El agua a lo largo de la historia: Sistemas t

1
El agua a lo largo de la historia Sistemas
técnicos para su aprovechamiento.
Enrique Herrera Raquejo. Departamento de
Tecnología
2
La historia de las civilizaciones siempre ha
estado unida a la historia del agua.

• 500 años antes de J.C., los chinos conocían el
  ciclo del agua.
• En el siglo VIII antes de J.C., los quanats, unos
  canales subterráneos artificiales que
  transportaban el agua a grandes distancias fueron
  inventados por los habitantes de Urartu en la
  actual Turquía, para difundirse luego en Persia,
  Egipto, India, Grecia, en el Maghreb, etc.

3
Durante milenios , la humanidad ha considerado el
agua como un elemento no modificable del globo,
como el aire.

• El agua era un don de los dioses. Los antiguos
  romanos hicieron girar día y noche sus molinos y
  alimentaron fuentes y termas gigantes.
• Roma era la ciudad del agua, alimentada por
  once acueductos importantes, disponiendo de 1000
  l/día en tiempo de Trajano (98-117 después de
  J.C.)

4
El agua en Al-Andalus.

• El agua es un elemento muy importante en la vida
  urbana y social del mundo romano y todo gobierno
  que se preciara tenías como misión primordial
  llevar el agua a las ciudades.
• En el campo, sin embargo no era imprescindible,
  pues los cultivos de la triada mediterránea
  procedían de nuestro ecosistema y estaban, por
  tanto, adaptados a la sequía estival. (vid, olivo
  y cereales)
• Pero en el sur de Hispania la cosa cambia cuando
  llegaron los árabes.

5

• Los nuevos cultivos introducidos fundamentalmente
  desde el Lejano Oriente y África oriental
  (algodón, arroz, caña, cítricos, sandías,
  espinacas, etc.) llevaban aparejado que para su
  adaptación en la Península fuera necesaria la
  irrigación artificial de los campos.
• Así surgen las albercas (al-birka), acequias
  (alsàqiya), aljibes abovedados (al-jubb),
  almazaras (armajzan), cimbras o qanàt, presas o
  azud, y un nuevo sistema de organización
  funcional del espacio agrícola, para abastecer
  tierras, hombres y ganado.

6
(No Transcript)
7
(No Transcript)
8
El agua también es energía renovable.

• Mueve máquinas complejas para
• Elevar agua por encima del nivel freático
• Molinos rotatorios para la molienda (cereales,
  caña dulce, etc.)
• Con dispositivo de vaivén, mazos utilizados en la
  industria del papel, el bataneo de los paños o la
  fabricación de objetos de hierro de forja.

9
Norias sobre el río Orontes (Siria)
10
(No Transcript)
11
Noria Algaida (Málaga)
12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14
Molino de agua. (Asturias)
15

• Al final del siglo XIX nace la industria
  eléctrica y con ello una nueva forma de
  aprovechar la energía hidráulica producir
  electricidad.
• La construcción de las primeras centrales se
  realizó en 1882, apenas tres años después del
  invento de la primera lámpara eléctrica por
  Thomas Edison. En ese mismo año se puso en marcha
  la central de Appleton (Wisconsin, EE.UU.),
  aunque solo era capaz de alimentar 250 lámparas.

16
RÍO.
Energía cinética.
Transformaciones energéticas.
PRESA.
Energía potencial.
Energía cinética
TUBERÍA.
Energía cinética de rotación.
TURBINA.
ALTERNADOR.
Energía eléctrica.
17
Componentes de un centro de aprovechamiento
hidroeléctrico.

• Presa. Muro de mampostería, hormigón, tierra u
  otros materiales que generalmente se construye
  normal al curso del río o arroyo.
• Conductos de agua. Elementos para liberar parte
  del agua sin que pase por la sala de máquinas,
  con objeto de descargar el embalse por
  necesidades de riego, exceso de agua y otras.
  (compuertas). Otras tomas de agua se canalizan
  hacia las turbinas.
• Sala de máquinas. En ella están los equipos
  eléctricos de la central, es decir, los grupos
  turbina- alternador.
• Transformadores y líneas de transporte. Se
  encargan de conseguir una tensión de salida hacia
  la red de unas características prefijadas.

18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
Tipos de presas.
Presa de Tierra.
Materiales sueltos.
Escolleras.
Macizas
Gravedad.
Aligeradas
Hormigón.
Curvatura horizontal.
Arco ó bóveda.
Doble curvatura.
Arco-Gravedad.
21
(No Transcript)
22
Presa de gravedad
23
(No Transcript)
24
Presa de bóveda o arco.
25
Tipos de centrales.

• Según la potencia que sean capaz de producir
  podemos hacer la siguiente clasificación
• Minicentrales eléctricas. Entre 250 y 5000 kW.
• Grandes centrales hidroeléctricas. Potencia
  superior a 5 MW

26
Minicentrales eléctricas.

• Potencia entre 250 y 5000 kW.
• Históricamente eran la base de producción de
  electricidad en los pequeños pueblos y empresas
  próximas al cauce del río

27
Centrales hidroeléctricas.

• Su potencia es superior a 5 MW.
• Se sitúan en cuencas donde el caudal es grande y
  su aprovechamiento es mas óptimo para la
  producción a gran escala.
• Un tipo especial de centrales hidroeléctricas son
  las centrales de bombeo.

28
Centrales hidroeléctricas de bombeo.

• Disponen de dos embalses.
• Durante las horas de máxima demanda de energía
  eléctrica funcionan como cualquier central
  hidroeléctrica.
• Cuando la demanda de energía es baja se aprovecha
  la energía sobrante para accionar potentes bombas
  que elevan el agua al embalse superior.
• Existen dos tipos
• De bombeo puro.
• Mixta con bombeo.

29
Central de bombeo puro.
Embalse Superior.
Turbina.
Alternador.
Transformador
Motor Bomba.
Embalse Inferior.
Río.
Río.
30
Central mixta con bombeo.
Río.
Embalse Superior.
Turbina.
Alternador.
Transformador
Motor Bomba.
Embalse Inferior.
Río.
31
Sala de máquinas.

• Es la zona donde se instalan las turbinas y
  alternadores.
• La turbina es una máquina compuesta esencialmente
  por un rodete con álabes o palas unidos a un eje
  central giratorio. Su misión es transformar la
  energía cinética del agua en energía cinética de
  rotación del eje.
• El alternador, cuyo eje es la prolongación del
  eje de la turbina, se encarga de transformar la
  energía cinética de rotación de éste en energía
  eléctrica.

32
Según las características del salto de agua, se
emplean tres tipos de turbina

• Turbina Pelton. Turbina de alta presión y eje
  horizontal.
• Turbina Francis. Turbina de media presión y eje
  vertical.
• Turbina Kaplan. Turbina de baja presión y eje
  vertical.

33
Turbina Pelton.

• De alta presión.
• Eje horizontal.
• Puede utilizarse en saltos de altura superiores a
  200 m.

34
Turbina Francis.

• De media presión.
• Eje vertical.
• Puede funcionar sumergida en el agua y se emplea
  en saltos de alturas comprendidas entre los 20 m
  y los 200 m.

35
Turbina Kaplan.

• De baja presión.
• Eje vertical.
• Se emplea en saltos de altura inferior a 20 m y
  puede llegar a trabajar eficazmente con saltos de
  solo 5 m.

36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
Parque de transformadores.

• Los alternadores actuales generan energía
  eléctrica a tensión inferior a 20.000 V. En estas
  condiciones se producirían pérdidas de tensión en
  le transporte a largas distancias, por lo que se
  hace necesario elevar la tensión a valores no
  inferiores a los 200.000 V. De este modo la
  intensidad de la corriente disminuye y, con ella,
  la pérdida de potencia.

39

• Según la Ley de Ohm, la pérdida de potencia Pp
  que tiene lugar en una línea de transporte viene
  dada por la expresión
• Pp V x I (I x R) x I I2 x R
• La pérdida de potencia es proporcional al
  cuadrado de la intensidad.

40
Potencia de una central hidroeléctrica.

• El aprovechamiento energético de los saltos de
  agua se consigue gracias a la presión generada
  por la diferencia de altura y el caudal
  disponible.
• P Potencia en
  kgm/s.
• P C x h C Caudal en l/s
• h altura en m

Sin embargo, no toda la potencia es aprovechable
ya que existen pérdidas de carga debidas al
transporte de agua y al rendimiento de turbinas
y alternadores. Para corregir el error, se
introduce un coeficiente de rendimiento estimado
?
41
Energía hidráulica y medio ambiente.

