Proyecto de Investigacion

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

“AÑO DEL CENTENARIO DE MACHU PICCHU PARA EL MUNDO”

GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL PERÚ CÁTEDRA: FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA. CATEDRÁTICO: MG. RUBÉN GALEAS ARANA. ALUMNOS: PÉREZ ARANGO MILCAR. TORRES CARO JEFF. TORRES MANYARI PEPE. TORRES VARGAS KELVIN. SEMESTRE: IV. HUANCAYO – PERÚ

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TÍTULO DEL PROYECTO: GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL PERÚ POR MEDIO DE RECURSOS RENOVABLES

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TÍTULO DEL PROYECTO: GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL PERÚ POR MEDIO DE RECURSOS RENOVABLES

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ÍNDICE CARÁTULA ....................................................................................................................... 1 TÍTULO DEL PROYECTO PROYECTO ................................................................................................. 2 ÍNDICE .............................................................................................................................. 3 RESUMEN RESUMEN ......................................................................................................................... 4 INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 5 PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN FORMULACIÓN DEL PROBLEMA PROBLEMA .................................................. 6 OBJETIVOS OBJETIVOS ...................................................................................................................... 7 HIPÓTESIS ....................................................................................................................... 8 CAPÍTULO I: GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL PERÚ .................................................. 9 CAPÍTULO II: ENERGÍA HIDRÁULICA EN EL PERÚ ...................................................... 13 CAPÍTULO III: ENERGÍA EÓLICA EN EL PERÚ ............................................................. 26 CAPÍTULO IV: ENERGÍA SOLAR EN EL PERÚ .............................................................. 31 CAPÍTULO V: ENERGÍA GEOTÉRMICA GEOTÉRMICA EN EL PERÚ ................................................... 36 CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES ................................................................... 44 METODOLOGÍA METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ...................................................................... 44 CRONOGRAMA CRONOGRAMA .............................................................................................................. 44 PRESUPUESTO PRESUPUESTO.............................................................................................................. 44 REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 44 MATRIZ DE CONSISTENCIA CONSISTENCIA .......................................................................................... 45

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RESUMEN Según investigaciones en los últimos años el crecimiento de la demanda eléctrica ha sido superior al crecimiento de la capacidad de la oferta, lo que ha generado una caída del margen de reserva y recientemente, un aumento de los costos de generación. En el corto plazo, esta situación podría conducirnos a un racionamiento de la provisión eléctrica debido a un estiaje más severo al promedio de los años anteriores, a las limitaciones en el transporte de gas y el incremento en el precio del petróleo. En el largo plazo, se debe impulsar la inversión en el sector eléctrico a través de incentivos a la generación por medio de recursos renovables (origen hídrico, eólico, solar). La industria eléctrica debe ser de gran importancia para todos, ya que es el “motor” que

permite promover el desarrollo del país; por ello es necesario que se incentive la inversión en esta industria. Como ya mencionamos cuán importante es el requerimiento de esta energía, también es de suma importancia como la obtenemos, debido al potencial con el cuenta nuestro país país nos es más factible y favorable la generación en centrales hidroeléctricas hidroeléctric as debido el potencial hídrico que poseemos, es aprovechable por centrales hidroeléctricas para obtener hasta 100 MW, estimando un potencial aproximado de 70 000 MW, este estudio del potencial hidroeléctrico data de la década del 70. El potencial técnicamente aprovechable aproximado de 60 000 MW, donde el 86% proviene de los recursos de la Cuenca del Atlántico, 14% de la Cuenca del Pacífico y 0,3% de la Cuenca del Río Titicaca.

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INTRODUCCIÓN En los últimos años el crecimiento de la demanda eléctrica ha sido superior al crecimiento de la capacidad de la oferta, debido a esto se debe de incentivar la generación de electricidad pero con fuentes renovables debido a que son más limpias, económicas y no se agotan. Estamos consientes que nuestro planeta se está deteriorando cada día más debido al calentamiento global y ante la explotación desmesurada que se hace de los recursos que posee nuestro planeta, y ante todo esto debemos tomar conciencia empezar a tomar medidas al respecto y no solo esperar que se termine de destruir. Sabemos que nuestro país tiene un gran potencial en recursos renovables principalmente el hídrico del cual solo se aprovecha alrededor del 10%. Tenemos también otras fuentes de energía renovables de las cuales poco o nada se aprovechan debido a falta de estudios, conocimientos y principalmente la falta de inversión interés que el estado toma en este tema. Nuestro país es considerado Hidrotérmico debido a que la generación en los últimos años fue generada de la siguiente forma: • • • • •

2010: Generación Hidroeléctrica: 59% y Generación Térmica: 41%. 2009: GeneraciónHidroeléctrica: 63% y GeneraciónTérmica: 37%. 2008: GeneraciónHidroeléctrica: 61% y GeneraciónTérmica: 39%. 2007: GeneraciónHidroeléctrica: 68% y GeneraciónTérmica: 32%. 2006: GeneraciónHidroeléctrica: 75% y GeneraciónTérmica: 25%.

En el Perú se produce electricidad tradicionalmente con energía renovable, históricamente más del 50% de la producción de electricidad en el Perú proviene de fuentes renovables, pero se según el cuadro anterior la generación con energías renovables va disminuyendo año con año esto situación debería cambiar si contamos con fuentes importantes de energía renovable por q no tratar de aprovecharlas a lo máximo posible.

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PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 





¿Tiene el Perú los recursos necesarios para incrementar el número de centrales que funcionen con recursos renovables? ¿Es necesario que el Perú busque nuevas formas de generación eléctrica para asi cubrir la demanda que en futuro pueda presentarse? ¿El peruano es consiente que las distintas formas de generación eléctrica que ahora existen son perjudiciales para nuestro habitad?

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OBJETIVOS 



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Buscar de una manera u otra, formas de inversión, para con ello solventar los recursos que se necesiten para la creación de nuevas centrales renovables. Dar a conocer que a medida que pasa el tiempo, la demanda va creciendo a grandes escalas, con lo cual se hace necesario buscar nuevas formas de generación eléctrica, teniendo presente que estas debes ser en su mayoría renovables. Incentivar a la población para que tome conciencia y así darle un uso adecuado y necesario a la energía eléctrica.

