ARMADA DE CHILE RESERVADO ACADEMIA POLITÉCNICA NAVAL CAPÍTULO I ENERGIAS RENOVABLES 4 CAPÍTULO I ENERGÍAS 1.1. FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIA

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CAPÍTULO I ENERGÍAS 1.1.

FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIA Energía primaria se denomina al recurso natural que se encuentra

disponible en la naturaleza en forma directa o indirecta y del cual se puede extraer una parte de su capacidad energética. Entre los recursos en forma directa se puede reconocer la biomasa, hidráulica, eólica, mareomotriz, solar, etc y en forma indirecta está el petróleo crudo, gas natural, carbón mineral, entre otros. En el proceso de extracción de la energía primaria solo se realiza la captación del recurso sin haber ninguna transformación energética en su desarrollo. (2) Las fuentes de energía primaria se pueden clasificar en renovables y no renovables. 1.1.1. ENERGÍAS NO RENOVABLES Las fuentes de energía no renovables son aquellas que se encuentran en la naturaleza en cantidades limitadas y una vez consumidas en su totalidad no son recuperables, ya que no existe un proceso económicamente viable para su regeneración. Estos recursos se clasifican en dos tipos de combustibles, los fósiles y los nucleares. Los combustibles fósiles son la base de la producción energética mundial actual siendo el carbón, petróleo y gas natural las fuentes primarias de este recurso. 1.1.2. ENERGIAS RENOVABLES Al hablar de energías renovables nos referimos a aquellas cuya fuente reside en fenómenos de la naturaleza, procesos o materiales susceptibles de ser transformados en energía aprovechable por la humanidad, y que se regeneran naturalmente. (1) Este tipo de energías tienen una proyección a largo plazo y son amigables con el medio ambiente, ya que no producen gases de efecto invernadero. Las fuentes renovables de energía se pueden clasificar en convencionales y no convencionales. Las energías renovables se pueden clasificar de distintas formas: por el origen primario de la energía, por el nivel de desarrollo de las tecnologías, y por las aplicaciones de las energías. 4

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Tabla 1- 1: Origen, nivel de desarrollo y aplicaciones de cada una de las fuentes de energías renovables. (1)

Combustibles líquidos

Calor

Aplicaciones

Electricidad

En proceso de desarrollo

Nueva

Nivel de desarrollo de las tecnologías

Tradicional

Movimiento relativo de la luna y el sol

Calor de la corteza terrestre

Fuente de energía

Energía del sol

Origen primario de la energía

Eólica Radiación solar Hidráulica Bioenergía Geotermia Olas Mareas Corrientes oceánicas Otras energías oceánicas)

Las fuentes de energías renovables convencionales en la actualidad son las que tienen el mayor desarrollo y el ejemplo más claro de éstas es la hidráulica a gran escala. En cuanto a las energías renovables no convencionales se encuentran aún en proceso de desarrollo. Actualmente existen tres tipos. En primer lugar están las que se obtienen directamente del sol como la termal y la fotoquímica, luego están las que se obtienen indirectamente del sol como la eólica, hidroeléctrica y la fotosintética obtenida de la biomasa y finalmente están las que se producen a partir de algún movimiento o mecanismo de la naturaleza como la mareomotriz o la geotérmica. El crecimiento económico de un país produce un natural acoplamiento con la demanda de energía y si esta no es cubierta el crecimiento se estanca. Chile en los últimos años ha tenido bastantes dificultades en el tema energético y debido a esto es que los gobiernos se han visto en la obligación de generar estrategias que ayuden a superar esta debilidad. (3) En el país existen varios proyectos de abastecimiento eléctrico de pequeñas localidades aisladas, las que se han ido materializando de acuerdo al programa de electrificación rural impulsado por la CNE (Comisión Nacional de Energía) o por algunas iniciativas privadas o de cooperación internacional. Uno de los proyectos más importantes de esta índole, es un sistema híbrido eólico diésel, el cual abastece a 79 familias y 3 centros comunitarios de la isla TAC, en el Archipiélago de Chiloé. El sistema contempla dos aerogeneradores de 7,5 [Kw] cada 5

