5° WORK SHOPINTERNACIONALSENAI ELECTROELECTRÔNICA

Energias RenovaveisJunho 2012 – Jaraguá do Sul/SC Brasil

Eng° Marco Polo Nempeque G.SENA Colômbia

- Inés Carlota Carriazo de Paz

Plan Nacional de Desarrollo 2010 -2014

“Prosperidad para todos”

Misión del SENA

Es una entidad pública tripartita:

Gobierno, empresa y trabajadores

que contribuye a la Competitividad de Colombia

a través de:

El incremento de la

Productividad de las

Empresas y las Regiones

La Inclusión Social de

personas y comunidades

vulnerables

Mediante transferencia de Conocimiento y

Tecnologías

Modelo estratégico del SENA

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1. Más Productividad para las Empresas y Regiones

a. Conocimientob. Tecnologíasc. Fuerza Laboral

2. Más Inclusión Social

a.Formación Profesional b.Oportunidades Laboralesc. Emprendimientos Sociales

6. Fortalecimiento Institucional5. Sistema Nacional de Conocimientoa. Redes de Conocimiento Sectorialb. Marco de Cualificaciones del SENAc. Certificaciones de Industriad. Observatorios Laboralese. Diseños Curricularesf. Tecno parques

a. Servicio al Ciudadano

b. Aseguramiento de la Calidad

c. Financiación del Plan Estratégico

d. Planta Física

e. Sistemas de información

3. Formación Profesional Integral

4. Empleo y Emprendimiento

Más productividad para empresas y

regiones

Relacionamiento estratégico con empresas

y gremios

Más y mejores Contratos de Aprendizaje

Innovaciones en el sector productivo M

ás

Pro

du

cti

vid

ad

Desarrollo Sustentable

Formación Profesional Integral

Desarrollo Sustentable

Mas cobertura

Más pertinencia

Más calidad

Internacionalización

Má

sP

ros

pe

rid

ad

Sistema de Gestión de Conocimiento

Sistema de Cualificaciones del SENA -Marco de Cualificaciones y Sistema de Certificación de Competencias Laborales

Redes de Conocimiento

Experiencias Exitosas

Má

sP

rod

uc

tivid

ad

e

Inc

lus

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Generación de Energía

Hidrocinetica, una solución para comunidades rurales

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Rio Inírida, Puerto Inírida - Colombia Sur América

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(Picture adapted from Hydropower News And Information http://www.alternative-energy.news.info/technology/hydro/ )

Generación de Electricidad en una central Hidroelectrica

Potencial Mundial

Hydropower TWh/año

10

Fuente: WEC 2010

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Fuente: EIA

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Fuente: IRENA/GIZ

• Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes:

� No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de

energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera

gratuita.

� Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.

� A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego,

protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos,

navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.

� Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.

� Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía

hidráulica tienen una duración considerable.

� La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que

puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca

vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general,

reducidos.

• Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas:

� Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy

altos.

� El emplazamiento, determinado por características naturales, puede

estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de

un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento

de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía.

� La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con

la de las centrales termoeléctricas.

� La disponibilidad de energía puede fluctuar dependiendo del caudal

disponible.

CLASIFICACION CENTRALES HIDROELECTRICAS

Pico centrales Hidroeléctricas hasta 5 Kw

Micro centrales hidroeléctricas De 5 a 100 Kw

Mini centrales Hidroeléctricas De 100 a 1000 Kw

Fundamento

lVpvmhgmE ⋅+⋅+⋅⋅= 2

2

1

Fundamento

Creando dos remansos a presión atmosférica.

)(21

hhmgE −=∆

Escribiendo la masa en función del volumen y caudal, tenemos la Potencia.

hQgP ...ρ= Watt

Considerando la densidad del agua ρ=1000 Kg.m-3

hQkWP **8.9][ = Potencia teórica.

Fundamento

gmtc ηηηηε =

hQkWP ***8.9][ ε=

7.05.0 << ε

Fundamento

Cuando no se crean remansos y se mantiene la presión atmosférica, la

Energía será únicamente cinética.

2

2

1mvE =

Escribiendo la masa en función del volumen y caudal, tenemos la Potencia.

322..

2

1...

2

1..

2

1vSPvvSPvQP ρρρ =⇒=⇒= Watt

Considerando la densidad del agua ρ=1000 Kg.m-3

3.

2

1][ vSkWP = Potencia teórica.

Turbinas

Turbinas

Turbinas de reacción:

emplean tanto la presión

como la velocidad del

agua para girar

Turbinas de acción:

utilizan únicamente la

velocidad del flujo de

agua para girar

En cuanto a su funcionamiento se pueden clasificar en:

Máquinas que transforman la energía hidráulica en energía mecánica de

rotación en su eje.

Rango de aplicación

Rango de aplicación de tiposde turbinas industriales enfunción del salto y ns

45

H

PNn

es =

Turbinas de acción: Pelton

La transformación de energía de presión a

velocidad se produce en el inyector, que lanza

un chorro que incide sobre el rodete, cuyos

álabes tienen una características forma de

doble cuchara.

Son adecuadas para grandes saltos y bajos

caudales.

En todos los modelos,

menos los PHE, el caudal

se controla mediante una

válvula de aguja en el

inyector.

Puede tener hasta seis

inyectores.

Turbinas de acción: Turgo

Como la turbina Pelton, dispone de inyector y rodete

de cucharas.

El inyector es oblicuo al plano del rodete (unos 20º),

y el álabe no parte el chorro sino que lo desvía, en

su mayor parte, hacia el lado opuesto al de entrada.

Puede manejar mayores caudales

y saltos más pequeños que la

turbina Pelton, siendo su rodete

más pequeño para condiciones

similares.