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HIPÓTESIS El mercado de generación eléctrica peruano cuenta con limitaciones para su crecimiento, se busca mediante la generación por medio de energía renovable, incrementar la competencia, a fin de que se incrementen las inversiones y se eviten futuras situaciones de desabastecimiento energético, dado el persistente incremento de la demanda. El sector tiene un importante y dinámico mercado de corto plazo, con alta volatilidad del precio. Con esta preocupación iniciamos y hemos desarrollado nuestra investigación, realizando un modelo econométrico que precise la incidencia de las variables a fin de poder llevar a cabo inferencias de política económica. Teniendo en cuenta el potencial del país promover la formación de centrales hidroeléctricas, eólicas, solares y geotérmicas para promover desarrollo sostenible. El ingreso de estas centrales permitirá un desarrollo más balanceado del parque generador y el uso eficiente de otros recursos como el gas natural. En el Perú se reconoce el libre acceso a la actividad de generación, estableciéndose sólo algunos requisitos para el otorgamiento de concesiones por parte del MEM cuando la potencia a instalarse supere los 10 MW.

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CAPÍTULO I GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL PERÚ

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1. GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL PERÚ - 2011 La generación de energía eléctrica según estudios estaría incrementándose en 8% para el 2011, también se indicó que la electricidad generada por las centrales hidroeléctricas avanzaría en 5,2%, mientras que la generada por las centrales térmicas lo haría en 11,8%. El mayor dinamismo de las centrales térmicas se sustenta en el mayor uso del gas natural. Al primer bimestre de 2011 la generación de electricidad totalizó 5,758.4 GWh, es decir 8,2% más que en el mismo período del año anterior. En 2010 se generaron 33,507.4 GWh de electricidad para el servicio público, lo que significó un crecimiento anual de 8,4%. La electricidad procedente de las centrales hidráulicas alcanzó 19,561.3 GWh, mayor en 0,7% a la registrada en el año anterior, mientras que la generación de plantas térmicas fue de 13,496.1 GWh, reflejando un crecimiento de 21,3%. Este último incremento fue explicado por el mayor uso de gas natural, al haberse superado los problemas de abastecimiento registrados en 2009. 2. GENERACIÓN ELÉCTRICA EN EL PERÚ – 2010 La producción total de energía en el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) a setiembre del 2010 fue de 24,016 GWh, nivel superior en 8.81% (22,070 GWh) respecto a lo registrado en similar periodo del 2009. Este incremento de la producción en lo que va del año se encuentra explicado por los mayores requerimientos del sector eléctrico y por la entrega de gas a la planta de Gas Natural Licuado (GNL), operado por la empresa Perú LNG. Cabe mencionar que el sector eléctrico es uno de los principales indicadores de la economía en el país ya que cuando se demanda más consumo de energía significa que existe mayor actividad económica. Respecto a la producción mensual en setiembre de 2010, ésta ascendió a 2,668 GWh, nivel superior en 7.76% respecto a la producción del mismo mes del año 2009. De esta manera, la brecha mensual entre generación y venta de energía a clientes finales en el mes de setiembre fue de 212 GWh. (Ver figura 1.1).

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Producción de Energia Eléctrica 2005 - 2010 en (Mw) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

4322

3966 3580

3305

2005

4579

3199

2006

2007

2008

2009

2010

Figura 1.1 En cuanto a la participación de las empresas generadoras en el mercado eléctrico, a setiembre de 2010, la empresa Edegel S.A. ocupó el primer lugar con el 22.34% del mercado, seguido por Electroperú S.A. con el 22.06%. (Ver figura 1.2).

Participación en la Producción de Energía 2010 2.58

3.4

20.04

8.69

EGASA 6.5

SN Power Perú KALLPA 14.34

22.06

EGENOR Energía Del Sur

22.34

EDELGEL ELECTROPERÚ OTROS

Figura 1.2

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Respecto al tipo de producción de energía, a setiembre de 2010, la generación hidroeléctrica mostró predominio al representar el 59.49% del total producido en el SEIN, mientras que la generación termoeléctrica representó el 40.29% del total y la generación por fuente renovable tuvo una participación de 0.22%. Dentro de la generación termoeléctrica, el gas natural fue la principal fuente utilizada con 34.36%, seguida de lejos por el carbón y el petróleo con participaciones de 3.28% y 2.65%, respectivamente. Asimismo, se espera que para los próximos años la participación de la energía hidroeléctrica continué incrementándose debido al potencial hidroeléctrico de la cuenca del Amazonas y/o del Atlántico y a la promoción de construcción de nuevas centrales hidroeléctricas. La producción de energía por generación hidráulica a setiembre de 2010 fue de 14,286 GWh y representó un incremento de 2.46% respecto a similar periodo del año anterior; mientras que la generación térmica a setiembre de 2010 se situó en 9,676 GWh, nivel superior en aproximadamente el 19.05% respecto a similar periodo del 2009. (Ver figura 1.3)

Producción por Fuente y Tipo de Generación Setiembre 2010 2.67%

2.80%

34.61%

Hidro 59.92%

Gas Natural Diesel Carbón

Figura 1.3 En el 2009 y al tercer trimestre de 2010, la máxima demanda del SEIN (Sistema Eléctrico Interconectado Nacional) continuó con la tendencia creciente que viene registrando en los últimos años dados los mayores requerimientos de las industrias ante el crecimiento económico del país. Así, al tercer trimestre del 2010 se registró un aumento de 7.31% respecto a similar periodo de 2009; asimismo, si tenemos en cuenta sólo el mes de setiembre de 2010, la máxima demanda del SEIN alcanzó los 4,387 MW, cifra que representó un aumento de 8.13%.

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CAPÍTULO II ENERGÍA HIDRÁULICA EN EL PERÚ

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1. LA ENERGÍA HIDRAÚLICA EN EL PERÚ: Recientemente el Ministerio de Energía y Minas ha realizado un estudio preliminar del potencial hídrico aprovechable por centrales hidroeléctricas de hasta 100 MW, estimando un potencial aproximado de 70 000 MW. El anterior estudio del potencial hidroeléctrico data de la década del 70. Potencial técnicamente aprovechable aproximado de 60 000 MW, donde el 86% proviene de los recursos de la Cuenca del Atlántico, 14% de la Cuenca del Pacífico y 0,3% de la Cuenca del Río Titicaca. 2. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS: 2.1.

DEFINICIÓN: Una central hidroeléctrica es aquella que genera electricidad a partir del uso del agua como fuerza motriz. Para ello esta central utiliza cuatro elementos fundamentales: agua, caída, turbina y generador. La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica. (Ver la figura 2.1)

Esquema general de una central hidroeléctrica

Una masa de agua en desnivel (en altura) posee una cierta energía potencial acumulada. Al caer el agua, la energía se convierte en cinética (de movimiento) y hace girar una turbina, la cual, a su vez, acciona un generador que produce la corriente eléctrica. Figura 2.1

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2.2.