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uno, los que están montados en torres de 24 [m], un grupo electrógeno Diésel de 12 [Kw] y un banco de baterías. En la actualidad, Chile posee una gran cantidad de recursos energéticos renovables, los que debido a factores como la falta de financiamiento y bajo nivel de desarrollo en este campo, no están siendo aprovechados. Actualmente un 5% del total de la energía eléctrica producida se hace a través de fuentes renovables. El año 2012 el gobierno de Chile publica la “Estrategia Nacional de Energía 2012-2030”, el cual determina las bases del desarrollo energético de Chile. 1.2.

FUENTES DE ENERGÍA SECUNDARIA Las fuentes secundarias son aquéllas que utilizan los productos

resultantes de la transformación de las fuentes primarias a través de procesos físicos, químicos o bioquímicos. Un ejemplo es la bencina, derivada del petróleo. 1.3.

SISTEMAS DE GENERACIÓN ERNC Un sistema de generación transforma alguna clase energía (mecánica,

térmica, etc.) en energía eléctrica. Esta transformación se realiza mediante un generador. Estos no varían en cuanto a sus principios de funcionamiento, pero si varían dependiendo de la energía primaria utilizada. Por lo tanto un sistema de generación ERNC transforma una fuente primaria de energías renovables en energía eléctrica. 1.3.1. SISTEMAS DE GENERACIÓN ERNC CONECTADAS A LA RED Una red eléctrica es una red interconectada en varios puntos que tiene como fin hacer llegar la electricidad desde los proveedores hasta los consumidores finales. En una red se realizan tres operaciones principales; la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. Un sistema de generación ERNC conectado a la red, es un mecanismo que entrega energía eléctrica generada por una fuente renovable no convencional a la red eléctrica de un país. El ejemplo más claro de este tipo de sistemas son los parques eólicos, las plantas de concentración solar y las centrales mini hidráulicas. 1.3.2. SISTEMAS DE GENERACIÓN ERNC DE AUTOCONSUMO Un sistema de generación ERNC de autoconsumo es capaz de generar su propia electricidad a través de fuentes de energía primaria no convencionales. Por lo tanto, un sistema de estas características tiene la función de cubrir las necesidades energéticas de un lugar que se encuentra desconectado de la red. 6

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1.3.3. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO ERNC La integración de sistemas de energía que aprovechan recursos intermitentes, con otros que permitan su almacenamiento, es un concepto que tiene como objetivo mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de dichas fuentes de energía discontínuas y dar continuidad en el suministro. El desarrollo apunta a sistemas híbridos que permitan acumular la energía durante un cierto periodo de tiempo, para luego ser transformada en energía eléctrica. (4) La idea de estos sistemas es mejorar la eficiencia de la fuente intermitente, almacenándola para que luego el suministro sea contínuo. 1.3.4. SISTEMAS HÍBRIDOS DE AUTOCONSUMO Un sistema híbrido es aquel que ocupa más de una fuente primaria de energía para alimentar una carga aislada o a un consumidor que se encuentra desconectado de la red. Con estos sistemas se logra maximizar la generación de energía

desde

fuentes

no

renovables

y

a

la

vez

se

puede

disminuir

considerablemente el consumo de combustible de la fuente principal. En zonas alejadas de los centros urbanos y rurales, el uso de los recursos energéticos disponibles es una opción viable, pero la poca fiabilidad de estos en términos de la intermitencia propia de un recurso renovable, hacen que la implementación de un sistema híbrido, una o más energías renovables sumado a un grupo electrógeno, sea una solución confiable y eficiente al problema. La reducción de combustible es un objetivo básico en un sistema autónomo, tanto por razones económicas como de suministro. Es por esto que los sistemas híbridos son una opción confiable en la disminución del consumo de combustible. A continuación se va a describir cada uno de los componentes principales que pueden llegar a conformar el diseño de un sistema híbrido. 1.3.4.1.

