearga A.P.; 24. derf vación d.e vaPor aI servicio in dustriat u )i.)+ atms.i 25.d.es I carga
aI
t 2 a9s" ra--^-r!.^¡-.¡q 3i1 .lig¡3fr' --.YÁ':>!','r.r.r.
fig.
condensad.or
1)+8.- Digerama-c'e po-uencia en furr cicn cle l.a Presj-ón Y de J-a c cl.t 'iicla'i" de vaPcr" Para turbina ccntran::esidn.
\r Ir I
i
23
tr
-1^ i-¿" illtla.
-
Tr-;,i'l;Ína d.e cr::ltrapre;:d:: !ar'a reeuperá purcial. Cai caio:
I
l-s.
-
¿'¿o
I
CAPITULO
)OOGIT
CENTEALES NIJCLEARES
t ¡
Generatid.ad-es
i
Al- estado actual de l-a ciencia
et
i
co mé'Locto para producir, en escál-a inius trie1, ener*f¿ el-éctrica utirizanijo 1a ,'f,isión,,'nuclear, imprica pasar a -¡,::al" vez de una transforrnaeión de energla nu-cl"ear en energl"'téÁrir-, u" esta úi'l-ima en ene:'ofa hecánica.
talto un proceso re¿ioo y por :i¿l*,por,1o. cirltamica (pr::-iicipio Ce Sad.i-Car"not).
DC lj1o
eI
se¿undc
ctad.
ia' cÍferencÍa está 3i-] tlue las centraLes tér¡ricas queman un colnbu.stible como cal'bcín, petrdleo o gas - a fin hacer hervir a¿ua para generer va3or. :¡jerr"d-e t:'as que en las ni.rcleares no hay co¡üustión: ta ieaciión ealor l,r este se "r;:.al:.sfiere al agua para üenerar vapor. áe ra tiri;^-i=;;; un reactcr nucl-ear eE i;n aparato eapaz de prod.uci" ¡ñi
1)
ros núcreos atómÍcos
o
d.an
gg{u
I
arincipic¡ áe l¿ ter*
una central eIéctrica:]u.cLeo.r es semejante a Llna central tér¡ilica bas ut'ilizan vapev l;ara accíonar un turbogenerador que produce faco:,rien,re;a::r eLectricj. I
Lcs::.ei.lt:"c¡nes actu,¡rnüo en
k
ún:i
,ffi
ttt
I
gé"mi.eayneu-tn¡nes"
lugar a cii_sti¡:tos fenéne -
Pueden penetr;lr en eL núcleo de u.n meterial- básico adecuacio (e]-ementcs pesados tal como los oos isótopos deI u,ranio irs> ue3' o 1os
riateria:-es iit sionabies PtZ39, P*2lrl, Ur5 lrod.ucirfos artiiiciatmén,ce) y ,'fisionarlos,, o
sea
2)
pa::tirlcs
en n¿s fragmentos.
ser ctipturados por un núc,reo sin clar lugar a fisión isotopo mas pes¿rdo corl eventrrar emisión cie raclació" ;¡"ir',1y for.mar asi un
Pued'en
3) Revotar
d'eL nucl-ear arcanz¿¡do entreganri.ole una parl:e de su ene3gfa sinétiea.
Ef uranio en estado natural- es una mezcLa cie tres isótopos (átornos cu.yos nú eLeos tienen el mÍsmo níunero c1e protones y elect:.ones, pero cliferente númer.o de_neutrones v d.Ísr-,into peso atóiníco). u"o aq uranio 2J1,. se desintegra facilmente cuando'*" ""io"-í.á;;;";-*i"u"r pr;;i;jJ su¡atómica de """tró"-riure, úr¿dr} energlarpenetra en áL y ateanza su pesaoo núcteo.nit" r"port" dos frag metltos que se arejnn a sltisima velocioárl, y ad-elrás r* p"oJ"'"*-io "r, dÉ dos o tres nuevc¡s neutrones. La energlu "ri.rÍd; d.e los fragnentos de1 -,r"cinos, nú* c]-eo se convierte en calor ci.larrclo aquellos "írréti"a chocan iou átáro" y Ios neut:'ones reci-et: cread.t-¡s y _1_iberados causan una.on reacción-ár, _ ini ciand'o nuevas fisiones er: r¡tros átomos de u^-.. El- mantenimiento "u¿"n" de la reacción en cadena es irnpo:'r;"¿;-;;r;;;;;";"p;táá"i, un solo vatio de energfa de ben ocurrir:"3orooo ¡lij-J.o:.res d.e fisiones .i rr, segund.o" fin A de qu.e 1a reac-
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ció:: en crden,:: sea i.ítiI, les fisiones d.eben regis-ii";rse con l-a frecu.cneie iler¡ ., y üs necesario ex-breer e1 c¿i1cr gen.rad.o pcr el p:oce;o. En ccnsrlcuencÍl l-¡: funcicn del reactor nuelear consiste en proporcicnar l::: rneclio en el cualB,;eile iniciarse¡ sostenerse, regularse ulfa ru dÍl
aproveehaniento
d.eJ.
I1 d-c Tr¡¡
caLor result,ante. 1.
r.ln x',-,Li.c'i:or tiene tres coupon.en-bes esenciales; el- eombustibler eue se fLsiona prill *orcd.ucir neurtrones y iiberar energla; ios' ementos Ce :ont::ct usarios paios el.eu rr i.,5É,:-¡a^^ d.L r; d-eii:rinii:lr li .¡cl-ociclad. d.e l-a !¿uryruu!ufl uu cner "::, qi-:c ,:xt:':e gl c-t1o::' en eI reacto:r
"eneredo
2. T¡ vrl
se,f;.bricarr d.e varic.s tipcs, 1¡ *:n!,t'e i:fL.c-q ha:¡ g::ir::rCcs r1-i fercn. ci-;¡ c::i tiucnto a ca\n§r-uno net,o de ccmbllstibie ru-elear. En u-r:r e-:lt,l.cllt¡ estín l-cs ::t:ictc::¡.:s con Ll-n elev¿-¡.cLo coi'i;Lirto rfc',,o, qL.e sü e;rplea cn l-i: Itillrtrr Fe::l;e d,e las fro-c, -r.^(::rrrc{,oies
t,-.f,L:::1,,S t'.L-31-':li.:"e S CC'1lu::Ci:,,-t-gS li.i.-'.;'.r'a, r,';c11':]1 ]-os relrc'r,o::er¡ Cg
d: 3fi::? i,:-i - i,:l-uC-¡ 5¡C';.L:tl:il;:',,,, rr::: ÍLt:i
j-:jn..,-t::tiCnJ.;O"
]:a;c ccns,-,-iii t:i'i,c., c!_le h:r: ei"cLi: di.s,lñid.cs rccicn '1:c::iln'l;e, perro s,J us,:z'ín caia v,:'z ¡,ís c,: r;ir:"r"it¡rr.'o f,:rd;:imc. Lci:feec'L.:,::¡::s ,,r'.G al-anz::d-c:; eot: -j cs r:¡-¡-i:- -i,i¿n.,,:n !-r-r:l ta.:.i!:.r-'.rlc n1:it i:,egr:lh:iv: r.le *:rc.lu-.tli'I-.1..:¡ d s*..* c1,-,"+ -::L'1,:rL-¿:;:ti ,,t:ís cOl'.-,t,,-..u:t,ii-.la ú,:-'l- q;¿ L'.Sü1.n. :.;si.¡: i:1.:¡c .j-¡; ;.t¿:,.i;l;r-:;1 , lie ::..1r¡.rir:lri.O Eup(:I tebl:üeCer", rr:8.;.:iic::i:rdor o será ,:l i:ref'erid.o p;,r.a ias centrirleg eiéc';.rieos que cciir.ii:nr:.,.:Li.:r t:e,b:jar cientr6 ¡1-6'lC ii 2C:rflic:. Se l:n d.,:nic:g-{:t'edc q-ir,e st p::incjpio c1i -ll s;ti-1iirl:egener;ción es vii:bi-r; pxr'ai :ü,rr ?u.e,j.an ccns''[f'uj.,:se ceri't:'ales bi:si],J..l s el, rii, se ntcegitil ahcr:n r1i.F,eí'-rar ;)r proCuci:: :"eiir:t',o::eg econcrri:icauren''ie.coi1-' --.-t-.-
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.,1úcl:::i-cos) ¡¡ el. níurerc rLe ';nid.:irl"us de
i.iz.lló"a;, y pcr utilI-zaree,
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C¡' Uv
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¡rr:. ¡{lle.
:11 :rú::.,¡ro c1.i mo¿eros d-es.rl:l:ol-l-ac1os y en dcs con Ie,s l-c1;rts P,trR, 3i,iR, ,3C11 y IL{IR.
práctica,
En -Ll
d.é
\.,
ri-e;igna -
üsruos cuJ-bj'c no3el-cs se pL:Eden d.ivi.d.ir en cl-os ca1,egorf¿:,s:
1.
Los re¡:c'';ores
2.
Los re¡lctorcs í-illü-ut'Lilizun ün Lr_n 2-L',,,1 ;pyo i:'r_m?,d,:-r;rijn-Le.
!:r
servicio lituirl¡niri.t¿'¿s
c¿L1e
1:;:iinera cai;egorla
r:-tiliz¡;n Lyailio
(ur,-=.n:'io
eI
n¿.r-i,urr} eollo corlbri.stiblü.