CLASIFICACIÓN DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS: Los tipos de centrales son muchos ya que en todos los casos, la construcción de una central hidráulica debe acoplarse a la especial situación del río, embalse, cuya energía se pretende aprovechar. De todas maneras, las centrales hidráulicas pueden clasificarse en:

a.

Centrales de alta presión: Alturas de saltó hidráulica superiores a los 200 m. Como máquinas motrices se utilizan, generalmente, turbinas Pelton, para los saltos de menor altura, turbinas Francis lentas.

b.

Centrales de media presión: Alturas de salto hidráulica comprendidas entre 20 y 200 m. Las máquinas motrices empleadas son las turbinas Francis medias y rápidas, correspondiendo estas últimas a los saltos de menor altura, dentro de los límites indicados.

c.

2.3.

Centrales de baja presión: Alturas de salto hidráulica, inferiores a 20 m. Es la zona de utilización de las turbinas Francis, de las turbinas de hélice y, sobre todo, de las turbinas Kaplan. ELEMENTOS DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA: 2.3.1. Presa: Se llama presa en general a una construcción que se levanta en el lecho del río para atajar el agua, produciendo una elevación de su nivel que permite la derivación de ella, o bien para almacenar el agua regulando el caudal del río. 

Presas de derivación: Llamadas también azudes y presas de vertedero están dispuestas, preferentemente, para elevar el nivel del contribuyendo a crear el salto y siendo efecto secundario el almacenamiento del agua cuando lo requieran las necesidades de consumo Normalmente, están dispuestas para que el agua vierta por una de ellas mediante vertederos denominados también aliviaderos de coronación.

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2.3.2. Canal de derivación: El canal de derivación se utiliza para conducir el agua desde la presa de derivación hasta las turbinas de la central. Cuando el salto es superior a unos 15 m conviene dar entrada a las aguas en la sala de turbinas por medio de tuberías forzadas y, para ello, debe preverse una cámara de presión donde termina el canal y comienza la tubería. En muchos casos, de los que hemos visto algunos ejemplos, se suprime el canal de derivación y las tuberías forzadas se aplican directamente a las tomas de agua de la presa. Por lo general, y para evitar filtraciones en el terreno, los canales de derivación están revestidos interiormente de mampostería, hormigón en masa u hormigón armado. Los canales pueden realizarse en desmonte, es decir excavando el terreno, solución que es la más segura a efectos de la estabilidad y de la aminoración de filtraciones, a media ladera, o sea excavando la ladera por un lado y disponiendo un terraplén al otro lado y, finalmente, en terraplén, es decir, con obra de fábrica a ambos lados, solución a la que se recurre sólo excepcionalmente porque es la más costosa y porque, para que la estabilidad tenga las debidas condiciones, debe consolidarse por medio de contrafuertes, cimientos. En algunas ocasiones se recurre al canal en túnel que no debe confundirse con la galería de presión de las que hablaremos más adelante, ya que en estas últimas la conducción de agua es a presión, mientras que en los canales en túnel, el agua se desplaza por el propio desnivel del terreno, sin carga hidráulica. En el origen del canal se dispone un conjunto de obras denominado bocal, que permite el ingreso de las aguas en dicho canal. Se denomina regulador a la disposición de cierre, cerca del comienzo del canal con la que puede regularse el paso de las aguas dentro de las posibilidades de su capacidad; por ejemplo, durante las riadas, hay que restringir la sección de paso de aguas del regulador para que no se eleve excesivamente el nivel de ellas en el canal. Antes de comenzar el estudio de las tuberías de presión, conviene definir lo que es el golpe de ariete, y los procedimientos para reducir sus efectos. Se denomina golpe de ariete a la variación de presión en una tubería, por encima o por debajo de la presión normal, ocasionada por bruscas fluctuaciones del caudal.

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2.3.3. Los Aliviaderos: Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misión liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas. Se encuentran en la pared principal de la represa y pueden ser de fondo o de superficie. La misión de los aliviaderos es liberar, si es preciso, grandes cantidades de agua o atender necesidades de riego. Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en una cuenca que se encuentra al pie de la represa, llamada de amortiguación. Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según la demanda de la situación. 2.3.4. Tomas de agua: Las tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el líquido para llevarlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberías. Estas tomas, además de unas compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas, poseen unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los álabes y producir desperfectos. 2.3.5. Chimenea de equilibrio: Debido a las variaciones de carga del alternador o a condiciones imprevistas se utilizan las chmeneas de equilibrio que evitan las sobrepresiones en las tuberías forzadas y álabes de las turbinas. La chimenea de equilibrio consiste en un pozo vertical situado lo más cerca posible de las turbinas. Cuando existe una sobrepresión de agua esta encuentra menos resistencia para penetrar al pozo que a la cámara de presión de las turbinas haciendo que suba el nivel de la chimenea de equilibrio. En el caso de depresión ocurrirá lo contrario y el nivel bajará.

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2.3.6. Tuberías de presión: En las instalaciones hidroeléctricas, las tuberías de presión o tuberías forzadas, tienen por objeto conducir el agua desde la cámara de presión a las turbinas cuando, por causa de la altura del salto, se precisa tal disposición para transformar la energía potencial de posición que tiene el agua en la cámara de presión, en energía potencial presión, que tiene junto a la turbina y al final de la conducción forzada. Ya he indicado en un párrafo anterior que para alturas saltos inferiores a unos 15 m, bastaba con un canal sin carga de presión; cuando la altura de salto es superior al límite citado, deben emplearse conducciones forzadas. En lo que se refiere a los materiales empleados para la construcción de la tubería, los más empleados son:     

Palastro. Uralita. Hormigón armado. Hormigón pre comprimido. Galerías de presión.

Las tuberías de presión de palastro, son muy empleadas pues pueden adaptarse fácilmente a las más altas presiones. Son más utilizadas las tuberías de palastro de acero que las de hierro, ya que las primeras tienen mayor resistencia y resultan más económicas que las de hierro. Los tubos se forman arrollando chapas rectangulares de palastro, a las que se da forma cilíndrica uniendo longitudinalmente los bordes de estas chapas. Las tuberías de uralita (amianto - cemento) se emplean saltos de poca potencia y alturas hasta 150 m; han dado resultados y por su baratura, son muy recomendables, dentro claro está de los limites anteriormente citados los tubos se construyen en longitudes de 4 m y se unen entre sí por medio de juntas adecuadas que mantienen la estanqueidad por medio de aros de goma vulcanizada. Generalmente se montan enterradas en zanjas. Las tuberías de hormigón armado, se utilizan en casos de gran caudal y alturas de salto hasta unos 40 metros, cuando por las circunstancias de costo de adquisición y transporte de la tubería, resulta más económica la de hormigón.