GRUPO ELECTRÓGENO Un Grupo electrógeno es una máquina motriz de combustión interna

conectada a un alternador, la que tiene la capacidad de transformar la energía mecánica del motor diésel en energía eléctrica y de esta forma alimentar a un centro de consumo.

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1.3.4.2.

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ENERGÍA EÓLICA El viento es toda masa de aire en movimiento que se origina debido al

calentamiento desigual de la superficie terrestre, es decir que la energía eólica es la energía mecánica proveniente de la energía cinética del aire. Los aerogeneradores se clasifican según la potencia que se quiere generar en tres grupos (6):  Baja potencia < 3 [Kw]  Media potencia < 30[Kw]  Alta potencia > 100 [Kw] Los de baja potencia son conocidos como SWT 1 y sirven para generar electricidad para consumidores desconectados de la red. Los de media potencia se utilizan principalmente en la industria y pueden satisfacer la demanda eléctrica de esta o inclusive inyectar energía a la red cuando el consumo es menor que la potencia generada. Los de alta potencia son los aerogeneradores que se usan en los parques eólicos y sirven para generar energía que se inyecta directamente a la red. 1.3.4.3.

CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA Para convertir la energía eólica primero se debe calcular la potencia que

se puede extraer del viento en el emplazamiento, para esto se analiza la energía cinética de la masa de aire que atraviesa la sección de las palas. (1-1) Donde: P=Potencia del viento [w] ρ=Densidad del aire [Kg/m3] V=Velocidad del viento [m/s] A=Área formada por la sección de las palas [m2]

La relación anterior se conoce como la potencia eólica y para poder calcular la fracción de esa potencia que se puede transformar en potencia para el aerogenerador se debe calcular el factor de potencia, es decir: (1-2) 1

Small wind turbine

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Donde: Cp=Coeficiente de potencia La ley de Betz establece que el máximo coeficiente de potencia es 0,59, es decir esa es la máxima energía que teóricamente se puede extraer de una turbina. Esta teoría es poco realista, ya que no se consideran factores como la resistencia aerodinámica de las palas, la pérdidas menores por el flujo laminar adyacente a las palas, la compresibilidad del fluido y la interferencia de las palas. Además se deben considerar las pérdidas en los distintos elementos del aerogenerador; en la hélice (85%), en la caja de engranajes (98%), en el alternador (95%) y en el transformador (98%). Considerando todas estas pérdidas se puede obtener un rendimiento global del 46% en una instalación de eólica. (7) En instalaciones mini eólicas este coeficiente es cercano a los 0.3, y para proyectos de mayor envergadura alcanza valores de 0,4. (8) Otro concepto que es importante considerar es la densidad de potencia eólica, el cual determina la potencia de energía eólica que se puede extraer por metro cuadrado de área proyectada por el giro de la hélice. (1-3) Donde: DPE=Densidad de potencia

1.3.4.4.

AEROGENERADORES Los aerogeneradores son el elemento motriz que transforma la energía del

viento en electricidad. Las variables que afectan el rendimiento de un aerogenerador son la velocidad del viento, el área del rotor, el diseño técnico, la densidad del aire y la altura de la torre. Un aerogenerador para funcionar requiere como condición inicial que la velocidad del viento supere la velocidad de arranque del mismo. Para turbinas de eje horizontal esta velocidad fluctúa entre los 2 y 3 [m/s] Otra clasificación que se le hace a los aerogeneradores está dada por el sentido de giro de estos, existiendo dos modelos:

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 Aerogeneradores de Eje Horizontal (HAWT 2 ) por sus siglas en inglés  Aerogeneradores de Eje Vertical (VAWT3) por sus siglas en inglés

Figura 1-1: Turbinas de eje horizontal y eje vertical. (10)

1.3.4.4.1.