óxi..-o
natur:l)
c1e
urani_9_glg!p,
en isóti1:oU235,
corrlpründ-ú:
! ües - gllfi'co (CCn j Cas CcoleC- F.eactors). Los i'¿,-cicirs ds ::rr"'.ii pu§?üi (mln = Ileivl, i,.Jo-ucz'Rcac't,o:rs). Li: scgu::d-r cl.,'cegorfl (u:'unio err-::i,1ueci-c1o ) coqore nrl-e: L,cs re¿:ciorus c'le l;u; ur pl'esión (flln = Pi'essl¡rised l^Iater Reactols)" -
Los ::eectorcs
-
I,os re¡rctorcs
hi:-"viendc (St¡n = Soiling lrl¿:ter Reactors).. Sil cu'l;::i'go, descle pocos iños uJ-¡.:r.nos reacii:res GCR"bienden a utilizar un peque ño cnrii;ucc:LmÍcni;c> en isotopoo U¡:< J-el ur¿i:io lo que los d.espl-aza hacia el- secl,e cl6u.;
'))
ilLtifclo Jl-upo ,1.ü L:elc-bo::cs.
Es-bcs cr.r¿r'l,ro lipc.s i--l.e rúi:c',;ol:es rellresent¡.;n eL 91-99ii d-e" 'l-os prograln¿ts ;c-cu¡rlcs Cu :Lne'L.t,I,:; e:Lones i;:Cqs'i;rj-lles pu;'u p::od"r.'.ccióa clc eleeirieid.¡cl .
El i:r'i-nc:-pio Ce f'uncioni:ni-*n'r:o es el- trrisno; I:r Í'isión nucl-ear co::p,o::ta u:n Cesacl-c calcr eri i,.l ccr.r:biis-bj-ble que se transi:tit,e a un flultlo:'ef::igerante:
rrol-1o
-
plrt
,i 3\"fR. (CO2 o hclio) pa::a los GCR. t¿.^/ (sínbolc c1uímieo del egua peseda) o gas parc. los
agua natural gae
-
Dao
el
.i-cs II^IR
IIi'JR.
hirr¡:Lendo, eI col'¿tzón del-:Íeac'üor es refrigeradc 1:or Ia l-OO--IiO atnósferas y Z]C-3OOoC. Este egua pued.e recorrer 'u:: circuito ¡:rimario pisand.o tr)or un Íntercanbiaclor de calrx' y vaporlzando e). a.g,ula c1e un circuito s:curci;rfo; eI vapor producid.o acciona Ie turbina d.e vapor.
En
recc-Lor con
cj-rculación
(vur fis.
üEu¿l
lro
).
En c-bros casos sc puld,c pz'escindir d,el d"oble circuito y Ia rnisrne agulr ci.¡ enfrj-¿: ¡:ii¿n-to d-cl rcactor, a l-ii jlrcsión d-e 6O-7a ¿¡'bnósfer:rs so verpoi'iza e11 partil en ef reector y bajo formil. ii.e'ra;¡o:::lceiona l-ir'r:u.::L':ina d.espués que cste últino se ha rccalentado en Lin c:1cr-..'Lltci.o:: :d-er:u.aclo. T,r,l ü:ü)erj =aci* indica o.ue eI pe-l-iü'ro aü eon-Larain.¡lción,1e sl:bsti,n.eil¡:':d-ioac';ivfi,":, ¿ro:: eJ- hecho r1e e:listirm ciclo'üni
cor es prácticemen-tc ine;;is're:rte.
"230-
ierned"or
tur-bi.na
d-e
co-densaclor
alirnentaciói:
illlí bombas de
circ
r1,., r',.,. c.oL:L\ {r,
:eeaL.er*tad.cr d"e c
j.l:e'L1ito Sirimarlo
tr'.l.r. 1)0.-
a
circui+.o
Esqr;¿¡1:¡ d.c
priircipio clc una c¿:rtr.:-:l r:LLc'l-eitr c1o l6un y \rrpor.
con d.oble cir"cuito
Es'i;o sciurclón, propucsta lnieial¡ie:n.be poz. j-a Genc::at i..t ect:ric., es adoptad.a ¿e_ lre::rl-:;:l.:nl,e cn '] os moclel_os itr¡íg r,:cien-i,¡:.s 11¡: IirtR.
En l-os re¿lciores ] g-as, (ccn ó irilR) s* vis]_:j¡_r:: -: _:;_<_i:,iii..l_¿ii iiil ünvial: d,i ruc'Lir¡ir:n'ic el:l unil ,:u:'bina ce ¿rls et f}ufco r¿care_:-.:_.:; sir: crnr_.:,rgo ra sol.u cián con el in-turcambiaclor gr.-/ng-,r, - lra-i)oi es --:-:-,-Í: ::. j.rric¿r u,Lir-izad.a ac 'bucl-.iil.cntu i.lit las cen.brales nucleürr:s.
iill
cr,r:-ilri:.o
'ci-po Ce rer.c'cr)j:3s (du n.cr;itrciics
_
_ -,
:-í-.*_.:: -._:, _l_ ir¿r:e ú¡. ]a .fabla L.6 se
*
3q
2?1
kg/seg.
20á kg/see;
2)206 iig¡/seg.
2.63
oc seg.
[T
rag
t fig. .Iil .-. .1¿
cc "lr seg Jrgl
u::a centra] ni:-clear. 1, relaciri:' refrigera,S-o pc.r:' :¡üilo:j 2, inte:.ca¡al¡iaCor d.e calor (+ er: tctal); 3., sopl¡rcior d.e vapo::; i+r_ 'cuii"bi-na ae¡ alta presión; ), turbina d.e rne,lia presiír ;' e ," cx:.strDs cet- ja presi-óirde le t,''.:.bir.aj 7, condensador"; B, reeal-entad.oz. ae vap.o::;9, pre-calentadores de agua; i0, d.eeaereaaor;lfrprecalentad.ores d-e agpa d.e a-i-ia pre Esqu.ema d-e
rr J.'rJl.l ¡
d.enomina 'r¡egenerad.or o sobreregenei'ador" e:tiste solamenr.e bajo forma d.e prototfpo.
(fast breed.er). En Ia
aetuaLid.ad.
}a opinión general sea que en eI futuro este reactor deberá d.esempeñar un papel importante en el-earpo d.e J.as centrales nucleares, se piensa qae sole mente -a partir del año 19Bo se pofuá contar con su deirarrolio ind.ustriJl. peF nitirá una raejor utilizacián ¿ef uranio extrayend.o de aquel una energla eufo=f fiea muy superior a J-a que se extrae actualmente. examen C.e 'l a tabla 16 peraÍte además, por d.ed.ucción, encontrar J-os. paises er El 'l nq nrrn'láé ca ha coneebic.o y desarrollad.o los disiintob modelcs o tÍpos de reac_ Ar:nque
tores. En efecto, si se clasj-fj-ca l-cs rJaises por ord.en
d.e
ir4rcrtancia d.e La pctenefa
-2?)-
oucrlÉrar instaiod.a y t'iva iLu c-al uno Lc
;r:su.r-rldcs en Ie
si s,; eonsid.ere en esj;oÉ ¡:-is.Llios paises k :i.::ipcrt:Lneia re.La l-cs;cuitro noccl-os inJic:d-os, sc rlesa s fcs res'¿].';:,Los rU 'b.:b,l. 17.
tABIA REPAR[rCro$ EI{ poR
gENro
17
DE LOS
r]}os
DE BEACTOBES
0bservaciones i-lS;tr -l-:¡
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.§e no'f;i: que en lcs Estad.os Unidos, eL 99,3t¡L iie J-os reac'Lcres inslaiaclos, o por iils-!rl-i1rEe, son ctel 'l;ipO agur..l r:r_t1;r;g,1-1 pl,¡R y BI,trB. T,n efr:c'tc iia ;idc en l-os Es'1,:.:Cos TiniCos c,ue estos raod"clos Ce rei:c.f,ores hcn sido conccbid.cs y d_esa::rolfn _
.-f-uuti
.