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Las tuberías de hormigón armado están constituidas por espiras de hierro, que hacen de directrices y por varillas de reparto que son las generatrices, fundidas ambas armaduras en hormigón hidráulica. Las tuberías de gran diámetro se fabrican sobre el terreno y las de pequeño diámetro pueden fabricarse fuera de él aunque, en este caso, conviene que la fabricación se realice cerca de la obra para reducir los gastos de transporte. Las galerías de presión están directamente excavadas en la roca utilizan para unir el embalse con la chimenea de equilibrio, tal y como he explicado en un párrafo anterior. Se construyen con escasa pendiente de (1 a 1000) y, como la chimenea de equilibrio absorbe totalmente los golpes de ariete, la galería de presión solamente está sometida a algo más de la presión debida a la altura del nivel del embalse. 2.3.7. Compuertas: Las compuertas se utilizan para cerrar las conducciones de agua (canales - tuberías), así como para regular el caudal de agua en dichas conducciones. En los aprovechamientos hidroeléctricos, las compuertas sitúan, como hemos visto, en las tomas de agua, en los desagües de fondo, en los canales de derivación. Las compuertas utilizadas todos los sitios indicados, son de las mismas características constructivas; únicamente hay que tener en cuenta que las compuertas sometidas a grandes presiones (por ejemplo, en las tomas de agua) habrán de ser de construcción más robusta que las compuertas que o de resistir pequeñas presiones (por ejemplo, en los canales de derivación abiertos). En los aprovechamientos hidroeléctricos, es frecuente cerrar los vanos de paso de agua por medio de tableros de forma rectangular que se apoyan, en la parte inferior, sobre un umbral de piedra, madera y hierro, y en las partes laterales, sobre ranuras, generalmente verticales. Estos tableros están construidos de madera o de estructura acero laminado y al conjunto se le denomina compuerta deslizante; estas compuertas tienen apoyo continuo en todo su contorno sobre guarnición fija y son las que más garantías ofrecen de impermeabilidad. Resultan más económicas para bajas presiones y tamaños moderados pero requieren mayor esfuerzo para su movimiento que otros tipos de compuertas por lo que no se utilizan para grandes tamaños y presiones ya que el volumen y el coste de los mecanismos de accionamientos resultarían muy grandes. En las grandes

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compuertas se disponen en el tablero móvil, dispositivos de rodadura que permiten disminuir el esfuerzo necesario para el accionamiento de la compuerta 2.3.8. Órganos de obturación (Válvulas): Los órganos de obturación denominados, en general, válvulas, se utilizan para abrir y cerrar el paso del agua por los conductos forzados. Según el empleo a que están destinados, los órganos de obturación pueden ser: a) Órganos de seccionamiento: Cuya misión es cerrar el paso del agua hacia las turbinas, cuando sea necesario. b) Órganos de seguridad: Que deben obturar el conducto, no solamente en el caso en que el caudal sobrepase el absorbido normalmente por la turbina, sino también, en caso de embalsamiento de esta última. Estas válvulas están provistas, casi siempre, de dispositivos automáticos de cierre, que entran en acción cuando la velocidad del agua sobrepasa un valor máximo, fijado de antemano. Los órganos de obturación están frecuentemente provistos de un dispositivo para el mando a distancia del cierre. El accionamiento de la válvula puede provocarse desde un lugar cualquiera, aunque el caso más frecuente es que se realice desde el cuadro de distribución de la central, actuando la corriente eléctrica sobre un electroimán o sobre pequeños motores que, a su vez, actúan sobre el mando principal de la, válvula, por medio de contadores. Además, debe preverse el mando manual en la inmediata vecindad de la válvula por el contrario, la apertura a distancia de la válvula no es necesaria casi nunca, de forma que los órganos para la maniobra a distancia casi siempre se equipan solamente para el cierre. 2.3.9. Cámara de turbinas: Se denomina cámara de turbinas al espacio destinado en una central hidroeléctrica para el alojamiento de las turbinas hidráulicas. Al hablar de las máquinas motrices, ya se estudiaron las turbinas hidráulicas con suficiente detalle: características de funcionamiento, tipos de turbinas, normas para la elección del tipo de turbina más adecuado, etc. Para no repetir los conceptos ya estudiados, remitimos al lector a los apartados correspondientes; aquí explicaremos solamente algunos conceptos interesantes, relacionados con la situación de las turbinas dentro del conjunto de una central hidroeléctrica.

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La cámara de turbinas puede ser abierta, si está en comunicación con el exterior, o cerrada, en el caso contrario. La cámara abierta solamente se utiliza en saltos de pequeña altura (hasta unos 15 m), cuando es posible hacer llegar directamente al distribuidor de la turbina, el agua procedente del canal de derivación; en estos casos, la cámara de turbinas hace las veces también de cámara de presión. En las cámaras abiertas, se utilizan turbinas de eje vertical y turbinas de eje horizontal. En el primer caso, la cámara queda por debajo de la sala de máquinas y el nivel de aguas arriba queda también por debajo del piso de aquella. En segundo caso, la cámara queda situada contigua a la sala de máquinas y nivel de aguas arriba, por encima del piso de la sala de maquinas En cámara abierta, se utiliza la turbina de eje vertical cuando el salto es pequeño, inferior a unos 6 m, y, por lo tanto, no hay suficiente altura para instalar turbinas de eje horizontal, pues el piso quedaría muy cerca del nivel de aguas abajo y expuesto a quedar inundado; o bien, en ribera escapada, ya que las turbinas de eje horizontal necesitan más espacio en planta y, por lo tanto, en el caso citado resultarán más costosas de instalación. En los demás casos, resulta preferible el empleo de turbinas de eje horizontal. Actualmente, en casi todos los saltos de agua, se utiliza turbinas en cámara cerrada, a la que afluye el agua procedente de las tuberías forzadas. Esta disposición, tiene la gran ventaja de que las tuberías pueden situarse en el lugar más conveniente, los efectos de cimentación, canal de desagüe, ya que a la tubería de presión, que une la cámara de presión con las turbinas puede dársele el trazado y longitud más adecuados. Se instalan turbinas de eje vertical en cámara cerrada, cuando el piso de la sala de máquinas no queda libre de peligro de inundación durante las máximas riadas. También puede influir en esta elección, el coste de las obras, cuando haya de instalarse la central en una ladera escarpada, ya que la disposición vertical de las turbinas resulta más económica que la disposición horizontal por el hecho de que la instalación de la turbina con eje vertical, esta situación relativa se desarrolla en vertical y necesita, por lo tanto, menos espacio en planta, por consiguiente menos obras de explanación. Generalmente en casi todas las instalaciones modernas con turbinas Francis o Kaplan; se