TURBINAS DE EJE HORIZONTAL (HAWT) Actualmente son las más comercializadas en el mundo debido a que

presentan mejores rendimientos y prestaciones técnicas y económicas que las de eje vertical. Los más comunes los equipos de tres palas, seguidos por los de dos. A continuación se aprecian las ventajas que presenta una turbina de eje horizontal con respecto a una de eje vertical:  Aprovechan de mejor forma los vientos, ya que suelen estar a mayores alturas que las de eje vertical.  Poseen altas eficiencias promedio.  Su sistema de arranque es automático. En la figura 1-1 se puede apreciar como aumenta el rendimiento aerodinámico de un aerogenerador de acuerdo al número de palas que este posee. El rendimiento aumenta a medida que aumenta la velocidad específica ( ) de las palas.

2 3

Horizontal Axis Wind Turbine Vertical Axis Wind Turbine 10

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Figura 1- 2: Rendimiento aerodinámico para turbinas de diferentes número de palas. (9)

1.3.4.4.2.

TURBINAS DE EJE VERTICAL (VAWT) Este tipo de máquina eólica es de diseño más moderno que las de eje

horizontal, la gran diferencia es que no requieren de dispositivos mecánicos o electromecánicos de orientación respecto a la dirección imperante del viento. En general su diseño es simple, pueden ser instaladas en torres de baja altura (6 [m] y 7 [m]). Tienen el inconveniente que muchos modelos de estas turbinas requieren sistemas de partida anexos, debido al gran par de arranque que requieren para salir de la inercia. Los rendimientos teóricos de estas máquinas alcanzan valores máximos de un 33%. Las velocidades de rotación son bastante bajas. Un aerogenerador, independiente de la orientación del eje está compuesto por los siguientes componentes: A) Rotor. Es un conjunto de palas aerodinámicamente diseñadas, las cuales capturan la energía cinética del viento y la transforman en energía mecánica de rotación a través de un eje. B) Caja multiplicadora. Es un dispositivo que aumenta las revoluciones que vienen desde el rotor, objeto lograr la velocidad de giro para que el generador entregue la frecuencia necesaria. C) Generador. Produce la electricidad cuando el rotor está girando.

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D) Sistema de protección y control. Incluye todos los dispositivos que aseguran que el aerogenerador va a trabajar bajo condiciones seguras. Uno de los dispositivos más importantes es el freno, el cual detiene el aerogenerador en caso de que las condiciones de viento sobrepasen los valores nominales del aerogenerador. E) Torre. Es la conexión que hay entre el rotor y la base del aerogenerador. Se sitúa a una cierta altura, de manera de poder asegurar que llegue a condiciones de viento con mayor velocidad. F) Base. Es la encargada de sostener a todo el sistema, torre generador y rotor. Consiste en un armado de hormigón, el cual mantiene la integridad estructural del aerogenerador.

Figura 1-3: Turbinas de eje horizontal y eje vertical.

1.3.4.4.3.

POTENCIA GENERADA Como se observó en el punto anterior no toda la energía cinética se

transforma en energía mecánica rotacional. Se sabe que: (1-4)

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Además del coeficiente de potencia se puede considerar el coeficiente o rendimiento eléctrico el cual se puede obtener de la siguiente forma:

(1-5)

Es decir, (1-6) Donde: Ce=Coeficiente eléctrico 1.3.4.4.4.

GENERADOR Para convertir la energía mecánica en energía eléctrica se usan

generadores de corriente alterna (AC) y de corriente contínua (DC), aunque estos últimos no son comunes en este tipo de aplicaciones. Existen

dos

tipos

de

generadores

que

se

pueden

utilizar

en

aerogeneradores, sincrónico y asincrónico. El generador síncrono funciona con imanes permanentes, que al girar inducen una tensión sobre las bobinas del estator, generando de esa forma corriente alterna trifásica, en donde la frecuencia de la corriente dependerá de la velocidad de giro del rotor y el número de par de polos que posea. (11) En

las

aplicaciones

de

SWT

(Small

wind

turbine),

se

utilizan

principalmente generadores síncronos de imanes permanentes, por las siguientes razones: 1.3.4.4.5.