En fug]-iiterrü y Franciil , al con'crurio hi: sic}: concebid-o y 6.ese*ol-iad.o eI moile e g*ls-3"r:ufi'uo c,.,isi eJ- rnismo t,ierpo -Í r:o.nl;r: -t.fger,o .:.d.eltnto pnrl fngi"trr*; In Io qrtÜ sÜ z'efisre al- rcuc'ior d-c ir¿u..1 pes;.r'l,:: gt 1:ion,iÍ,o l:¿i sj-d.o el Cine¿.í. 1'::
I-le l-cs cuetIo p:rises con.siC.cruclos, so.L,:linürL'cü los Es,r,üdcs d.ispcnen cle im p':rLnn-Lcs rlrcuf"sos d.e r-;r0nio enriqutecido, il cionsecu"cncir: Uniclcs ,lc ii;s r:plic¡rcionesñ J-i1,rl]:us dcsaffc-l-.1-i:cl-.:s cn di curfio cLi,1l .úi'rin: ¿''ij:ex,ril , pr"cbebj-ei.,:in-be po, ""f.= rnzó.a s,:r hr,n cLcsrrrollccrLo en este plí.s.j;i.;;*;c rü¿^c.Lcros clcl- l;ipo indicac¿o"
nn principio, e1 ellpleo de ur,:rnj.o enrictrr:.ecido ;ocr.m.i-i:c solueiones ,lds fáciLr¡s clebioo e qr-le se clispone, parsi optimizer l¡'l ru¿iccidn, d-e ;; g;*; ue enriquccÍ.ni(:ntos comprendidos en'6re o.T y 9T/, ,n isó.1o1:os un., ,ru* "oir**po"oe " ir-p=o ciuccidn cle l-as ins'i,alicion¿s c1c en.riclucciiriien'i,c. ;lii cont.rario, ei u*npJ-eo ci** urii::rio n¿'r'br-u'lrl- obliga forzosilnieai,: aL uso dc un ¡rá:limc ó-e o,lc¡L isóiop"" * U_]. ¿J>' ", t.:r:or del- uranio nitural- en cste isótopo
rn'glaturrir ha dcsilrrollado el- rcector luhgnox (c1el r:.or:ür.c cle 1a ai-e,:ción cie ia;g nesio u'ril-izada ." g1 reuc'¿or') con moderádcr cie grefi-to y rcf:.igcrnd.o por g;; ca:'bór:'i-co. En los í'J-timos,:ñás grüves rccirLen'Li¡, ¿,. a ]-a al-tr-l 'L'en:purilti-lrl ael""rrouión-[*"¡Íd.cs refrigcr'::n'fc, han obl iJtd.o a ::uvisur en pertc 1os progr.*,,F futtuos d-e es'f,os re¡ctores. Lcs relic'l,or.js quü ui;ilizilr: r:r;nio enriciu¿clclo cl4:iu:n concentru,;ioncs clel2 ul )+Íá ct. isó'r-,opos üi55"
- 2'i? ^
Fig.1l2.-
Reservorio a presión de rin r'eactor d"e 306 I.{t{ e].ée tricos de agua hirviendo y uranio ligeramente enl riquecÍdos (2.26 % - 2.71 /o)i moderador: agua. potencia térmica d.eJ. reaetcr: 94T l.S¡. 1. reservorio a presión; 2. tapa; J, lnaz d.e eLemen tos cornbusttbler; li" varillas de ::eqd'aeidn; 5.gufas; 6. entrad.a agua d.e refrigeraefón y -'spartid.ore's; J. separadores de vaporj B. secad.ofes de vapor; p. sóti d.o d.e agua, LO. ent:'ad.a d.e1 agua de circulación; 1IT sal.td.a d.el. agua d.e eirc,¿lación; 12. agregad.o d.e bom-
bas-inyeetores.
r_
--
Ver fj.¡..uri-,s I53) IJI; EJiÍ'icio reltc'üor. -
,v
,'¿1" -
I))"
1" rea c to:: " 2. bomba principlll ü,slta il_e r:.;íii¡ere cr-ot'] atel. reaclor" ) J' generador de vapor (inter,:,:rinbiacr,or)
)4. t:
presurizaclor. u.niducl circul-ación de aire. ,
,
r^, í,-t
t. fosa de reabastecitniento. ¡) O" tubo par:r'cransporte cornbLtstibl-e. O p;so de.:ire p:'incipi, l
l.C. rrasc -ie .-.^.i: C-e oücl-¡encii]. il . al:::acenamien'Lo de ios residuos c1e
i2. 't ?
¿tJ, D1
D? .E c)"
sión atnosférica
r.
,J
¿4"
(i
x'efu.eyza Ce acero, cons''ürucción cie concreto.
cie raáquinu . -
sel-e iie ccrntz"ol- " tuberíu c1e vapc:: / al;¡r.i_r. eEcape de';"apO:: de sel3,_;::iJ_,:,j. l-occl ciÍesel- de emergencÍ¿ " serv:Lcios interncs. iurbina úe rrapo:", s epci r:a <1or - r e c le r¿ta d.or c.l"e ri íj1-1_íi . sener!-idcr. ¿r
,r,'7
grúa de pór.tico"
15. aislarnien'i,o agua superficial . ¡É. casco de acero a prueba cte pr.esión 1-7 r!. zona a presión irrferior a Iá ore''l
C_¿ise
ccnbus'cible. eCif icio aurillar cleL reac-tor.
conder:sail"c:: .
L>. recalentador" de agu_a cie eíón "
¿rl-ir¡te¡:1..A
)a, 'il.nr:,:e d.a iii¿,ra ij-e a]Ímentaciór: 11" i:or:rtn *Eua C-e ali::nen,;acidn. 12 . ciuct,is ¿ j-)'-1¿ de z'ef::igeraeión. 33. trata¡nieni;o de agua. 3Il. ofj.cinas. '35 . Lt pe:. bura -ie rlonta e J á , g:'ú,r pa:ru su-1-a de rrráquina s . ¿i
39
l1 ,tR¡
+Jg 4,irdft '
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]J "'ui'uns;fo::n¿.iilor" au;:ili¿_i r . 38.'i:ransforr:ludo:" eu:ciLi¿rr. l,!.'l:ulr.sf'c;z.raat1or t::-incinal "
8-B OSlOtSm lltt
:!F
Fig, I53"-
Se.:cÍdn -bransye¡ crln ::ea cto:' pi*. B. a6Uii h-viana.
. le uc* central- nue-l_e¿ir '
-. 1 =-¡
- ... ¡ -, r.-)-+'--: Ji er: ,._.efan-Le:
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A-Á O5fOl5m L---r:-L
Fig. 15!"*
Éel;g:,1cn :f ea c i.;
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-l-r..:r.-:......' . , ..::. j-,::' .". r.-i.,...-,) i.t:: 1.,,.r .i., , , .:" . ,,., , . .
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4Jv - D"Á
Los peises qu.e no utilÍzan rranio enric¿uecid,o han favorecico el empleo d.e reac'Lores d'e uranio na-¿r:.ralen eI d.ese.o de inclepend.izarse en el- abas,¿ecimienLo tle prirna d.ebid.o a qw la instalación ¿é una fábx.j.c; á; ;;i;"ecimien.¿o
::::I:: a)
b)
ne-
Largos
y
d.e
sf stemas
los
costosos estud'ios ad.emás d.e los l-aboratorios para y e1 d.esarrollo d.e Ia tecnologla,
er afinamfento
rnversÍones enormes que no siempre han sid.o d.isponibles en e1 perfod.o infe iíitfma guerra ü
medletamen'ce d.espués ae
c)
rns'La]-aciones c1e ¿rán capecid.ed, ariorLízación aceptable .
las 'inicas económicas
ün vis.i:¿
cj-u
u.na
Es pre:lat'uro hoy en dla juzger sol:r'e los ¡ririios de J-os d-is,cintos r¿ocieros d.e re r:ctores; sin qmbargo es probable eue.t¿ ven.baje iniciai de los GCR
a;;;;;r;-q;; subsis'i:e uci;ualnente) cosaparezca en 1os pró*irrr-;;;;;i q¿rvp qD¿ ;;; gucl erl ;; L9T5 Lu si.i;ua ción pod.rfa ser Ia repres"rat"d.o en r¿r .b¡rbla rB. TIIBLA ].8 PROBABLtr .DTSTRTBUCTOI!- DE LOS BN.A.CTORES
SEGiJ]i EL TrPO EN EL
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AAPIDO§
30,76O
19.0
66o
75.Lf,
520 320
100.0
Los reac'bores d'e at.,l;Et naturaL d.e concepclón ameri.cana representarán por 1o i:anto $lreded.or d.et- Tjd,o de Ia potencia toial instafaáa-;"-;i-;;il;' Las razones d'e cstos §ucesos son numerosas y complejes; sin enbargo se puede ndr en evld'encia alüwros factores que han favoreeido su d.esarrol-Io:
-
Ad'elanto d'ebid'o a TIIlAF?D tfhv¿¡q.
: -
las lnvestigaeiones
con fines mili-bares en
po
la rlttma
Potencfa económica e ind.ustrial d.e 1os Estad.os unidos. Partieipaclón furportante d.e las autorfdades en e]. caapo d.e 1as investi gaci-ones ligad.as aI uso báslco d.e ros reactores nucLeares
r237-
Colaboraefón estreeha.entre Ios poderes púUieos y Utilización d.eL i.,:ranio enrfqueqid.o.
Ia lndustria.
GCR y úIB son más eostosas en su ad.quisicjén que 1as centrales con agua natr:raI; ein qmbargo eI eosto deI combustible es nor malmente más bajo. Es posible que Ia evoluclón reeiente d.e J-os reactores a ga# grafito hacfa eI erq:Ieo d.e uranio enriquecido permitirá establecer un equili brio técnico y económlco entre los modeLos de concepefón a¡rericena y 1os o*ue han sid.o desarrollad.os en Europa.
Las centrales de wenio natr:raI
*ZsBCAPITU],0
)00(rv
CEWTRjIES CON TTJRBI\iAS DE
Centrales
d-e
ciclo
GAS
abLerto:
con tr.rbir:a ,le úas está justifÍcad.a, generalmenbe, tan sél-o si el Yi-1,.llll"iaL colnDustlole - eceite pesado ¡ rJaíl na'i;r]far c óa§ de alto horno es abund.ante y nc muy cos-boso. Entcnces e1 enplec de,-:na ti;::bina*l uaa cÍ:io al¡¡llo rr:su-l-ta interesan-Le po:, ias verrtajas qu* efl-¿s pre;Am*ilu?ffii1igrr-"= r-' rup.,r. Veamos algur'.ros d_e
a). -
los
más itytarl;an.f,ep:
PT*tll-u* ryJrg--IápI1g.- (ae ro' a 15' en J-u¿ar de algr:nas horas rrecesarias para l.es t,;r.t;ina§ a vapcr).
b).