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adoptan las turbinas de eje vertical con generador eléctrico directamente acoplado. 2.3.10. Tubo de aspiración: El tubo de aspiración sirve de enlace entre la turbina y el desagüe y para aprovechar, además, el salto entre ambos elementos. Se construye de hormigón o de chapa de acero y ha de tener una sección variable para conseguir la máxima recuperación de la energía cinética del agua a la salida del rodete de la turbina. En este mismo capítulo, hemos visto distintos modelos de tubos de aspiración. En las turbinas Pelton no tiene importancia la recuperación de la energía existente a la descarga de la rueda y, además, entre el centro de la rueda y el nivel de agua del desagüe hay una distancia que representa una proporción muy pequeña de la altura total del salto. Pero en los restantes tipos de turbina (Francis, hélice y Kaplan), la velocidad de salida del rodete es elevada y el rendimiento con descarga libre sería muy bajo, por lo que se precisa realizar la recuperación correspondiente a la velocidad de descarga. El tubo debe ser lo más recto posible; pero cuando la instalación no lo permite sin gran coste de excavación, el tubo se encorva suavemente, desaguando horizontalmente, dando a la salida mayor dimensión a la luz horizontal que a la vertical y abocinándolo gradualmente para disminuir la velocidad residual. 2.3.11. Canal de desague: El canal de desagüe llamado también socaz, recoge el agua a la salida de la turbina para devolverla nuevamente al río en el punto conveniente. A la salida de las turbinas, el agua tiene todavía una velocidad importante y, por lo tanto, bastante poder erosivo y para evitar socavaciones del piso o paredes hay que revestir cuidadosamente el desemboque del agua de las turbinas. En saltos bajos, en que conviene perder poco desnivel, el canal de desagüe ha de ser corto. En saltos de gran altura y, especialmente en aquéllos en que el agua arrastra poco o ningún material sólido, el canal de desagüe puede ser de mayor longitud.

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2.3.12. Casa de máquinas: En la casa de máquinas de una central hidroeléctrica, se montan los grupos eléctricos para la producción de la energía eléctrica, así como la maquinaria auxiliar necesaria para su funcionamiento. Como puede comprenderse, las disposiciones adoptadas para las casas de máquinas, son variadísimas y dependen de las circunstancias y condiciones del aprovechamiento hidroeléctrico. 3. VENTAJAS DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS:   

  

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.

4. ALGUNAS DESVENTAJAS DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS:  

  

Los costos de instalación iniciales son muy altos. Su ubicación, condicionada por la geografía natural, suele estar lejos de los centros de consumo y obliga a construir un sistema de transmisión de electricidad, aumentando los costos de inversión y de mantenimiento y aumentando la pérdida de energía. La construcción implica mucho tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas. El espacio necesario para el embalse inunda muchas hectáreas de terreno. La disponibilidad de energía puede fluctuar, de acuerdo con el régimen de lluvias, de estación en estación y de año en año.

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Inventario de centrales hidroeléctricas del Perú fuente : Ministerio de Energía y Minas - mapa 2004 Símbolo

Nombre

Potencia Producción Instalada de Energía Hidráulica (GW.h) (MW)

Empresa

Longitud

Latitud

Cañón del Pato

264.4

1 446.20

Duke Energy

77.82739574

-8.877043057

Carhuaquero

95

592.4

EGENOR

79.42429741

-6.470244877

Galito Ciego

38.1

64.3

EGENOR

78.88195309

-7.194374118

Yanango

42.8

205.6

EDEGEL

75.21425057

-11.12761878

Huinco

258.4

861.6

EDEGEL -77.0287251

-11.57151597

Huanchor

20

130.5

S.M. CORONA 76.51471579

-11.74230231

Cahua

43.1

205.6

CAHUA

76.78095245

-11.78313445

Huampani

31.5

213.7

EDEGEL

76.77147955

-11.97247941

Callahuanca

75.1

547.8

EDEGEL

76.62284044

-11.83267141

Matucana

128.6

748.4

EDEGEL

76.45656286

-11.88379531

Moyopampa

69

518.3

EDEGEL

76.68819214

-11.93006146

Yaupi

108

824.1

Electro Andes

75.43199067

-10.872207533

Malpaso

54.4

134.1

Electro Andes

76.03704563

-11.40798960

Chimay

153

938

EDEGEL

74.78870822

-11.37063288

S. A. de Mayolo

798

4 965.80

Electroperu

74.66765397

-12.37538699

Restitución

210

1 605.80

Electroperu

74.63131752

-12.35617799

Machupicchu

90

718.5

EGEMSA

72.33791221

-12.50653118

24


San Gaban II

113.1

789.3

SAN GABAN 69.64352028

-14.51363589

Charcani V

145.4

629.3

EGASA

71.45133413

-16.26365030

Aricota 1

24.3

56.8

EGESUR

69.84958524

-17.53207059

25


CAPÍTULO III ENERGÍA EÓLICA EN EL PERÚ

26


1. LA ENERGÍA EÓLICA EN EL PERÚ: La costa peruana cuenta con un importante potencial eólico, llegándose a alcanzar en algunos lugares velocidades promedio de 8 m/s, como en Malabrigo, San Juan de Marcona y Paracas; asimismo, se reconocen en la mayor parte de la costa promedios anuales de 6m/s. Estos valores son más que suficientes para garantizar la rentabilidad de proyectos de esta naturaleza. En el país se ha instalado un aerogenerador asíncrono trifásico de 250 kW en la localidad de Malabrigo (La Libertad) el cual fue instalado en 1996, teniendo una eficiencia de 36%, y un aerogenerador de inducción de 450 kW en San Juan de Marcona (Ica), Dentro del proyecto del bosque eólico de Malabrigo de 40 MW, se ha determinado realizar los estudios para una primera etapa de 10 MW. Esta potencia se ha definido debido a la línea de subtransmisión existente (Paiján-Malabrigo 34.5 kV, 17 km). Ante esta realidad, el uso de la energía eólica es una alternativa de generación de electricidad para su interconexión con el SINAC, incrementándose la oferta de energía para los grandes centros de consumo alimentados por él, con lo que se logrará: Aumentar la confiabilidad del SINAC y garantizar la oferta de energía en épocas secas. Contar con energía a precios competitivos, incluso al nivel de la energía hidráulica, lo cual alentará las inversiones en la zona. Contar con electricidad generada con una fuente limpia, reduciendo el uso intensivo de hidrocarburos con el consiguiente beneficio ambiental. Contribuir a la disminución de la dependencia de la importación de hidrocarburos y a la consecuente posibilidad de equilibrar la balanza comercial de los mismos. 2. USO DE LA ENERGÍA EÓLICA:  



