Aprovechamientos Hidráulicos

Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar

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Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Cu yo

P1- PROGRAMA DE ASIGNATURA

Asignatura: APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS

Profesor Titular: Ing. Federico A. Di Lello

Carrera: Ingeniería Civil

Año: 2010 Semestre: 10º Horas Semestre: 75 Horas Semana: 5

OBJETIVOS ♦ Conocer los elementos básicos necesarios para el proyecto de Aprovechamientos

Hidráulicos. Adquirir habilidad para diseñar, especificar, evaluar costos y controlar la ejecución de las obras civiles de los aprovechamientos hidroeléctricos y su impacto ambiental.

CONTENIDOS

UNIDAD 1: APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS - PARTE GENERAL 1. A. Conceptos generales sobre aprovechamientos hidráulicos para la producción de energía eléctrica. 1. B. Elementos de un aprovechamiento hidroeléctrico . Caudal y caída aprovechable. 1. C. Clasificación de las centrales hidráulicas según caudal y caída que disponen. Salto bruto, útil y neto. Potencia y energía producible. Rendimientos.

UNIDAD 2: IMPORTANCIA DE LOS DISTINTOS TIPOS DE APROVECHAMIEN TOS HIDROELÉCTRICOS 2. A. Formación del salto . Derivaciones a pelo libre o a presión. Reconocimiento del río para un aprovechamiento hidroeléctrico. 2. B. Salto aprovechable en un tramo del río . Distintos tipos de Aprovechamientos. Posibles ubicaciones de la Casa de Máquinas. UNIDAD 3: ESTUDIOS PREVIOS AL PROYECTO DE UN APROVE CHAMIENTO HIDROELÉCTRICO 3. A. Hidrológicos . Diagrama de caudales cronológicos. Curvas de caudales acumulados. Caudales característicos; curva de duración de caudales. Tiempo de utilización. 3. B. Estudios topográficos: Planimetría. Perfil longitudinal de un río y sus afluentes. Escalas más convenientes. 3. C. Estudios geotécnicos y geofísicos generales y particulares según la finalidad de los mismos. UNIDAD 4: LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN SU FAZ INDUSTRIAL 4. A. La energía eléctrica en su faz industrial. Diagrama de carga. Factores de Servicio. 4. B. Capacidad de las obras y máquinas en relación con la Curva de Carga. Interconexión al MEM. Costo de la energía eléctrica. Tarifas.


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UNIDAD 5: REGULACIÓN DE LAS APORTACIONES Y TIPOS DE CENTRALES 5. A. Embalses reguladores . Regulación anual, semanal, diaria. Embalse Compensador. 5. B. Fijación de la capacidad del embalse de regulación anual . Empleo de la curva de caudales acumulados para deducir la capacidad del embalse y su régimen de explotación. 5. C. Clasificación de las centrales según su funcionamie nto . Centrales de base y de pico. Centrales de acumulación por bombeo. Centrales mareomotrices. UNIDAD 6: APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS Y LA REALIDA D NACIONAL 6. A. Recursos hidroeléctricos de la República Argentina . Cuencas hidrográficas. Situación actual del mercado eléctrico. 6. B. