CI453 - Hidráulica Aplicada

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

      ¿Qué debemos buscar en un sitio?

       Para elegir el mejor lugar, debemos considerar varios factores clave:

       La Caída (o Salto) de Agua:

• ¿Qué es? La caída de agua es la diferencia de altura que tiene el curso de agua en un tramo. Es la "energía potencial" que vamos a aprovechar para generar electricidad.
• ¿Por qué es importante? Cuanto mayor sea la caída, más energía se puede generar con la misma cantidad de agua.
• ¿Dónde buscarla?

       Evitar la naciente: En la naciente (donde nace el curso de agua), generalmente el caudal es muy pequeño y la caída es insuficiente.

       Evitar la desembocadura: En la desembocadura (donde el curso de agua se une a otro cuerpo de agua), la pendiente suele ser muy suave, lo que resulta en poca caída.

       Buscar zonas de pendiente pronunciada: Los mejores lugares suelen ser tramos donde el curso de agua tiene una pendiente pronunciada, como en zonas de colinas, montañas o donde hay cascadas o rápidos.

• Ayuda Visual:

         Accesibilidad:

• ¿Qué es? La facilidad para llegar al sitio con materiales, equipos y personal para construir y operar la central.
• ¿Por qué es importante? Un sitio de difícil acceso aumenta los costos y complica la construcción y el mantenimiento.
• ¿Qué buscar?

• Buscar cursos de agua con caudal constante: Es mejor elegir cursos de agua que tengan un caudal relativamente constante a lo largo del año, para        asegurar una generación de energía confiable.
• Evitar arroyos muy pequeños: Los arroyos pequeños pueden secarse en algunas épocas del año, dejando a la central sin agua.
• Buscar tramos donde se junten afluentes: Los lugares donde se unen otros cursos (afluentes) suelen tener un caudal mayor.

      2.  Evaluar el recurso hídrico, mediante estudios hidrológicos

•       ¿Qué vamos a lograr en esta etapa?
• Analizar en detalle la cantidad de agua disponible.
• Elegir cuánta agua usaremos para la central.
• Calcular cuánta energía podemos generar.

• Tareas:
  • 2.1 Buscando los Datos del Curso de agua:
  • Averigüen qué datos hay disponibles sobre el agua del curso de agua (mediciones del caudal, lluvias, etc.).
  • Digan de dónde sacaron los datos y si son confiables.
  • Si no hay mucha información, investiguen cómo se puede estimar el caudal (por ejemplo, usando datos de lluvia o de otros cursos de aguas cercanos).
  • 2.2 La Curva de Duración de Caudales:
  • Construyan la curva de duración de caudales del curso de agua.
  • Pregunta Guía: ¿Qué información importante nos da esta curva sobre el comportamiento del curso de agua?
  • 2.3 Elegir el Caudal de Diseño:
  • Según la curva de duración, decidan qué cantidad de agua usarán para la central (caudal de diseño).
  • Expliquen por qué eligieron esa cantidad.
  • Pregunta Guía: ¿Qué tan importante es equilibrar la producción de energía con la seguridad de que habrá suficiente agua? (Discutan cómo esta elección afecta el tamaño y la capacidad de la central).
  • 2.4 Calculando la Energía Potencial:
    •  Calculen cuánta agua hay disponible en promedio durante el año.
    • Estimen cuánta energía se podría generar en la central, considerando la cantidad de agua y la altura de la caída.

• ¿Qué vamos a lograr en esta etapa?
• Calcular cuánta energía necesita la zona.
• Tareas:
• Calculando la Demanda de Energía:
• Calculen cuánta energía necesita ahora y necesitará en el futuro la comunidad o zona que abastecerá la central.  
• Usen los métodos que les damos (o otros que conozcan).
• Consideren los diferentes tipos de consumo (hogares, comercios, industrias).

• ¿Es Posible Hacerlo?:
• Hagan un análisis sencillo para ver si el proyecto es viable, teniendo en cuenta cuánta energía se puede producir.
• Discutan los beneficios económicos y sociales que traería la central.

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

• ¿Qué vamos a lograr en esta etapa?
• Ubicar las estructuras principales de la central.
• Considerar las características del terreno.
• Asegurarnos de que el diseño sea adecuado para la turbina elegida.

• Tareas:
• 3.1 La Toma de Agua:
• Ubiquen la estructura donde se toma el agua del curso de agua para llevarla a la central.
• Piensen en cómo evitar que entre basura, cómo controlar el flujo y cómo cuidar el medio ambiente.
• 3.2 El Canal o Tubería:
• Indiquen el canal o la tubería que llevará el agua a la turbina.
• Decidan las medidas, la inclinación y los materiales.
• Calculen las pérdidas de energía por el rozamiento del agua.
• 3.3 La Casa de Máquinas:
• Ubiquen el edificio que contendrá la turbina, el generador y otros equipos.
• 3.4 El Canal de Descarga:
• Ubiquen  el canal que devolverá el agua al curso de agua después de pasar por la turbina.
• Busquen que el agua salga de forma eficiente y no erosione el curso de agua.
• 3.5 El Plano General:
• Hagan un plano general de la central, mostrando dónde va cada estructura.

• ¿Qué entregamos?
• Un informe actualizado (sumando lo de la Etapa anterior 7-9 paginas) con los diseños y dibujos de las estructuras.
• ¿Cómo los vamos a calificar?
• Si las ubicaciones de las obras civiles son adecuadas y posibles de construir (30%).
• Si tuvieron en cuenta las características del lugar (20%).
• Si buscaron que la central sea eficiente y cuide el ambiente (20%).
• Qué tan claras son las ubicaciones y esquemas (30%).

• ¿Qué vamos a lograr en esta etapa?
• Elegir las turbinas y generadores correctos.

• Tareas:
• 4.1 Elegir la Turbina:
• Según la altura de la caída de agua y la cantidad de agua disponible, elijan el tipo y tamaño de turbina más adecuado (por ejemplo, Pelton, Francis, Kaplan, o Michell-Banki).  
• Justifiquen su elección, teniendo en cuenta qué tan eficiente es y para qué tipo de caudales sirve.

• ¿Es Posible Hacerlo?:
• Hagan un análisis sencillo para ver si el proyecto es viable, teniendo en cuenta cuánta energía se puede producir.
• Discutan los beneficios económicos y sociales que traería la central.
• Identifiquen los posibles problemas ambientales y cómo solucionarlos.