- tyql
.- L;s se::vicio;
a.¿xiL_ia:"es también son
a de aeei._be pera e} ccmbuslibie y u.na para -La lub:'icaeión c1e J-cs ccjin('¿tes. A igual- pot.encia re:qu-íerr: nos dr-' l"a ml'¡ad- d.eJ- pe::scnar ::e;;eea::io para r:r- ser¡¡icio de;r-;n me -r val')nte csntl.a_l- a l¡apa):.
c), -
mfnimo.- ;r por ccnse,3u-rnci"a, poieneia especlfic,a turbina a gas pesa ur: te::cio de ,-'rr mcto:" di*:sel de
Egpaci_o_ oel.rpad.o
etevaCa.
Una
Íg'.ral poteneia.
d), -
Reg=r-rl_ación
e). -
UtiLización de un cigfq
fdcil- y
seij-ura" termcd.inámicg_r,-rg¿
el- -¡spor rie agua, a una temperetrra mlry glrnente exeesivamente .
f), -
El-iminación casi tot¿l- d.e] agua de
¡iavo:'abLe.- eL flufdo em d.e hace.rse pol e]-eved.a q** ia presiári
"in
refri8er.ación,_ Si 'ufeeto
se tiene en para las tur
binas_rle vapor (entz.e T0_1OO 1itros por ead.e Kg. de vapor a conden-sar, 1o que si"gnifica millones cLe litros por cada f.orr-"r, ir;"il;.,: trales que utitizan al-gunos cc-:nter:ares de toneLad.as ria hora ) se pued.e afirmar que eíste es sin d.uda eI d.e vapor polr ca ractc::-inJ; il;";: tan-be; _ól- ¡risr.,o pu.ed.e rJ.ecid.ir, en l_as ,"""r?":.;;r-;.también d.e es_ ca.sq,z d.e agua, la eleccj"dn c1e'es,re tipo d.e cent:.ar-es. habledo e:ryre§i¡nente d.e t,'rbir,as a Eas a cicl-o al¡iertc dad.o que eJJas cons ra gran ,ryc,ría a* i"s-;;;";.-r;;;r;;;,ú en servÍcio. a gas con f]-uid'o accionante con circuitc cerrado o seirigg¡rada, si Las rr¡rbinas tan bajo eiertos-aspect,os algunas ventajas par''Lie'ulares, no pueden.bien p,esenconsid-e'adas - al es'bado actuar de Ia tÉeniia - *r.lur* iár lr¿q"irrJ" todayfa se, qr* garan-bi* zan un funcionamiento inclustrial cor¡lo l-o cn-hienden l-os g-::ancles emp:.esarics de Hemos
'ci-buven
-2?O-
energlil eIéctrica. Ent::c o'r,,.'iis cosas) para est,es 'rrbinas, e.I tiempo nec(rrsario la puesta en serv:Lcic r,rs rauy largo; eon est-,o se pierde una d"e las prer'::cga tivas esenciales de l-a turbi.n; a gas utilizacla pare J-os serrricios C-e piint,a
pa::s
Esquema d.e fr¡rcionamientc. de
tr;rbinas a cielo abisrto
d.e
Ia priryela gelerarijb"-
A d.iferencia d.e tas turbinas d.e güs a ciclo cerrad.o, en las cu.ales e] flufd.o uc tor (aire) es calentaCo ind.irectamente pcr los gases a al-tfsima tem¡nratu-rá que circulan en una cal-drra., en las turbinas a ciclo abj-erto (fig. i.l6) erI airc atrnosférico que ha etrai.esad"o el conrpreÉcr a es calentado directamenLe ]:a.gta 6OO-7OO oC en Ia cdmara d.e conrburstión b d.onde se rnezcl-a eon eI co¡rhuetÍb1e y se d.escarga f inalmente d.e nuevrl en 1,§ atrn6sfera a travé's de iu t,r.:-r'bina c. po'bencia mecánica prod.ucic-a pcr lq tr.:-::bina es enofflr:nente ma.y'ór d"e aque.L]-a !a irtr.J- que ¿enera el "llternrd.or o. a raíz d.e qu-e J-a primerr. debe accÍorr-,.r t,fnbic, ,: el- co:tlprescr e . ns-be ú.1"i:r:rol pcr una relaeirjn d"e compresián i¡;ue] a lC, pr.;ie c1e rbsorber ccsl. los 2/J d.c ia potencia r1e 1: tur"bina, io qu:e eq:iral"e a c.trci:.' -biene en realj-cleC- r;ne lur: er-'.e un grupc que accion: un el-te::naclcr d.e )1000 K,¡r\
bina cuya pot,--nciil cs por
-i.o i:reacs iil-red.ed,or d-c 10,OllO
i{'L
Itri esqucrn¡. clel- grupc rep:resen-bad-o cn k fig. L56 es sin du"cia e-L rnlls ,,=inpre r:-:r-l-izable con t,rbin¿rs d-e gasi ulr. ¡rctci d.e i:irranciuÉj:, ccr1, ,-.¡¡ ex:Ít.et.=--z f j;-n'.: irI nlte::nad.or., comi:ietl e I ecluipc.
E} i:lire se inl,rodr-lcc en o).ceeo.i en cant.id.ad. hlrs-1,; cte 6;i B veces ;:i::l,r i,lo,;i:1l:: e strictemen-be ner,:,i:.;ll:r.ir n',ril l-ri co¡lbu-s+.ión. con ln dobie f'¿ncicn ,1,: qu,¡ma:: cl- ccrribustibl-e y evi'u*r qu.e los gasee a-l-cancen r.:.na 'i;emperatr"tre d.erirasiad",:', s.Le',/'a. da que ocrsionarla le d.esbrur:ción,1e la cárnara cle cc,mbustión y d-e l-a ;u.r"bir:a" -
T'.rbina il gas a ciclo abierto d.e Ia primera gencraeidn. Cicio simple sin recupe¡.ación d.e calor; co¡lpresIcn y expar¿$t-cr.l er.i
una sol-a etapa.
-1
-
/L).1
|
-
-1 'r,'.+ .,r- ¡1 .:, L -" r¡,L,L.Lir. *r; rt;{trüIlÍento si],vü parü .,¡e]Ocj-cia;1. qr;e pürmita -l- .. -.¿; ;-..1 ilev¿r:' eri br,li*oc :j rjitü ::.1. C¡.:'ri-:-r..¡'¡^ .n'i^.rqt-.,"ñj:% , vu.r vLv;i I: ,:Lij u_Lui¡ ¿ uiü ,;1IC r-r.sJ§Slj.-,iu ui unCCnáiO"C A,t le 1-r:.i.r c¿rrlt;l::1 Ti !;
cu colüu.stión.
El- rendlaier:to cr.e urn ürupo per.ocido es necüs&iien.:n.tü br:¡o (IJ eL ).gtj;) a yalz cle i-:: gr'íir. cEnJr,iu?u calor qi}} pierd,e se en.ras d_cscargad.cs en r-a at_ üascs *. i,tó's-be:'.'a. i,I:r -rermómel:ro: corocri1c :r. r.; ,iaiirr.a a* re t.rrb:_nc, incl_ica::fii u.na ,r,cm l)Cr:t-t Lra ¿il-reC.edor Cc 330 oC. pu.cd-ea encc::1;ra:: ap].-icacionc.s t.an soi,: f.ilrll,.:.,i, -:::r^:rt'1-rr¿-:k'eza un púq,uü _ '-^) ''-'-'l'f ' ju. :on, pr-:-r.r5: y r-., ccr'[a *,;.vacián;a],; .r¿s =/'¿T',fj-"io".dc r:¡.,.:rgs cl lr,:rc'lo d'i ra cner;íl ;orod-i.:cid,l no rcrprescrr'i-,a Lrna cs::üEl ."i"¿ri", *:iei¡Eiva fac son el p:'ecio 'bejo rJ-r: instai;-id;""t-;f .r,:,rijob::r1trn-,;y ;?1;: ,ll; l_rs illquÍnas. En 8, Z IO minu:1-.crE: l-¡; ilr ;.r.: :id=.:.:.i._::r,aa'Lcrs r,río, sr: puüd-i: c:r _ ga! r:.L air:ern.aiLol e :'_nl;¡::"yenj-r c:: ii;r:j: c1e ltli:.:.::¿rnc.,:ncl*trrr ,_._l- .ri.r";;.";;;":
1e$ 1,c'iün:icr s reulizab-r
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r§'-¡-'"r'rr 7*-3 Y st c1i: que corres r L:: c¿n,cic1¿:cL á_,," c:alo:: quü pue " 'ceóricarnente en *,.*rgí"-r.,r.j.i". -:std rcpr.rsr;r,i,acr.o pcr er rí:.u. ri:r::.:il=t"il-I:].1 L--r'|--¡ ' L'\,j pr-.rlii de r-as ¿ír'c,:s I*J-r*2 y ¿:r -r; 3-3r _ia fig" l-)B corri: a p"!:rclica c* r+nrr.lmicn-i;o der- cicrc id.eer re i¡.:c:ci (ver n,i_g. r-lr). 1l0nde lil
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lii-r'iclicnao l-il cct.-l;.r:siir:'f o tre s et,epils eon :'efrÍ¡'eracion':s j-ntsrned-i¡-rs "
cl-os
se sabü, eI l;rabajc para Ia conor-esión i.* un fl-ill-i:en:pcrr','bt-'.:ru inicial; :ri:ot-;. hi,.rr, d"o cs n:-lch* r.-r,j:; ¿-'l-,:.¡u;l-o cur,n''uc .riiis nl-1,: cs l-,: nc s:Len"i.o posii-rJ-e l:;l'i;l,ii'.--,liit.:il'r,e i'¡,r-i¿r'eI v¡¡lor d-e l,¡:, -i;cnpcrat,u.ra il-=l-:ír"-* ir 'i'r clt';ri:,il-t ci: l'l íl(-)ri,ll':s*.¡r¡ s,-r l:: r:,::nsa.,J.o cle mocl-iÍ'ic::rlri
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cie::"t: presióir, sa-] c tlel primer collpresar :i ¿ travósd.,:ü ¿ntrir:' an ulr. se*r.r.nd.o co1'npresor: eI tríibajo cle este ú,ljtj-::ro
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/^ a represiln"ia el compi'esor d"e bajr presión que comprime el ürirs iln Iu fig. -rb3 etmosfericc; b es eI refrigcrante en eJ- cual- cl airc comprimído cede al agua una parte defcalcr d.e compresión; c es eJ. comlf,resor cle med.ia presidn; y cl es eI refriger¿rnte d.e racd,ia 1:resión; e-es el compresor d.e nlta presión; y f Es el-
rccul:crld.or de c,':1or; g represúnta-l-ci c¿ímiira cLu co¡:bu:s-r,ién de aloa pFesicin. Desdc íiqul el 6as ernpiEza sL1 procüso d.e e:rpen.sirín plsanclo a trrvés c1e h t,u-rbi na d-r rltír presión h c::1cn'¿índ.cse otra vcz Jn. i¡ cámara cle coml¡usiión a bajf prcsión i ci,escirgíndose iueSo cn ltr lttnósfer¡l cie,spp.{s c1e hi:ber ctravesad.o 1:r 'curbina F de ba¡;: presión y el recuper;d,or f " itrl agua de enfriarnicn'i:o pucd.c, en cI clso d.e esci:§ez d-e agul, i:ecorrcr u,n Eiclo cemüd-c croiend.o eI caior qui 'sad.o al eire un raitiaclores col:] \.errtil-xción forarad.a o ün iorrcs d.e refrigcrl ; eicín.