Molinos de viento para bombeo de agua, irrigación y molienda de granos. Aerogeneradores pequeños para cargado de baterías, iluminación y sistemas de comunicación. Generación eléctrica para su interconexión a la red de distribución del país.

UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES DE MEDICIÓN DEL VIENTO DE SUPERFICIE, VELOCIDAD MEDIA Y ENERGÍA EÓLICA NACIONAL ESTIMADA EN EL PERÚ VELOCIDAD ENERGÍA ALTITUD MEDIA PRODUCIBLE No. NOMBRE DPTO. (m.s.n.m.) V (m/s) E (kWh/m2año 1 Iquitos Loreto 104 1 31 2 Tumbes Tumbes 25 2.6 252 3 Talara Piura 50 8.5 4993 4 Piura Piura 46 4 642

27


5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Yurimaguas Chiclayo Cajamarca Chachapoyas Tarapoto Chimbote Trujillo Huánuco Pucallpa Anta Aeropuerto Marcapomacocha Cerro de Pasco Pto. Maldonado

Loreto Lambayeque Cajamarca Amazonas San Martín Ancash La Libertad Huánuco Pucallpa Ancash Lima Junín Pasco Madre de Dios Cusco Cusco Huancayo Junín Huancavelica Huancavelica Ayacucho Ayacucho Curahuasi Apurímac San J. de Ica Marcona Laguna Grande Ica Juliaca Puno Arequipa Arequipa Punta Atico Arequipa Punta de Coles Moquegua Desaguadero Puno Tacna Tacna

184 27 2620 1834 356 11 33 1859 145 2748 13 4413 4333 256

1.1 5.1 1.9 2.4 0.9 5.5 5 3.6 1.6 3.8 3.4 3.5 1.7 1.8

34 1281 1157 271 31 1157 1243 554 156 638 507 499 94 188

3399 3350 6670 2761 2678 31

3.8 2.6 1.8 1.5 4.4 6.4

692 457 105 59 1052 2329

10 3824 2518 20 50 3809 452

6.5 1.9 3.6 6.7 5 4.5 2.5

2465 113 452 2701 1223 935 363

3. CENTRALES EÓLICAS: En este tipo de Centrales, la transformación de la energía es de la siguiente manera: 



Se transforma la energía cinética del viento en energía mecánica a través de los aerogeneradores. Esta energía mecánica se transforma posteriormente en energía eléctrica.

El aerogenerador es el dispositivo donde se ubican los diferentes elementos necesarios para producir la energía eléctrica. (Ver figura 3.1 y tabla N°3)

28


ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8

COMPONENTES Turbina Cables conductores Carga de frenado Toma de tierra Caja de control de batería Fuente auxiliar Acumuladores Líneas de transporte de energía Tabla N°3.

Figura 3.1 3.1. VENTAJAS COMPETITIVAS DE LA ENERGÍA EÓLICA: 

  

Se reduce la dependencia de combustibles fósiles y los niveles de emisiones contaminantes, asociados a su consumo, se reducen proporcionalmente a la generación con energía eólica. Las tecnologías de la energía eólica se encuentran desarrolladas para competir con otras fuentes energéticas. El tiempo de construcción es menor con respecto a otras opciones energéticas. Son plantas modulares, convenientes cuando se requiere tiempo de respuesta de crecimiento rápido.

29


3.2. DESVENTAJAS:   

Ruido. Requieren estudios de viento de varios años. No garantizan los picos de demanda.

30


CAPÍTULO IV ENERGIA SOLAR EN EL PERÚ

31


1. LA ENERGÍA SOLAR EN EL PERÚ El Perú cuenta con un gran potencial de energía solar, gracias a sus características geográficas y climatológicas. La Dirección Ejecutiva de Proyectos del Ministerio de Energía y Minas ha encargado al Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) la elaboración de un Mapa Solar. Esto permitirá cuantificar el potencial disponible y servirá como una herramienta importante para la elaboración de proyectos que utilicen equipos de energía solar. Por otro lado, en los últimos años se han ejecutado diversos proyectos demostrativos orientados a establecer estrategias de administración y operación que garanticen la sostenibilidad de los proyectos, lográndose avances cualitativos en este aspecto. El Ministerio de Energía y Minas, como ente promotor de las energías renovables, está desarrollando un importante proyecto para la diseminación de equipos de energía solar fotovoltaica en zonas de pobreza y extrema pobreza, aplicando criterios de calidad de energía y sostenibilidad en el tiempo. 2. EXPLOTACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR:     

Producción de calor a bajas temperaturas. Concentración de calor a altas temperaturas. Producción de energía eléctrica. Producción de hidrógeno mediante electrólisis. Aplicación pasiva en la arquitectura.

3. USOS DE LA ENERGÍA SOLAR:        

Electricidad para el sector residencial, comercial y deinfraestructura social. Calentamiento de agua mediante termas solares. Calefacción de ambientes. Cocinas y hornos para el sector rural. Sistemas de desalinización y potabilización de agua. Secadores de productos agrícolas. Bombeo de agua e invernaderos. Incubadoras para aves de corral.

4. CONVERSIÓN TÉRMICA: Convierte la radiación solar en calor para el calentamiento de agua y secado de granos (ver fig. 4.1).

32


Figura 4.1. 5. CONVERSIÓN FOTOVOLTAICA: Generación directa de electricidad a partir de la luz del Sol. (ver fig. 4.2).

Figura 4.2.

33


6. Ventajas: 

Ideal para lugares alejados de la Red Eléctrica Comercial.



No Requieren Combustible.



Mínimo Mantenimiento.



Sistemas Modulares.



Larga Vida Útil.



