INFORME DE LA VISITA A LA PLANTA HIDROELÉCTRICA DE SAN JACINTO 1. Objetivos: -Conocer la estructura de la planta hidroeléctrica de San Jacinto -Conocer el funcionamiento de la planta hidroeléctrica de San Jacinto -Estudiar el fenómeno de la transformación de la energía mecánica (hidráulica) en energía eléctrica. 2. Marco Teórico 2.1 Introducción Una central o planta hidroeléctrica utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica.En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica. 2.2 Energía Hidraulica Se denomina energía hidráulica, a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía ecológica cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hidráulica sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable. Se puede transformar a muy diferentes escalas, existen desde hace siglos pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río mueve un rotor de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las plantas hidroeléctricas de presas. En las presas parte del agua almacenada se deja salir para que se mueva los álabes de una turbina engranada con un generador de energía eléctrica. 2.3 Características de una Central Hidroeléctrica Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son: -La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo,
además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación. -La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada. La potencia de una central hidroeléctrica se mide generalmente en Megavatios (MW) y se calcula mediante la fórmula siguiente:
Donde: Pe = potencia en vatios (W) ρ = densidad del fluido en kg/m³ ηt = rendimiento de la turbina hidráulica (entre 0,75 y 0,94) ηg = rendimiento del generador eléctrico (entre 0,92 y 0,97) ηm = rendimiento mecánico del acoplamiento turbina alternador (0,95/0.99) Q = caudal turbinable en m3/s H = desnivel disponible en la presa entre aguas arriba y aguas abajo, en metros (m) En una central hidroeléctrica se define: -
Potencia media: potencia calculada mediante la fórmula de arriba considerando el caudal medio disponible y el desnivel medio disponible.
-
Potencia instalada: potencia nominal de los grupos generadores instalados en la central.
3. Planta Hidroeléctrica de San Jacinto La planta o central hidroeléctrica de San Jacinto funciona gracias a la caída del agua que proviene del rio Tolomosa que es retenida por la represa San Jacinto. En la represa cuando las compuertas de salida o evacuado del agua son abiertas, el agua cae a un túnel de carga de unos 2 metros de diámetro, el cual a lo largo de 900 metros recorre hasta la central hidroeléctrica. En la planta el agua es transportada a dos tubos de acero de aproximadamente 1,6 metros de diámetro. Aquellos tubos en su conjunto son llamados pantalón de acero.
El agua que llega de la presa hasta la casa de válvulas es repartida en tres ductos, los cuales 2 ductos son el pantalón de acero que alimenta a la planta eléctrica y el tercer ducto es utilizado para el agua de riego de Santa Ana. Como medida de seguridad los tubos del pantalón fueron hechos de acero para resistir altas presiones del agua. Cuando las válvulas son cerradas el agua retorna (teóricamente) devuelta al lago por efecto del “Golpe de Ariete”, para evitar dicho efecto se construyó una chimenea de equilibrio donde el agua es almacenada. Los dos tubos de acero luego son divididos en otros dos ductos para alimentar a las turbinas, un ducto para cada una de las cuatro turbinas. La central de San Jacinto posee dos generadores que transforman la energía mecánica de las turbinas en energía eléctrica. Esto se debe a que las turbinas hacen girar las bobinas que están enrolladas en el núcleo de hierro dentro del campo magnético estático, el movimiento de las bobinas a través del campo genera una corriente eléctrica en los cables, los cables están conectados a un anillo colector, unas escobillas hacen contacto con el anillo y toman la electricidad del generador. Los generadores usados en San Jacinto son sincrónicos, trifásicos de conexión estrella, de corriente alterna de 50 ciclos por segundo, que giran a 500 rpm y generan un voltaje de 6600 voltios. El voltaje producido por el generador es enviado a un transformador trifásico que convierte los 6.6kV a 24.9kV, que luego son enviados en una red de alta tensión hacia Tarija. 4. Cálculos de la Potencia Instalada de la Central Eléctrica Características de Placa de las Turbinas ⁄
Potencia máxima teórica: (
)(
)
(
)(
)
Rendimiento de la Turbina:
Características de Placa del Generador
Potencia Activa Máxima posible del generador:
Potencia activa Total máxima posible de los generadores de la planta eléctrica:
Potencia Total, real, de las turbinas de la planta eléctrica:
Características del Transformador
Intensidad de corriente de entrada o corriente del generador: √ =>
√
√
Intensidad de corriente de salida o corriente secundaria hacia la red eléctrica:
Potencia de salida del transformador: √
√