record.ar que }:rs'r:urbinas d-c gr:s utilizc,n'r,eínprr.¡turas más al-Las que turbini:s Cc',r-apor y por -'l-o'biinto lrs solici'Laciongs de lcs rnaterisl¿s son Ci:1,:e ,,. ''l
f ,.. fJ§ ^ 1i).3
§
,t¡ r r¡ -l . c
Pr:c'Licr:¡iei:+.,e eI rlu-ba} d¿ ]-ns plIe-Las rln Ias prime::as hll-e:as t::ui:aja aI ealor rojo y al- mismrr tieni:o sopo::-ba esfuerzos no'cibl-es por Ia fucrz¡r cenLrlfuga y ;lor ci er:ipuje Cel gi.rs,
In't,¿r,¡icnen l-os fcnómcnos d.e fl'ri-ga ,Le l-,os material-es que limi-[an su vid-e d.e trab;ljo. Se empler: ilcerc eusiiínicc d.e ali;a resis-Lencia y ma'L.e::iaL:s no fcrrcsos -bui cornc ]a s'celii-bcl .
E} cornbu-stihl-e utilizad.o en las turbinls d.e gas debe ser de buena cal-id-ad., prc sentiir cun'i,idtd.¿s mÍnimis c1e:izufre y un conienirLo;le vanad"io Éumsrncn'¡. J.irni'cl c¿o" Er: efecto estu cicnen''üo, rll pascrr d"e1 esteüo ú^asÉlcso al- es'¿ed-c J-íquiüo (Jñ c-¡ue suceclc en las pr"irneres h,iie::as cie paietas & urll:i tempera-uura ap:'o>eiiired"n d.c oC) es srmlner:te coru¡sivo y üracü aI ne-[,a1 d-estruyánc]c]o::ipid.all*nte" 5OO Turbines ii*
giL
s i cie.l-: crrrredc"*
EI inconveniente
d.e ]-¡s turbinas d.e gas a cicio abierto es aque] de provocilred ensuciarriientc nds o menos rdpid.o d-e las pale-tas d.tl compr€scr y,Le J-a'r,l,rbinr que vienen en con-iacto d.irecto con el aire a-Lmosf'drico y con los procluctos de l-a cotrbustión. EI rend.iniento del grupo por consecuencia d.isminuye eonel-trarrs currir dc1 tiempo y exisic ad.enás i-11 peligro d-e co::rosiones peiigros*s cie ls,T piilcb::s d-ebid-o e sdcs'L¿ncies ccntenicl-as en el co¡rbus'r:ib1e. EI ciclo eerrad.o en eI cual ei aire no es'cií cal.entr.d-o clirectnliente por eI coinbustible, mis bien por u:r intercambiad"or d.e calor que hlce J.as funciones cle una verclaclera eeld.era d-t Lr ire, Puvd.': obt'iar eI inconreni.:ntc inclicaclo. La ventaje cle este sistema esti en le posibil-iclad" de crnpiesr cual-quier eeliclad. d..: comoustible, 'rarnbién si es d"e ci-'.1id-i:d. inferior. El cielo ceryad-o p1^{rc1e a.l-cunzar ::end.Írnienics el-el.;td-os (h:s,cl supuliores e)- lolo) especiallente si es co¡rbi-nod"o con ins"Lelaciones ilard h prod.ucciór¡ de c¡lor"
l.leger, por ejernplo a -bransfo¡'¡¿ar en Ia turbina d.e 6as el 307á c1e f¿; ener¿la térmic¡r eonterrich *:n eJ. conrbus-i:-""cle y *clern¡ís utilizar d-irec.biiuente ba* ¡c h for:l:;L iLe calor o'uro l+O-l)r$ A* 1,-r encrgla cle eo¡nbustible -i;al couio hemos Se pueclc
visi;,.i
e.n
e}
cr.-,pf-buto
de ]-ils tl-.rbinas
d"e
v;lpor it con-Jl:aprcsidn.
En ul ciclo cerra
Ili t-ierp; ;.ecesario para ]a puesta
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Fig" L,ias "- (*rr Ja págira 2)+!) 1" i?efrige:eantes de aceite 2. Yai:til-ad.c;r"es pai.a refrig.aceite 3. 1':'ansfoynaclores ii€rv¡ Ínternos i, Panr¡I i-::terruir.trma nir:tor arrajque C.r:-:po ai:"e puJ_veti-zad-o 5" /_ Jr(;r,tl5a de egua ", F"ejJ:'Í.gerad"or. agu.a f" 8, f,'ilt:.o eorhüs,bibl.e 1:lquido 9 " "tse¡;,:b¡: coni.l".r,¿sLible i(;",;1"¡p¿ eleei:rc;gexl{f, »e-:.';-ointerao ,l i-. F.*fl:'""rg"atu.a ¡¡ara Sru.1,.a eleetrrg.
-12, $*ead.c.r' air*'in§rtr¡.unen,cos Ileno.l. lie A"T. ¿Ii" f;r''¡l-e:"ii *o:ia.irrir: al--be¿"nad.o:, 7 ), -!-¿-c7¡.i!c 2():\ürLó-o t,-rr'binas
Ij,
161+-- Turbina d.e gas e
i';
4
16, Paner,-E "T, i I I " Sateí'ias
i?tz.p.e.
'':,,:";.::i.r¡:
18 " Tablero i.tirs t:.u:i:e;rrf;i;:É: 19" fahl.ex'o pu:'r[r: r.eu"t::"¡ 20. üompz'es'l:r a-,trc f:--a.1,1 .1+ 21" Fi].tr,t aceite 22, I(o-bat' ar'::al:jqiie
2]
,
24"
Ta :J-r:.rc¡ -"l-J-a.re
s
L::,r::'
A1ter:nad.o¡.
:
-,,..- i.
fii"¡rcs ai.re ej-te:Í:,;tr:,r.';. 26" Descar"ga ai:'e aJ.le.:,,:r¡,:.ijr,:.. :15.
f:'[ " Eee.*'tr:;, ^ñ iri-Ltlos ai*'+ ?",;:'hiL:¿ 2ü. 2p. T,t:.-binas 30. Iese¿:x'ga gases
"1.;.
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Cent:'gl*s mdvr.jies jon tFl'rjrf -É::-grl En ¡$uchos palses d,:nd*.}.as J-eri+s i*f,{c';:"j.eag no c-,-ib,ren tod.avÍa poj. eomple-to el- tec"rii:c¡z'í.o nac'*onal ¡, ;"t í¡*rt:!3j-i;a eye::tu.aj"ner¿+*e energla para ler"lod.os cor r,|í a pei'a :m":'g*.:ci.a, r'-'i"i::. r:';f-,¿:',1irl: ias t::.r-i;j-J-¡as d.e ¿as móvites instaral' c-as en carii-aies ü r/agi.,[es c'L¡: r].,'-,:.r,-i-:::':il. "in ejernpio en la fig. I64a. §1s¿?**1:i,1r r:!--*: -':{: *...dir.
