GUIA: TP INTEGRADOR

1. INTRODUCCION

El presente trabajo propone estudiar métodos de generación de energía eléctrica renovable debido al potencial hídrico de la zona y la topografía, es decir plantear una pequeña o micro central hidroeléctrica de pasada (PCH o MCH), para satisfacer la demanda de energía eléctrica en colonias alejadas de las principales ciudades, en especial las que están ubicados en zonas rurales y que en su mayoría son las de menores recursos económicos.

La generación por medio de PCH o MCH no requiere un costo elevado de inversión ni de mantenimiento además de que se podrían operar y controlar por los mismos pobladores del lugar, ya que el mantenimiento es simple y solo necesita de una capacitación básica.

2. OBJETIVOS GENERALES

El objetivo general del proyecto es demostrar la viabilidad de un proyecto a nivel preliminar, el cual consiste en la construcción de una MCH en el sector definido a cada grupo, cubriendo la demanda o déficit de energía eléctrica de la zona, demostrando también que se genera una rentabilidad al conectar esta al Sistema Interconectado Nacional.

3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

    • Identificar la configuración del sitio estudiado para la construcción de una MCH;

    • Evaluar el recurso hídrico, mediante estudios hidrológicos;

    • Definir y proyectar las posibles demandas a satisfacer.

    • Definir un esquema de obras civiles posibles para la MCH.

    • Definir en general el equipo electromecánico para la MCH.

4. ETAPAS PARCIALES DE PRESENTACIÓN Y EXPOSICIÓN FINAL

5. PÁGINAS WEB DE INTERÉS

http://siga2.inta.gov.ar/#/

https://umap.openstreetmap.fr/es/map/hidrografia-de-la-provincia-de- misiones_415265?fbclid#9/-27.2412/-54.9481

https://snih.hidricosargentina.gob.ar/Filtros.aspx#

http://www.ide.misiones.gov.ar/index.php

6. DOCUMENTOS DE TRABAJO

La Cátedra pone a disposición un Proyecto en Qgis con las capas necesarias de información de base.

https://aulavirtual.fio.unam.edu.ar/pluginfile.php/332223/mod_book/chapter/6577/TP%20Integrador.rar

7. DEMANDA DE ENERGÍA

MÉTODO 1 - DEMANDA ACTUAL

Consiste en calcular la demanda de energía de un pueblo teniendo como dato la cantidad de viviendas o lotes, clasificarlos y luego, con los consumos promedio anuales de estos, realizar el cálculo para la demanda actual.

DEMANDA ACTUAL

MÉTODO 2 - DEMANDA POTENCIAL ACTUAL

Esta metodología consiste en el cálculo de la demanda potencial, es decir se toma inclusive a la población que no cuenta con energía eléctrica. Lo que se hace es identificar un usuario promedio, tanto doméstico como pequeña industria y servicios públicos, y en base a este se calculará la demanda potencial actual. Se construyen los diagramas de carga. Ej.:

MÉTODO 3 - DEMANDA ACTUAL POR CANTIDAD DE POBLACIÓN

Se obtiene la demanda de la población de la siguiente tabla:

DEMANDA FUTURA DE ENERGÍA

Pf = Po x (1+i)ⁿ

Pf (kw) = Potencia Final 

Po (kw) = Potencia Inicial 

i = Tasa de crecimiento

n = Vida útil de la obra

8. CAUDAL ECOLÓGICO

Se define el caudal ecológico como: el agua reservada para preservar valores ecológicos; los hábitats naturales que cobijan una riqueza de flora y fauna, las funciones ambientales como purificación de aguas, amortiguación de los extremos climatológicos e hidrológicos, los parques naturales y la diversidad de paisajes.

Esto implica que después del uso del recurso hídrico para la MCH se dispone de un caudal para: consumo humano, aprovechamiento agrícola e industrial hay que mantener un caudal para la naturaleza, que sirve para conservar la biodiversidad y las funciones ambientales.

1er Criterio: El caudal ecológico debe ser siempre superior o igual al 20 % del promedio de los tres meses consecutivos más secos de la serie histórica.

2do Criterio: El caudal ecológico debe ser como mínimo igual al 10% del Caudal Medio Anual del río.

9. TURBINA MICHELL-BANKI

Esta turbina fue inventada por A.G. Michell (Australia) y patentada en 1903. Posteriormente, entre 1917 y 1919, fue estudiada por Donat Banki (Hungría), en la Universidad de Budapest. Se trata de una turbina de acción, de flujo radial centrípeto- centrífugo, de flujo transversal, de doble paso y de admisión parcial.

La turbina se basa en la teoría de Poncelet, ingeniero francés (1788-1867) quien desarrollo la clásica rueda hidráulica de eje horizontal. Posteriormente, el profesor húngaro Donat Banki hizo un trabajo extensivo sobre esta máquina (1912-1918). A través de una serie de publicaciones especificó que, para obtener la máxima eficiencia, el ángulo con el cual el chorro golpea al álabe debe ser tan pequeño como sea posible. Basado en esta suposición calculó los ángulos de entrada y salida del rodete, ancho del mismo, la forma del flujo a través de este y la curvatura del álabe.

Considerando todas las pérdidas posibles que ocurren en el distribuidor y el rodete, expreso el rendimiento máximo posible con la siguiente ecuación:

η_max= 0.771 - 0.384(D/H)

^ηmax = Rendimiento máximo 

D (m) = Diámetro de la turbina 

H (m) = Altura bruta

Sonnek, (1923) modifico la teoría de Banki asumiendo un ángulo del álabe constante e igual a 30º grados, con lo que la ecuación de rendimiento máximo resultó en:

η_max= 0.863 - 0.264(D/H)

Desde esa época fueron muchas las investigaciones realizadas sobre esta turbina a través del tiempo, las cuales han introducido mejoras sustanciales en la eficiencia de la misma.

La turbina de Flujo Cruzado o turbina Michell-Banki es una máquina utilizada principalmente para pequeños aprovechamientos hidroeléctricos, basa sus ventajas fundamentalmente en un sencillo diseño y fácil construcción lo que la hace especialmente atractiva en el balance económico de un aprovechamiento en pequeña escala.

A diferencia de las turbinas de flujo axial o radial el agua en una turbina de flujo cruzado pasa a través del rodete en forma transversal y solo de forma parcial; como en una rueda de agua, esta es admitida por su perímetro exterior, la cual luego ingresa al rodete y pasa por los alabe del lado opuesto del rodete. Esto implica que el agua pasa dos veces por los alabes entregando un trabajo adicional, mejorando la eficiencia.

Las principales características de esta máquina son las siguientes:

• La velocidad de giro puede ser seleccionada en un amplio rango

• Se puede regular el caudal y la potencia por medio de un mecanismo sencillo

• El diámetro de la turbina no depende necesariamente del caudal

• Se alcanza un aceptable nivel de rendimiento con pequeños caudales

• Diseño e instalación sencilla

Los rangos generales de operación de esta turbina son los siguientes:

Altura (m) → 1< H < 100 Caudal (m3/s) → 0.2< Q< 7 Potencia (MW) → P<1

Velocidad especifica → 30< Ns< 210 o 23< Nq< 70