EMPLAZAMIENTO El emplazamiento es el lugar geográfico donde se va a instalar el

aerogenerador. Para seleccionar el lugar definitivo se debe realizar una prospección de viento de al menos un año y con esa información meteorológica se confecciona un histograma de la frecuencia y dirección del viento.

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Un emplazamiento se determina por cuatro características: A) Densidad del aire. La energía cinética del viento está relacionada directamente con la densidad del aire, esto quiere decir, de su masa por unidad de volumen. La densidad varía y dependen de la presión, humedad y temperatura. B) Rugosidad del terreno. La capa límite que se produce por la influencia de la superficie sobre el viento es de aproximadamente un kilómetro de altura, por lo que en las capas más bajas de la atmósfera las velocidades del viento se verán disminuidas por la fricción contra la superficie terrestre. C) Influencia de los obstáculos. Los obstáculos como los edificios, árboles o formaciones rocosas, disminuyen la velocidad del viento, alteran su dirección y generalmente crean turbulencias.

Figura 1-4: Diagrama del desarrollo del perfil del viento. (13)

Las turbulencias ocasionadas impiden el uso efectivo de la energía cinética del viento pudiendo producir daños en el aerogenerador. Los obstáculos que se encuentran a menos de 1 km de distancia del aerogenerador producen un efecto de frenado del viento, el cual se incrementa al estar más cerca del aerogenerador.

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D) Efectos aceleradores. Las colinas, así como los pasos estrechos entre montañas, producen el efecto colina y el efecto túnel respectivamente, aumentando la densidad y velocidad del viento. El efecto colina se ve en las cúspides de las montañas, en donde el viento se comprime en el lado que está atacando la montaña y por lo tanto aumenta su velocidad. La velocidad promedio del viento puede llegar a aumentar hasta 2 o 3 [m/s].

Figura 1-5: Esquema del efecto colina. (13)

El efecto túnel puede suceder en una bahía como entre dos colinas. El viento al verse enfrentado a pasar por dos colinas tiene el problema de un área menor al momento de salir lo que produce el aumento de velocidad. En las bahías la velocidad aumenta debido al cambio de rugosidad entre el agua y la corteza terrestre.

Figura 1-6: Esquema del efecto túnel. (13)

1.3.4.4.6.

CURVAS DE POTENCIA La variabilidad en la velocidad del viento se define en distintos periodos de

tiempo, diario, anual, etc. La distribución de Weibull muestra una distribución de probabilidad de la velocidad del viento en los lugares de la tierra donde predominan los vientos moderados. En lugar del emplazamiento esta curva es afectada por la rugosidad, cizallamiento y condiciones climáticas de este.

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Figura 1-7: Distribución de Weibull. (14)

Con la distribución de Weibull se obtiene la potencia del aerogenerador en cada intervalo de velocidad del viento, ponderando las frecuencias con que estos se producen. Con los datos anteriores se obtiene la curva de potencia aprovechable del aerogenerador, la cual tiene un límite máximo de 59% de acuerdo a lo visto anteriormente en la explicación del modelo teórico de Betz. 1.3.4.5.

ENERGÍA HIDRAULICA La energía hidráulica es la que energía cinética que tiene el agua al

avanzar a través de un cauce. Independiente de donde venga el agua, está siempre viene con energía potencial debido a que en algún momento de su desplazamiento se encontraba a una mayor altura a la que esta al momento de entrar en la turbina hidráulica. 1.3.4.6.