:r, i,::,1-r¡."i: ;et:.-lraies, un ciclo ,rérmico eo¡rbina las Yei:.:.-t,üi¿ti-r,-iú...4 i..'.::h-r-na a ¿la§-o y las de Ia tu:"-bina a va1-
l\e+,v,a3.i.wnt* se es,,:á er,¡,-.f.::::-4.., ,l-c:-, cJ''i.a.r.TiÍ)'\rer:rl:¿a
por" 3l- rrisl::¡:-a s:rr-jrrrligj..,: ei: virij"j,aij i.r.l"--..iL.riij.r;i ii Uo.s, :i;"yc,6 r,ases calientes de d.esear ga iri6:"t,saii {ii:r u-:i¿,r .:¿:.r".1j.r.:.a li-.::-L*: :a:.i* rLg :¡* í-r::t.,erpÍa es aprovechad"a en É pz".rd.rc.ci,áli ae.r 'ra;;l: r-,;-¡.q: +,1¡:¡--.,¡¡:iá .:.,¿¡ t,!.r'bj-r,ld, tc,r.f *spoi1d.Íente La cald.era reci " t¡e ad.emás d"i.re:: j;ail.'Jl.* íj.i-ar;í¿ rl,i L:í-rr[bir.§t,i. lJ-e para ]ograr una car.ga eonstanT te e indeper.,iiei:t* de l"a d* j-c; :r:ir-i:lgases. En -"i-a fig.l-61+f-, se ti*ne u::a ir-i;,hi.na d"e t¡apo:. cle i-10 MIni y euatro turbinas a gas d-e )r! irM e/u, totali-zaricrr 3,L.Ci I{¡I" La *fj-ciencia térmicá ¿el eicfo es ae 38"á/r. ll,:nüu.,:tit¡1e
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T,cs p::r,,c1r-rc'iref41s d.e r:nt:'gl¡, ,sl-rrc-i,,ri.jar rl:rc\¡r:chtnd"o el valicslsi¡:o ttíc n:co c],.,: .11.,i j.nr-iils-r::i,l re,:pcrn.s:"1,1,;: d-,,: lrr lu:bin..l d.e g:s :crcc::íut,ica,r.espalrJ.o ,*" io o..li; d.: . ur-,.- i:,s . ñ.-,a 5ü l:,--n 1r,;::-r., :.-.:,Li¡::.r.i..-rl t-r;_...;-vc -i: i.po c.c mc-tcr rlcr.:-t ,-j,l- lr;:ic:-r:^r* -l-t:ai,t,r-;rt ¡i.Í.,,r1:r"a,r:r d.e 1,.:.ts iu.f.l>,i.rL,:_: s ,i.i: :ifi C.eI t.ir-::ltoí."1,*,:c-tct:,, c gin*::,^ric:: rl-ü l,;if S, ¡.i,,.,,:; i;uil 1,:.i L:u;oi.:-in,-ti,ic1o lrjs genul,:lCot,es rj.cr,_qas i.r 1:i§,r,:irid:S l.il¡:r:cs cuyrr d.ifu*i¿"-ial¡i" r:rjrlr,::zii.1c: cr:i-l'::r: lcs 'r,ñr,,= Lg5:.,*.:,96:'" ,se l:;,ln r¡enÍcl-o r]-o,§¿irjrc.lland-o asi f¡rs ccnt::.r. ,-l,c,s ion. 'u:uLr'binaS d.* g:rs d_e l:r segr:,irci.n genel:acrj.in"
C:gf:E*t. "i g."cr.dc{ft"
_
rrij r:r¡,.-r !,r..,1 .. ,_?rtr:r-.,:rS;rl: gitscs ccn ¡:l_t: cne¡.gl:, ,: uu: fIu_ -]f (...L:::i]c.rr"*lrc-i,i::,: j-1. i,.:l *:p'. :ifi::]d.cs, i: .-r.hro clispositivo orue ño ./.t-r-rpi:r'r..'rur-l'-: k 1.,o']_re * .]]1'r'l ,iú "e -':ti-r:...n.:ja,n d"C-L ChO:;::.:, *;,r: _i..i;,:l:t:trg,:n,:fld-Of r.l.c gl-:Srt a.:,.rr-1:; -,c,,,
i s': ; ccpi:t
::,::::cd.i.nii:itia,i':illn't,i:, uÍ.i¿'r -t':r-fl¡il:l d,¡:: po,;,*neie i:.L turborx"cctc"l.i;olÍ, l-:r irii:rüfil cr.lc::i.f j ;,ii ;, c:lne,-i j-c,,: j-ej rs,:.,i;pe Cr:f generiLrlc.r d* gascst,::t en -i;:i'::b'-lj: ;i-ri,t b,l¡o fo¡iirl ii", po'i.rr-:ic i,,ii, ¡.ll ü.jÉj,. ürr. 1¡*z d.c elrpr-ije (r:ig. )-62). Éi
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EA:iséb:rr a Ia presión
¡:m'bÍen'ce,
gi.l s consis-b(r ciü gi:.ses ciilienl-,e s r: i;.ne presión y terirperir'¿uÍa superior"es ¡. l-s ird. nis:-ón del cornpresor. Se observe que un gencrtd.or rJe gas, o l,r-rgbomeacl,or, se hI substi'cufclo r lrra pa::tc d-c1 cicl-o con tr:rbinas d-e ges cie la "prirncrcl g,ioet3.lr cIon" EI dirgraln:l d"ú tcrnpcratura-entropfa p$_r'a le fig. 165 se muestrü en Ia fíg. ¡.6§ riilrr-i cofldiciones teóric:s d-e compresión y exprns:-cín reversib]-es y suponicn.cLo quc Ia combustión es equivr:Iente a un calentaitiento a presión constlnt,e. Los g:lses que ciescargi:Iit turbina u 1a pres:-dn y terLperatuz.G corresponclicnte;Itrr.r.n. to D pueden ex-pend"erse ¿:ím ¡niis l:asta 1rl presión atmosférica (pr-rnto E) en u._nl segund-::i turbinl, o en l-¡ l;obera d.e propulsión d-e un turborreactor, como se i.n* cl¡l cil con la }fne:-: DE. irsÍ l: c,:Íd,:-de ten.tre::atu¿.a DE está d.isponibl.e piirir Lre_ cionrr l:"ne segl-lrl.d.:.. t-,url¡:'-nlr o piirr¿: prod.ucir un chorro d,e rrelocid.ad. "
III trrborl:ci:c'¡,cr d-e:.-;--ción, cr-.,r.ibin:rd-o con l-u,ut:fu-iinl, dc gts est.:.ci.on:ir:.-artie no cierbrs ventrjil s con ::el-,,;cÍdn ¿¡ Ios tr-rrbog:ses convcncián¡i,les:
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fÍjo qur.* r-,asi *i,,,rp=.,. se esl:Lpuia 1'::l;: rlC:Iür-r.""^fr^:I:-io ej_ cr_l¿t-L dcpend.r,: ni.-tÍ,u_t"cl::rcn_t: dc_.1_ r_.r,i:ño ¡c
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El -berccr mJ'¡odo ;c.r;is't* üri us.1r z ó rltás turbings c1e po-i,cncia en -u-no, c tn rii-rr'oos i::;."br"r:üos; :.-r lr:s potencies d_e las u::id.a,lcs áispues* 'Li;s ,J-u *s'i;e i¡toC-c I-i e¡-an5;n.:r;clor. I 12] iv.[r¡"
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L'l cui:'¿:'i cc'r'lbin.aici-drr ccnsis't,¡:: en ;:-[i.]-.i,i:,r: 'Ll-it.:i ior-r-;,r -,,u-,:bi.::.¿;r ai.e lrot,úrlrii:.i ritul;f ¿"r'¡nrlu- )/ Ün mcnter L.os tu::bc::::e'r'c'rol:es ;rl-1"(-jcl,Lrd-o.r i1e l-l ci.::.ci;rrÍ,urcl1cil:-ü de igr;li-'l- n¿inerlr cluú se nroi:-i;:il: r-T.(r:aliirf.nünl,¡: l.i-i s eiimaras cl.e cic ss :.rjtuf,bin: ":*"|:rl'c_:ctc]:" comhusl Cci: ts'r.i,: clispc,¡ j.c:i-irl .:r..' hir c"nst,ril.fü.o Ltnir unid.&d. ,:l,ll.'_'lt- :: .l:j-en':r 1"'l['l ¡r sg ccrn;er,i?.i.iii]r. -t--; {rí.1¡.r,,---r¡-idn o.r: r.ina u.nic-ad- vi,r l.?l],Í";,:t:,:",.,,,',tt> LW\J t\t,t. 'f,,."-
Ac-i:uliiltg'n'ce il;tis l-en d(l.s cr:,1.e¿or"lli tlísi.,-":.i ¡..r. ;.-'1-t.,.:..- t: Lr::,.. t)ü júi::jJ.,¡.*x:. un.;i es l-¿: -c. clp'¡:*"{,Ll ri.e'!Í._"d".3¿: cr.u-e r(,1reiir.:, ,r-..,ár:r:r, 4j.:rj rrl,i-.ch¿r." *incrcnizarsu t,Jqr:rlc:+ql con .1 r; irnt:r ;.,:.lr,3itz,rr I; i 1-isEH*Ti::o.r /i -.. ::JTt..' ' ':1- : //'[i]-=:j'ir -'\^¿5' rrr cs -I-il gr;nul::A-. rrl"l: .'.:''::-, -..:., '"r,--serrv& ciíl'l ce },.:]iatival? otrL:{l Sr: sJ-tic::a;n:12,n ¡. sc jran+ ''i-jll o p.l-enr
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scn c:r;r:ci;erIstiei''* .n ry ir.r:por.,can .r si,, Í'ii,.í,::.j agl:o::_IuüSe tl:¡.bi_ón* l:r g:.';lrL +l Ls'l:.ic:Ld_l:c: Crl_1 surr¡j_c j_o ¡ér-rn.i ot¡¡ -;,,,r--;,;; i;i-1.? tti.l,ül-r.iis d.e r:ni,t :..i1::ld-: ;;;;,r; .Li aÍ:: 3rrr,r_rG.: sr r.ttil_iz¡ici,án .3n l.:_ ceñ 'l'i_r I a ñ -.^ ,i !: r 'i1.,:::ll
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l-¿.i s reclulcÍcl-i,: s necclr;iclsd_es d.e ::efrigeri:ción z"epr esenti,n Un firc tcr decisiyo 1:or l_i: el_ección de ¿ste .,r.f po ci"e rua'i,oT', cspecii:lrnen.Le en la costf dul .FeL:,-i clond-e el a¿ulr. no ;.bunJq.