• Ventajas
• Energía limpia. No produce residuos ni emite
  humos y partículas a la atmósfera.
• Puede regular el caudal del río evitando
  inundaciones.
• El agua almacenada permite el regadío y es el
  medio de abastecimiento de agua de las grandes
  ciudades, con reservas suficientes durante un
  periodo considerable de tiempo.

42
Energía hidráulica y medio ambiente.

• Desventajas
• Impacto ambiental sobre la flora y fauna de la
  zona.
• Cubre de agua tierras fértiles e incluso de valor
  ecológico.
• En muchos casos inunda poblaciones, que tienen
  que ser desplazadas.
• Posible acumulación de materia orgánica
  procedente de vertidos residuales, aguas arriba.

43
Centrales hidroeléctricas en España.

• Funcionan mas de 1000 centrales hidroeléctricas.
• La mas potente es el conjunto formado por las
  centrales de Aldeadávila I y II con una potencia
  de 1.139 MW.
• En Galicia y en los Pirineos abundan las
  minicentrales hidroeléctricas que aprovechan las
  recursos energéticos de las cabeceras de los ríos.

44
Mapa centrales hidroeléctricas.
45
Central Río Cuenca Embalse Potencia
Aldeávila I y II.(Salamanca) Duero Duero Aldeávila 1.139 MW.
J.M. de Oriol. (Cáceres) Tajo Tajo Alcántara 915,2 Kw.
Cortes-La Muela.(Valencia) Júcar Júcar Cortes 11 908,25 Kw.
Villarino.(Salamanca) Tormes Duero Almendra 810 Kw.
Saucelle I y II. (Salamanca) Duero Duero Saucelle 570 Kw.
Cedillo (Cáceres) Tajo Tajo Cedillo 473 Kw.
Estany Gento-Saliente. (LLeida) Flamisel Ebro Saliente 451 Kw.
Tajo de la Encantada. (Málaga) Guadalorse Sur Tajo Encantada 360 Kw.
Aguayo (Cantabria) Torina Norte Mediajo 339,2 kW.
Mequinenza (Zaragoza) Ebro Ebro Mequinenza 324 Kw.
46
Central de Aldeávila.
47
Central de Mequinenza.
48
Tajo de la Encantada
49
Embalse del Atazar.
50
Panorama mundial.

• Están registradas unas 23.000 presas en el mundo.
• De ellas, tres de cada cinco tienen entre 15 y 30
  metros de altura.
• Una de cada tres entre 30 y 60 metros.
• Solo el 3 supera los 100m.
• Con alturas superiores a 200m solo hay 38 presas.
  ((En España la de la Almendra sobre el río
  Tormes.)

51

• La presa de NUREK, en Tadjikistan supera los 300
  metros, con un volumen de agua de 58 Hm3, pero la
  de ROGUN, también en Tadjikistan, la supera con
  335 metros de altura.

52

• El mayor embalse construido es el de KARIBA
  (Zambia) con 180,6 km3.

53
La presa de las Tres Gargantas.

• El río Yangtse, tercer río mas largo y caudaloso
  del mundo constituye uno de los ejes vitales para
  el desarrollo de China.
• Allí se lleva a cabo el proyecto de las Tres
  Gargantas, el mas grande del mundo y estará
  formado por Qutang, Wu y Xiling.

54
La presa de las Tres Gargantas.

• La presa de hormigón será de perfil de gravedad
  de 183 metro de altura, 126 metro de ancho y mas
  de 2 Km. de largo.
• El proyecto tiene una duración de diecisiete
  años. 1993/1997- 1998/2003 - 2004/2009.
• Una vez concluido el proyecto, tendrá una
  capacidad de almacenamiento de 39.000 millones de
  metros cúbicos de agua, equivalente al 76 de la
  capacidad total de todos los embalses españoles y
  una producción de 84.000 millones de kilovatios
  hora año.

55
La presa de las Tres Gargantas.

• La presa Tres Gargantas obligará a más de
  1.130.000 personas a abandonar sus casas.
• El embalse de una superficie de 576 km2, anegará
  a mas de 140 núcleos urbanos, sus industrias y
  sus tierras de cultivo.