CENTRALES HIDRAULICAS Las centrales hidráulicas se clasifican en cuatro tipos según la potencia

generada: (15)  Microcentrales: Máximo generado de 99 [Kw]  Centrales de pequeña potencia: entre 100 y 999 [Kw]  Centrales de potencia media: entre 1000 y 9.999 [Kw]  Centrales de gran potencia: mayor a 10 [Mw] Las primeras se conocen como Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) y ocupan los cauces de pequeños ríos o también están los picoturbinas hidroeléctricas que son movidas por flujos de agua que se desplazan por un circuito cerrado de cañerías el cual es alimentado por agua que se encuentra en un depósito en altura.

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Las centrales hidroeléctricas son las que generan grandes cantidades de energía y a diferencia de las microcentrales que son principalmente de autoconsumo, estas sirven para abastecer de electricidad al sistema interconectado de un país. Existen dos tipos de centrales hidroeléctricas: Centrales de bombeo: Este tipo de centrales lo que hace es transformar la energía potencial del agua en energía eléctrica y además tiene la capacidad de ser reversible, es decir toma el agua que ya pasó por la turbina hidroeléctrica y la bombea nuevamente al embalse superior. De esta manera se puede usar este método como un sistema de acumulación de energía (batería gigante), que genera en las horas de mayor demanda y almacena el remanente de energía no utilizado en horas de menor demanda energética. Existe un caso particular en este tipo de centrales que son las de bombeo puro, las cuales tienen un depósito superior, el cual aporta agua al sistema si y solo si se bombea agua desde el depósito inferior. Centrales mixtas: Este tipo de central es la que acumula el agua desde un río o algún otro cauce natural, a través de una represa y de esa forma genera el depósito en altura, con el objeto de poder entregar a la turbina la energía potencial necesaria. Este tipo de centrales también puede incluir un sistema de bombeo en caso de ser necesario.

Figura 1-8: Diagrama de una central hidroeléctrica de bombeo. (4)

1.3.4.6.1.

TURBINAS HIDRAULICAS La turbina hidráulica es el elemento principal de una central. Aprovecha la

energía cinética y potencial que contiene el agua, transformándola en un movimiento de rotación, que transferido mediante un eje al generador produce energía eléctrica.

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Las turbinas hidráulicas se clasifican en dos grupos, las de impulso y las de reacción. En una turbina de impulso la presión del agua se convierte primero en energía cinética. En una turbina de reacción la presión del agua actúa como una fuerza sobre la superficie de los álabes y decrece a medida que avanza hacia la salida A) Turbinas de impulso. Las turbinas de impulso ocupan únicamente la velocidad del flujo de agua para girar. Este tipo de turbinas son de admisión parcial, es decir el rodete no está inundado, además trabajan a presión constante en el rodete. El tipo de turbina de impulso más utilizado es la denominada turbina Pelton. Se utilizan en saltos altos con poco caudal y se encuentran formadas por un rodete móvil y unos alabes en forma de doble cuenca. El chorro a presión entra a la turbina dirigido hacia los alabes por uno o varios inyectores, los cuales al chocar con los alabes producen el movimiento de giro de la turbina.

Figura 1-9: Esquema de funcionamiento turbina Pelton. (15)

La potencia se regula a través de los inyectores, que aumentan o disminuyen el caudal de agua. En las paradas de emergencia se emplea un deflector que dirige el chorro directamente al desagüe, evitando el embalamiento de la máquina. Esto permite un cierre lento de los inyectores, sin golpes de presión en la tubería forzada. El rendimiento de este tipo de turbinas es alto superando el 90% en condiciones de diseño, la ventaja de este tipo de turbinas es que son de poco mantenimiento y son altamente confiables. La curva de rendimiento es bastante plana; sobre el 20% de caudal el rendimiento es superior al 80%. Anteriormente se mencionó las microcentrales, donde el modelo de turbina más utilizado en estás son las microturbinas o picoturbinas Pelton, debido a su gran eficiencia.