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Dispca,:-ciiln
cLe -1-cs
g:.ui:os,
- ,^'7 -
,1ecir q,L1e i;Iie planla d,* LjTOOO i$ d.e po-Lencis requiere un ceucai perman':nte d.e agua ai. t r.r3/ség" En J-':g:res l-i:jenos cel r,i;r no siurrprc h:y: d,ispcsi:ién Ia qan-tid-ad. necesaria Ce a¿;lla .
Sr sc emplea ün circui-bo ccn torres dc ref::ige::ación para eI agua C.* enfria ni-cn-Lo, j.a centioad ner;esii::ia d.c agua d.epencle eseneial¡ierrr.e d-e} graao cLe hr.;¿irc d.ed- relativa d.el- oire y cL¿ li-. i:enperatw:a ambiente; oscila entz'e 5 y 6 l-i'r.roE po::}fllh ee deeir qlre Lrr'rii ecn-Lral d.e 1IrOOO K{ requerirá a piena e:rga uncs 202? LLa.ros por: seguJldo qu.e s= poclrán ob'bener rLe u.:ros pozos. Con est,e sis+.ena, sin crrrbargo, en c-Lim.:s calurosog, Ie'cempeuatur"& d-ei, agua,J-e enfri-amien'i;c resui'b:l eiev;,L;r cn perjuicio dei ::endirnienl;o cJ-el- ei.clc l-;tir,rLiec"
Por ic ccntrri,rj-o, uqe plei:bi: ccn motcres Dj.esel- rtquiere, según J-a teml:ura'.,u.ra
3:¿ §'?. ?o,,f,lo=
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ti,;l':;',{':.,::';;'Hr1:l;'H 3;i-iff: ::#áXT;1.[ili; f
-,^ - 4-.,-l E A:Li.. i':,],Í'ia¿]^-l? Oll..
-. .,' i -. -1-,. ülj L
F.ccor,l-amos brei'emeir-i;e
lc,s cancüIJ'ücs gencrale s del
:::.u-[.ol
a conrhi:s'rlin.
i.nt-.e.rl:a
d-el. i;ipc Diesei.
LII cicl-c'L,i:dri;:r-'r clc ic,s::rr:'t;lrcs Diesel es parecldc el iLe J,as ''r,',¡:binus d.tr gc,s rcp:'csci:ttd"o ,:rn lc fi¿ . L57 ;, L5'¿. El- runcii¡:dcnto eÍ'ectivo, 'r-,enj-enrLo ,¡,n cir.ür.rta L,ls iempc:'a-buiras r:fec1,i';'os Cei- gas ile loe grlnd-es ¡notores Di,esc--.i a ct"cs'L,iel: -Qcs¡ -e]l. )er& 'r1 Li;ii Prlre e§'[,e mot,cr no Eo riiliíieÍit,e, a cliferenci-a C.eI ma"iry a ez,p]csién, ";xt r¡i:terun áe enci:t:d-id-c d.e -1.: mc, zcil; ct c:rnbust1ble (pelrdteo 'r,'ipo Dies€l- c pr,:1,1'ír:,: -li,po inclustrial) es i-n-1'..,,.s'¡,¡-lii,c er-r el- cil-ind.ro por unr l¡o,nba a el.tlsins p,::,:si./,n (LrA + 2OC atn. ) ó ,:cr: ai:'"i coi'riprÍ.rriclo r^ 5a ? 70 ;t,másÍ'e:rírs y Ée r:t*c;ir¡:.r'.1'-..if1 cins e Ia alta t,rinpurnbr-i.ra (5OO +- 6OO oC) aeterminad.a por la cc,.r::p::e,siin d¿f" i-i-re un f.a carrera d-e: rcg::e,so d.e;j- 1:istón. La colüi;"stj-ón no insi;an,'i,.dn*a ar.r Lir mezr:}a, m.ofltj-ene una p:=esidn::¿ís o llenos cons'üernte en e] cili.nd-rc., lsí q,-e .,s-uos n:io-t,crcs se clasi-fi-c;n j;aritr¡l-cj¡:. corno motc¡res con "cicfo a presión cens-L,an-l,e " " En los motores a J+ L,ielpos(fig-. }7O) se aspira eI aire d,urante Ia prime::,: fe-qc.; en Ia segi-incla se comp:'ime; d.urante l-a tercera fase (fase act,iva) se efu:t.iia 1¡ coril'bustión con Ia p::od.ucción d.e energfa micntras en l-a cLr"a:'ta fase se d.ei::er gln l-cs gases quemnd.os. Al¿;u.rt.as ví]vulas regulan l-a entrada y saiid.e d.eI aire
en Lrs üistir¡:,as firsrs.
En el ciclo a d.os tierapcs (fig. III) uina ,"-ez prod.ueid"o eI encendiclo d.e la uezcla i:ire-petróIeo, eI pis-bón se rruevey después d.e hsber recorrido ¡ma parte d-e su cefferi descubre algunas aberturas d.e l-as cuales sele eI gas quemadc y a} m1:¡nr¡ tiempo otras l-urnbreras por las cual-es entra eI aire que prod"uce el Lavad-o. En 1¿ carrera c,-e vr;elta eI aire, d.espuós de h¡ber lavado ta¡abién Ja .-rima* rr' d.e e>ryIosión.' se con/+)rime y se lnezcl-n con eI colrbust,ible Í.n.yeetad.o" Pa::a granC.es rnotor.es:1 ! p:-::lrín, en J..:;.¿,i;:;:.,1,e se:: apl.icada tan solo en u,r1 lad.o d.el- pistón (ntotores a tir-ry]-e efecr,o) -"., i:uce ;.crcir¡n¡:: altez.nativarnen]-e scbz:e arnbas earüs d-eJ-
pis.t,ó
)
"
por Lrn_ nor:oÍ Dj.r_"sel_ disminuy,: nl 'bajar J-a pz'es:'_ón d"ei eÍ;re e Ia en,trad-a de lcs cilinclrcs (rd.:s.: m¿is ad-eL.ante n prc;odsi-to d-e }a sotr::eal.i- * men'r,ación) ;v eon ¿r ii,-',:ner:::tc Ir: I:r temperatur¡l clel- aire amciente Llr pcfcnci:
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/; ir . .:;'-¿tt I ffif.Él": , i jr | +', I ñ. I , j
'.-4fE# x.riiliiiiilll ,\ii,,r,ilri,!,¡ 'r',i,r,llliiiir
'\'i+ql , rll}-/ -¿t¡,j-íJ"lrLti¿t-l-"J Ls_-*_:_:=;É'
_Y/ ii li
)I /
_l
ttt
ftNü Í05
fig. 1lI.-
I'4oderno motcr d.iesel LroOO HP/cilind.ro.
Diámetro
C"e
d.e
2 tíempos
d.e l-a Cesa Sul-zer
un cil-in,fu:a lO) " cms. (record. actual- d.eI
d.e
mrind.o).
)
-¿)c^-l
r)e
ii--l- -iri,t',rc¡
.
r:ar,.
cilindros va::lLi de 6 ! 9; na se u.'bi'l izrn notcrcs ecn 4 cilinciros gr::1o ),: ir:.c;.;l_¡::iC:.1 Li.:c ;tJ-os p:.cs.iii_,:.,rf,.t1 .
l"_:_ ,,ri:cesirro
In fas uniilacles d.e gran po.i,encia ilrjeiiü ¿'lc¡nzar l-os T0O*BOO n::n. \i,,,lcj: i
o-:l
IUrOOC-:rOOO
I«) el
Ciáme,cro C.* l-os cil-indros
ii . *
i:i:¡r':rr::rli]r¿n'l-,e ¡¡rr:: grLlpos inpor'rnntes .r-¡ii¡:i-li;c. s,*l sc 'brlt-i;a cl-c rno1:o:'es
se e1 i5e en-br"e l-5c y 2!o:,evoruciones pcr lentos).- fan soJn pa:'a pctúnciL,: s no jjr.r.)r efü consicler¿:cidn ,,1-uor*--, fa- I ;r;;n;j ,;.'* .".,;;5^i'?!;,1!2"§',]:"-.,Y.:t.:" 1:i:' en lncnos i''r'r1r-1os pesld.os l)uU-r;uo r.p.Í1. J clliü resul--b;n 1o ,canto rrr,ijs co¡.vü *
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irirr,: ii:rios ,:lSranqü:s ;r r:-n: Íns'fa.liirióil irpro-piüil:,i
IrvljLr-u l.LO -p:;' Lr': l;il'1,r.,1'l'. d.