Sistemas Silenciosos.



No Contaminan.



Fácil Transporte e Instalación.

7. Desventajas: 

Alto costo inicial.



Capacidad reducida.



Requiere de un programa de recuperación y manejo de las baterías usadas.

34


PROMEDIO ANUAL DE LA IRRADIACIÓN SOLAR ORD EN

LOCALIDA D

DISTRITO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 23 26 27 28 29 30 31 32 33

IQUITOS EL REQUENA HDA. EL YURIMAGU JUAN CAJAMAR PADRE TINGO HUANUCO HUMAYA SAN IBERIA HUACHAC SANTA AYACUCH SAN ABANCAY MANRIQUE PARCONA ICA HDA. MARCONA HUARAYA SIBAYO PUNO JULI PAMPA DE AREQUIPA CHARACA MOQUEGU PAUCARA CALANA

IQUITOS EL CENEPA REQUENA EL YURIMAGUA JUAN CAJAMARC PADRE RUPA-RUPA HUANUCO LEONCIO SAN RAMON IBERIA HUACHAC SANTA ANA AYACUCHO SAN ABANCAY INDEPENDE PARCONA ICA NAZCA MARCONA MOHO SIBAYO PUNO JULI SANTA AREQUIPA CHARACAT MOQUEGUA PACHIA CALANA

PROVINCIA

DEPART AMENTO

LONGI TUD

LATIT UD

MAYNAS CONDORCA REQUENA UTCUBAMB AMAZONAS SAN CAJAMARC PADRE LEONCIO HUANUCO HUAURA CHANCHAM TAHUAMAN CHUPACA LA HUAMANGA CUSCO ABANCAY PISCO ICA ICA NAZCA NAZCA MOHO CAYLLOMA PUNO CHUCUITO AREQUIPA AREQUIPA AREQUIPA MARISCAL TACNA TACNA

LORETO AMAZON LORETO AMAZON LORETO SAN CAJAMAR UCAYALI HUANUC HUANUC LIMA JUNIN MADRE JUNIN CUSCO AYACUC CUSCO APURIMA ICA ICA ICA ICA ICA PUNO AREQUIP PUNO PUNO AREQUIP AREQUIP AREQUIP MOQUEG TACNA TACNA

73º 78º 73º 78º 76º 76º 78º 75º 75º 76º 77º 75º 69º 75º 72º 74º 71º 72º 76º 75º 75º 74º 75º 69º 71º 70º 69º 72º 71º 71º 70º 69º 70º

03º 04º 05º 05º 05º 06º 07º 09º 09º 09º 11º 11º 11º 12º 12º 13º 13º 13º 13º 14º 14º 14º 15º 15º 15º 15º 16º 16º 16º 16º 17º 17º 17º

35

15 09 50 38 06 19 30 30 59 14 00 21 32 20 41 13 52 52 01 42 43 58 06 28 27 01 27 11 31 28 55 46 11

44 27 03 39 53 34 09 01 17 55 06 07 23 00 51 09 32 38 41 02 03 50 12 23 28 50 12 19 23 28 11 30 56

ALTIT UD metro 125 240 180 421 185 330 2640 270 640 1895 750 800 350 3350 920 2760 3220 2376 200 389 390 410 620 3890 3847 3875 3852 1440 2350 2451 1412 4541 675

IRRADIA CIÓN SOLAR 3.73 2.89 3.66 4.49 4.14 3.95 4.47 4.02 4.02 4.52 4.65 3.98 3.68 4.97 4.01 4.89 4.69 4.75 4.52 5.04 4.89 5.02 4.94 5.16 4.94 5.19 5.05 5.61 5.31 5.32 5.36 5.41 4.99


CAPÍTULO V ENERGÍA GEOTÉRMICA EN EL PERÚ

36


1. ENERGÍA GEOTÉRMICA EN EL PERÚ Es la energía interna y cinética asociada al vapor de agua que sale directamente a la superficie en zonas volcánicas y al aumento de temperatura que se produce conforme profundizamos en la superficie terrestre. La energía geotérmica es un recurso benigno y renovable, que va de acuerdo con el control del medio ambiente y que asegura una buena conservación del mismo. El aprovechamiento de este recurso permitirá tener una fuente más de generación de energía que favorecerá al desarrollo de diversas regiones de extrema pobreza. La energía geotérmica resulta del aprovechamiento de las diferencias de temperatura que se presentan en el subsuelo. Esto permite el calentamiento del agua subterránea, que en algunos casos llega a vaporizarse (géiseres). La fuente puede ser de alta entalpía, si la temperatura del agua es suficiente Para generar electricidad, o de baja entalpía, si se le puede aprovechar sólo para calefacción. Gracias a la “Ley Orgánica de Recursos Geotérmicos”, promulgada el

29.02.1997, el marco legal favorece la inversión privada, teniendo en cuenta que nuestro país posee alrededor de 300 manifestaciones de aguas termales entre 49°C y 89°C, situadas a lo largo de la Cordillera Occidental y en menos proporción en los valles interandinos y la zona oriental. La energía geotérmica se puede aplicar en la industria,comercio y el sector domiciliario, para la generación deelectricidad o el calentamiento de agua y calefacción deambientes. 2. REGIONES GEOTÉRMICAS:      

Cajamarca Huaraz Churín Central Cadena de conos volcánicos Puno – Cusco.

3. LOS ELEMENTOS QUE DAN ORIGEN A UN CAMPO GEOTÉRMICO SON:  



Una fuente de calor magmático. Una zona de roca permeable o yacimiento en el cual se puede almacenar un fluido capaz de transportar la energía que en ella se encuentra acumulada en forma de calor. Este fluido es el agua, la cual se puede encontrar en estado líquido, gaseoso o en una mezcla de ambos. Una capa sello o capa confinante que impide que los fluidos calientes suban hasta la superficie y disipen la energía en la atmósfera.

37


4. TIPOS DE FUENTES GEOTÉRMICAS: En áreas de aguas termales muy calientes a poca profundidad, se aprovecha el calor desprendido por el interior de la tierra. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor (flashing). El método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente rentable. Un ejemplo, en Inglaterra, fue el "Proyecto de Piedras Calientes HDR" (sigla en inglés: HDR, Hot DryRocks), abandonado después de comprobar su inviabilidad económica en 1989. Los programas HDR se están desarrollando en Australia, Francia, Suiza, Alemania. Los recursos de magma (rocas fundidas) ofrecen energía geotérmica de altísima temperatura, pero con la tecnología existente no se pueden aprovechar económicamente esas fuentes. En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos pozos (o un número par de pozos), de modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a reinyectar en el acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido. (Ver figura 4.3). Las ventajas de este sistema son múltiples: 





Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento térmico, puesto que el agua reinyectada contiene todavía una importante cantidad de energía térmica. Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la cantidad total se mantiene. Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en el agua no se manifiestan al circular en circuito cerrado por las conducciones, lo que evita contaminaciones.