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Figura 1- 10: Curva de rendimiento v/s caudal turbina Pelton. (15)

También están las turbinas de doble impulsión, Ossberger o Banki-Michell. Está constituida por un inyector de sección rectangular provisto de un álabe longitudinal que regula y orienta el caudal que entra en la turbina, y un rodete de forma cilíndrica, con sus múltiples palas dispuestas como generatrices y soldadas por los extremos a discos terminales. El primer impulso se produce cuando el caudal entra en la turbina orientado por el álabe del inyector hacia las palas del rodete. Cuando este caudal ya ha atravesado el interior del rodete proporciona el segundo impulso, al salir del mismo y caer por el tubo de aspiración. B) Turbinas de reacción. A su vez las turbinas de reacción se clasifican en dos grupos: las de flujo diagonal y las de flujo axial. Este tipo de turbinas aprovecha la presión que aún le queda al agua en la entrada para convertirla en energía cinética, esto lo hace a través del diseño del rotor. La presión de descarga de estas es siempre bajo la presión atmosférica. En general existen dos tipos de turbinas de reacción las Kaplan y las Francis. En el Anexo D se pueden ver las características de los distintos tipos de turbinas. 1.3.4.6.2.

TEORÍA DE TURBINAS Para la selección de turbinas hidráulicas, es importante definir el caudal y

la altura de trabajo a la que van a funcionar; a continuación se plantean las fórmulas que rigen este fenómeno:

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Figura 1- 11: Esquema de los parámetros de funcionamiento de una turbina hidráulica.

De acuerdo a la figura 1-12 la potencia eléctrica generada se puede obtener de las siguientes ecuaciones: (1-7) Donde: P=Potencia de la turbina [Kw] Q=Caudal [m3/s] H=salto neto [m] η=Rendimiento de la turbina K=Constante [w/Kw] Para hallar el salto neto se puede hacer de la siguiente forma:  Turbinas de impulso: (1-8)  Turbinas de acción: (1-9) Donde: Hb=Salto bruto [m] HT=Altura de pérdida [m] Hm=Altura de montaje [m]

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1.3.4.6.3.

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SISTEMAS HIDROEÓLICOS El viento se transforma en electricidad, la cual debe ser almacenada. El

almacenamiento es algo importantísimo al momento de pensar en un proyecto eólico. En la actualidad existen muchas formas de almacenar la energía eólica, desde los bancos de baterías hasta sistemas de aire comprimido. Por lo tanto, un sistema hidroeólico consiste en almacenar la energía del viento que produce un aerogenerador en forma de energía potencial, a través del bombeo de agua desde un depósito inferior a uno en altura. La forma de utilizar esta energía almacenada es haciéndola pasar por una turbina hidráulica, la cual convierte la energía potencia de esta agual en energía mecánica rotatoria. En el anexo L se puede ver un ejemplo de una central hidroeólica que se encuentra actualmente en construcción. 1.3.4.6.4.

DEFINICIÓN DE BOMBAS Una bomba es una máquina que absorbe energía mecánica desde un

motor eléctrico, térmico etc. y le entrega energía hidráulica al líquido que fluye por su interior. El uso de estas es para impulsar líquidos, desde un punto a otro. Las bombas se clasifican en dos tipos las rotodinámicas y las de desplazamiento positivo. En general para sistemas de generación las demandas de agua son mayores, lo que implica que se utilicen bombas centrifugas, ya que entregan mayores caudales. La teoría sobre bombas centrífugas se encuentra en el Anexo A.1. 1.3.4.6.5.

TEÓRIA DE BOMBEO EÓLICO Para poder dimensionar el bombeo eólico es importante conocer el

volumen de agua en [m3] que se requiere en un cierto período de tiempo. También es importante conocer la altura en [m]. Luego con estos datos se puede obtener el total de energía hidráulica requerida. La demanda total de energía hidráulica es: (1-10) Donde: Eh=Energía hidráulica [J] V=Volumen de agua requerido [m3] H=Altura requerida [m] La demanda de energía hidráulica se expresa en [m 4], si la ecuación 1-11 se expresa de la siguiente forma:

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[m4]

(1-11)

Donde se aprecia que el volumen por la altura requerida es [m 3 m].

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