Trabaja sin problemas con cierto

grado de sedimentos en el agua.

Imágenes cortesía Alecop. S Coop.

Turbinas de acción: de flujo cruzado

(Banki-Mitchell-Ossberger)

Diseño de los ingenieros Banki, Mitchell y del

fabricante Ossberger, por lo que pueden aplicársele

todos esos nombres y sus combinaciones. Es una

máquina de flujo cruzado (crossflow), es decir, el

agua pasa dos veces por el rodete.

Como el caudal es grande en comparación con

el tamaño de la turbina, suele ser necesaria una

válvula de aireación para garantizar la presión

atmosférica.

Algunos fabricantes incluyen un desagüe en

forma de tubo de aspiración, de corto recorrido,

para mejorar el rendimiento aprovechando la succión creada

Imágenes cortesía Alecop. S Coop

Turbinas de reacción: Francis (I)

Como todas las turbinas de reacción,

funciona a presión hidráulica.

Debido a su gran aplicabilidad (saltos y

caudales medios) y a la posibilidad de

diseñar su rodete para velocidades muy

diferentes, es el modelo más difundido en

sistemas de mediana y gran potencia

El agua, contenida en la cámara de

presión alimentada por la tubería forzada,

es dirigida por el antedistribuidor y el

distribuidor con el ángulo apropiado para

que se deslice entre los álabes del

rodete, fijos y de forma helicoidal,

saliendo en dirección axial por el tubo de

aspiraciónImágenes cortesía Alecop. S Coop

Turbinas de reacción: Francis (II)El posicionamiento del distribuidor se

consigue mediante un sistema de bielas,

bieletas y aro accionado por un

servomotor hidráulico, que a su vez es

controlado por el regulador de velocidad.

Su acción permite llevar a velocidad de

régimen o parar completamente sin

eliminar la presión sobre la cámara

espiral, por lo que siempre es necesaria

una válvula de corte

La transformación de la energía de presión

en el paso del agua por el rodete es tan

importante que se crea vacío a la salida.

Para aprovechar esta energía se utiliza el

tubo de aspiración que desemboca pordebajo del nivel de aguas abajo

Turbinas de reacción: Kaplan

Utilizada en grandes caudales y

pequeños saltos. La turbina Kaplan

está compuesta por pocos álabes

de gran superficie, lo que le da

forma de hélice, pero con doble

regulación, tanto en el distribuidor

como en las palas del rodete. La

admisión siempre es axial.

Existen tanto turbinas

hélice con distribuidor

regulable como rodetes

Kaplan sin distribuidor y

con antedistribuidor fijo.

Suelen denominarse en

general semi-KaplanImágenes cortesía Alecop. S Coop

Turbinas para PCH pico-centrales hidroeléctricas

Están diseñadas para salto y caudal constantes. No disponen de regulador de

caudal. Algunas permiten el ajuste manual de caudal según temporadas, o de

tensión de salida del alternador.

La regulación se realiza electrónicamente por carga, manteniendo ésta

constante. La energía sobrante se disipa.

Se presentan en el mercado

en conjuntos ya construidos

de turbina y generador.

Algunos modelos se venden

despiezados con alternador

incluido, y en otros lo que

se adquiere es el rodete ylos inyectores.

Bombas usadas como turbinas (BUTU)

Con el fin de abaratar costos en una pico central hidroeléctrica, se tiene la

posibilidad de optar por utilizar bombas roto-dinámicas como turbinas,

invirtiendo el sentido del flujo y el de rotación. Se puede usar cualquier tipo de

bomba centrífuga, semi-axial, y axial, sin difusor de álabes o con difusor de

álabes, de simple o múltiples etapas, o de eje vertical u horizontal.

Ventajas

• Existen varios tamaños de

bombas estandarizadas en el

mercado.

• El costo es mucho menor que

en una turbina convencional.

• Facilidad de repuestos.

• Facilidad de operacióndebido a su geometría fija

Rango de aplicación para las pico-turbinas

Entre los dos extremos de

mucho caudal y poco salto

(Hélice) y poco caudal y

mucho salto (Pelton), existen

múltiples modelos, incluido

algún tipo hidrocinético, cuyo

salto es prácticamente nulo,

entre los cuales se presentan

algunos solapamientos.

Grafico elaborado por el profesor Jesús Gómez ColoradoDocente de la Universidad de Salamanca

Turbina de reacción

Imágenes cortesía Alecop. S Coop

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Generadores

Los pequeños generadores síncronos utilizados en aplicacionespicohidroeléctricas y microeólicas han experimentando una evolución dediseño muy importante, basada en su excitación mediante sistemas deimanes permanentes y sus sistemas de regulación a carga constante. Existeuna variabilidad bastante grande en los tipos de generadores utilizados. Sebusca, en todo caso, el mejor rendimiento con la mayor simplicidad defabricación y mantenimiento.

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Smart Hydro Power

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Protección

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www.developpp.de

Dotadas con fondos del Ministerio Federal de Cooperación Económica y Desarrollo (BMZ), las organizaciones ejecutoras DEG, GTZ y sequatrabajan en los siguientes ámbitos de operaciones:

■ Asignan recursos financieros y de personal a proyectos que traerán consigo un beneficio de política de desarrollo en el país contraparte respectivo.

■ Supervisan y apoyan a las empresas privadas en la planificación y ejecución de proyectos que fomentan el desarrollo sostenible en los países contraparte.

■ Ponen a disposición sus contactos con gobiernos, asociaciones del sector económico y empresas.

■ Ofrecen un know-how específico sobre países, sectores y condiciones marco a nivel local.

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Gracias!

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