Figura 5.1. Esquema de las fuentes de energías geotérmicas.

38


5. TIPOS DE YACIMIENTOS GEOTÉRMICOS SEGÚN LA TEMPERATURA DEL AGUA: 

Energía geotérmica de alta temperatura. La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y 400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varios condiciones para que se dé la posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables; un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de profundidad, a 500-600 °C. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.



Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso en calefacción y en refrigeración (mediante máquinas de absorción).



Energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C.



Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.

Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura mínima está entre 120 y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana.

39


6. FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL GEOTÉRMICA: El funcionamiento de una central geotérmica se realiza mediante un sistema muy simple: dos tubos que han sido introducidos en la perforación practicada, mantienen sus extremos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor. Por un extremo del tubo se inyecta agua fría desde la superficie, cuando llega a fondo se calienta y sube a chorro hacia la superficie a través del otro tubo, que tiene acoplado una turbina con un generador de energía eléctrica. El agua enfriada es devuelta de nuevo por el primer tubo para repetir el ciclo. (Ver figura 5.2)

Figura 5.2. Ilustración de una central geotérmica. El sistema descrito es viable en lo que respecta a su construcción y perforación, no en vano las prospecciones petrolíferas se realizan a varios kilómetros de profundidad, sin embargo se presenta un problema relacionado con las transferencias de calor. 7. PARTES DE UNA CENTRAL GEOTÉRMICA: Las partes son las mismas que en una central térmica. La única diferencia es el quemador y las chimeneas. 7.1. Canalizaciones de agua: Hacen la función del quemador ya que sirve para calentar el agua que moverá la turbina, debido a las alas temperaturas que alcanza el vapor de agua (procedente del interior de la Tierra) que transportan.

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7.2. Turbinas: Las turbinas pueden considerarse como la parte más importante de la central ya que son las encargadas de mover el generador para producir la electricidad. Estas turbinas están diseñadas para soportar una temperatura de unos 600º C y una presión de unos 350 bares. Las turbinas están formadas por unas series de álabes de distintos tamaños que aprovechan la presión del vapor de agua para hacer girar la turbina. 7.3. Generador: Es el encargado de producir la electricidad. 7.4. Condensador: Es el encargado de condensar el vapor que se encarga de mover la turbina para que pueda volver a ser utilizado. 7.5. Torres de refrigeración: Se encargan de mantener baja la temperatura del condensador, garantizando el correcto funcionamiento de la central. El agua que refrigera el condensador es enfriada en las torres de enfriamiento al entrar en contacto con el aire frío que circula a través de ellas. Otras partes de la central, también importantes para garantizar un buen funcionamiento, serían todas las tuberías y bombas que transportan toda el agua a través de toda la central. 8. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE UNA CENTRAL GEOTÉRMICA: 8.1. Ventajas:        

Es una energía renovable. La energía geotérmica es muy abundante. Es constante (24 horas del día). No depende de componentes fósiles. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón. Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético Ausencia de ruidos exteriores

41

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica   



Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales. El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de tanques de almacenamiento de combustibles. La emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.

8.2. Inconvenientes de la central geotérmica:        

Las centrales geotérmicas son muy grandes y costosas. Tiene un gran impacto visual. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc. Contaminación térmica. Deterioro del paisaje. No se puede transportar (como energía primaria). No está disponible más que en determinados lugares.

8.3. Inconvenientes del sistema de una central geotérmica: Cuando el hombre diseña dispositivos para conservar o transferir calor, utiliza aquellos que tienen capacidades aislantes o conductoras, según las aplicaciones. Por ejemplo, los metales tienen menor resistencia a la conducción del calor, al contrario de la arena o la propia roca, que la conserva. Este último caso es el que se presenta en una instalación geotérmica; la sima del interior de la corteza terrestre donde se encuentra el calor aprovechable, no tiene la capacidad de conducir el calor, por ello cuando la central entra en funcionamiento y comienza a inyectar agua al interior de la sima, ésta se va enfriando ya que no es capaz de recuperar la temperatura a la misma velocidad que la consume, precisamente por la característica descrita de baja conducción de la roca. En la práctica este inconveniente impide el funcionamiento continuo de la central, ya que una vez que la sima ha cedido todo su calor, el sistema se detiene y es preciso esperar a que la roca recupere de nuevo su temperatura habitual.

42


9. ALTERNATIVAS VIABLES: A pesar del inconveniente descrito, que impide su aplicación a gran escala, existen zonas cuyas características geológicas especiales permiten un mejor aprovechamiento, ejemplo de determinadas islas del archipiélago canario, donde se pueden encontrar temperaturas de cientos de grados a muy poca profundidad, lo que permitiría distribuir instalaciones horizontales con pocas inversiones en prospección, ya que todo el subsuelo tiene características geotérmicas. (Ver figura 5.3)

Figura 5.3. Las centrales geotérmicas reproducen en cierto modo la actividad natural de los géiseres. 10. USOS:    

Generación de electricidad. Aprovechamiento directo del calor. Calefacción y ACS. Refrigeración por absorción.

11. GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD: Se produjo energía eléctrica geotérmica por vez primera en Larderello, Italia, en 1904. Desde ese tiempo, el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8.000 Megawatt de los cuales EE. UU. Genera 2.700 MW.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se presentara al realizar la investigación.

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN Se está usando la metodología histórica debido a que los datos con los que nos basamos para el estudio ya fueron publicados solo nos basamos en recolectar, recopilar, analizar, sistematizar y predecir el comportamiento de la generación de la energía eléctrica en nuestro territorio.

CRONOGRAMA Hasta el 10 de Enero del 2012.

PRESUPUESTO Se presentara al realizar la investigación.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS    

Proyecto de investigaciones en carreras de ingeniería- Ing. Hugo Lozano Nuñez. http://www.senamhi.gob.pe/-energias renovables. http://www.minem.gob.pe/. http://www.minem.gob.pe/sector.php?idSector=6# ( Comportamiento Mensual del Mercado Eléctrico Setiembre - Octubre 2011).

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Proyecto de Investigacion

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