.:irjü con-
)1 :.ev-c_¡_.rcionü:,
;r'-L:;:r:iclr-,; r,:.:n i:S'i.U O',:;eL,C Se i_)f.arrce r:l.L ei.c.L:; inS,c,iil-:,tCiJi:
;::i-..st-riro
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ú,r-31 tr.¿/irWl:, ,¡i
s,".: i..:i.-i,¿. o-r; ¡;c-i::ál* c D:-esel, ú¡: C.-. ¡:c',róIco in*us+,rirI. .\ LfL c¿,l-r.r cir"Jl , e-l consL.no ospücffico s,,_!:e o.32A l;--/1:i,lh. 'i,.r':;
lJ: i,:'-: '.roilsL-li1DS, cqi-:i-,r::'1 ¿11t.^s I Zrl.lOA+3rZAO C::LfXv:{h) r-r; r I,ro"i,fltri:-t (5, OOO+iO, OgC jí,¡) .
,i1..::ij-,.
:!sl',r: ír:jcr:::encimient.c,313 por o.t,r:: pc:r,,ce compensi,rd.o ';'. 1. oiI" ?ol] l'j:'j),:c''¿o r,''I ccnirustible ¡mp1eeclá en lls -)ori.
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Er *>il rn-r,il,
t-.cs.-,
;req-,r.rñr:
s,: pr:cferird r.:_n tu.rbo*grupo nLiís s:l-t encioso.
y
Li:s ¡,3,¡41'rciils níximas
d.rr
d.e
\¡t].l í-\:: nü
c it r.ri c amc n
l,
e
¡l:í
s
s
cnc
i 11o,
lrn mo-i;or r1e ! cilind.ros oscit¿ln alreC-cd.c:, du' 10r0OO
lfld"
r )q'7 -
fig" 1J2.-
Sistemi-r de enrn']:ulstible; L, d-iesel, 2, i-ál-vulc d"e scbrc--pre.3 3rL,), tanclucs de nezcla d.icsel- cil y d-iesel- pesuclo; 6, bonba ccmbusti'bLe.;?¡ caLent,** dgr; I y 11, fil.tros gur-re$os y fincs; 9, 10, -tüIleüe y bolrüa sent"irra; l-2. viscc sírnc'cro.
fig. L73.- fnsr;aleción c1e tra';¡niento aceite pesaclo; 1, 2, 3, )1-, tanques d.e nl ilecun¡.míento; 5 y B purificad.oresj 6, l, tanqis y bouba sentina; 9 t cireuii;o de üEuü; ]0, cal-entrdores; 11., 12 bo¡*¡us.
/
5C':'rü3 | r-m,rn-tc c10n.
-
rntroc1uciend-o en ios cilind.r'os un vclurnen d.e ai:e mayor de l-o ncrmei se pu,ed.e quelllsr una mayor cantided. d.e coml:us-"ih1e y en _tal tnanef.a se pued,e pr.od.ucÍi, a iüuales üi¡rensiones,d.el- notor, r.rna pctencia ináE grand.e d.e aquetla d.e u:: motor
sin ;cr-'r=:limentación.
li-i- pro¿ed-i:ilientc es aplicahle seaalos ¡:otores a 4'riclq¡cs quÉ a l_cs d.e 2 tiem lr,]s y pr:r"ni+.e en mutchos cilso,s redcblar Ia potencia cIeI m.otor. Ccn la scbreeli ntn't ación i: illi;il presión se obt-,i+:ne iin arrmentc de pctencia hasta Ae feó$" -=
Eetr"'e
Ies .¡entajas
r'te:ror" ccnsr-r,o
d.e
]ir
sobreal-imrntacion rflco,rdamos:
cspecffiec cie ccrbr,,stib1es; it4, l.7z
Ir'sC ¡"''Ol-.,.il:-,:.1 .flii]tOI,FjS d.rl
:tC,CS:f.;
ir:i:it,¿ d-e lu".r::ieeciiirr ;¡ ntno:, ;-l;i t,''- .r-t! -r-'o :; ibil,id.; d. d e sib:'eorri"ga ; ;,,,i.;,ir,:rÍ;
:.i,".AO:: ¿
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Cl_o
::cf:.ig.e::lcrí^e;
j
rlrl:t¡itcl..l.i: m.ís fíC:Ll-; . -,i....-:
,,,:l'::*l* j.:lC. :l-cr :T.:,iolÍ l; ¡:r..:l:.Ju.s :l I
:.u,3,C
s.
,'i p::tll-¡ds:.';rJ,Le csi;"1 ú]tirrrLt r€,ntaia notnno-< cn efec'Lo qiji§ l-{} !ct,enr.:ia de }cs r¡o 'i.rr es l .::pi-lsi-dn y a ccmb,ustÍín dismlnuye co"r- l,.a alLJra , ,Zí, áu :-c rarefa e:j-i:: Íi'iltlls lú.iyor d¿-L rire. La aismin.'u:.áió.o .to poi:cncia ccn l-a iit-lujcr cs l¡ 6i ..--: .-.-_-
Pi:t*.i:*in en
i/o
St
ccrrp:'r:r'1c' ':1n'[,oiLces coino cca )-n sobrel]iment*cicín se -1rir,*i, ller.]]-e.,a í: e onipens&r l:r pJrclide de potencie y queda tcciavfr ,:, *á"g"ñ lítii á"i iO,/l rrtsllr-rc"lG a un motc:: iro sol:rea.l-irnr,.ntldo que f,u"ncior:,:: i:ivel ct_el me::. fi.-¡.;'i;¡¡1i,.'¡.r,'
II r.-r 11{ - - ,. í ^+ .' ^... tr:Lri -rf,,Li 1-.r.,-,rurcLr1i,'n-be
'l,ooLcs l-o,s
ilotoz'es a
colür-:"S-i:,idn ci¿ ¿z:;,in
b:"c,i,:.J-j-n,::r:t'lii1OS. j¡,.1 L.r ji)t-).r.'_i-.1_'t_:l_..r::j.i.i:..__ ¡,Ob::etlj_rL:.e::.tlr-i ¿(¡ si,.,¡ ,J!..Jr!.jiJJ ,^,liJ-.i,..,r.., . / ^
"-'-)l: Í:ntiir-'r.;:J:,c:rccj-onedo po.r" Ltli¿ tu"::bin¡:r
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po.L,ci:ciil son so * COn .-ln COlnpru_
it ücs quri u-til_i,za Ios Sitsüs de
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nii lcs rii:r.1pcs inorLe:.nos s,: utilÍza una scb::celinen-¿i:ci-,in "a pre:.sidn cous-btntc,r y rní.s uficlz d,el- sj-sterrra util_iz:d.o hiist¿l *ii fceh¡ "por impulsión" (f:.g. L75). lett.rniclos en§:iycs hrn nostr-:co que ccn. estc sistena se r:btÍene, para alt¿ls prcsicncs:aud.Íasrun aprovechlmicn-[,o óp-t,imo d.e ]-a enr-r:r¡;{x d"- l_ol úirses c1e esea1lcr, )r.s6¡ r'}stÉ¡ Lu mcyor cnntj-rhd- posible dr irj-r:e rJ-e cerrga. Se tágra rura reduc c'l-c:. ,.i.-!- 1:onsL'jnc 3c eolri-.r1s'i-,jirl.'1 , t-r-íl:t tt: rcl-t::::.'i.ic:ilí:: rj.c: lh potcn.:i¿r en,c::" lo-s
cil:l:C.r:l: .y',:rr;, simplificaciá::
11L-'.-:
c].tl.. siste:irr;r,l_.: t;sc:jpc.
1:1.l"in'üi.,i s ccn ntotorcs liesef sc bu-sclL : rncr:;i:Lo ilr,: uejoril:.tcrLnvfa cI bi: }i:rnce tdrmicc recupürand.o eI cnfor conteniilc en l.cs g.ises clc descat':,a" tl-egn de tai ruaneu'n a util-izar has'ca ,:L 7O/o rLe.l-as cato:"f,.:rs gastorlas. --np Se io ii_o -;;ñ Ta .LJ6 iray el esqlleri¿r de u:r arupo c.iesei*,¡lácirico combinadc ccn un F"p; tu.rl¡ini: r1e vilpor y previsto par,:r recuper.ación'¡ctei iLel cal-or en Ín-bercambiiid-o
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WÍrregu1erid.acesprod.u.cic1opo:'eI]:echoque,apesaz,d.e.lnayo cciólo ae ,..r¡ ,;";;; Diesel o"ror* siem.pre qp.e en Il: secu.encia de ilpuJ-sos d.ecios pc¡z..eL ruotor, eJ_ impi;l-so d-e un r:itlnd.:.o es d.istin tc de L'os d'*más' si el- n'áiero áe ilipu.J-sos áad-os po:. er cirindro d.usiguar correE ponde o es m'ur-tipI0 d-e ras oscilaciones propi,as rle] generador, (fr,:r r eirin a su vez de1 voranr* y á;i par sinc.ro,.ir"rr,r"j*ir;;;:;;;;i.cir; p:rorlu.ccn se fuer+;es fl-uc'buacicnes d-e pctencii y l-os al-ternad.cres pueden perd.e:. eI paso. L¿s rndo-u'inas ce pistón d.e 2 t-ieinpos-y a* verccidad. ,,Í-r,, pueclen p:.esentar impursc s anormaies er:n frer:uencÍa ',n,, las de h tiempos );""'i;;;;riZlá-"j2. lfl- nú¡lsrc d'e oscilnciones propio
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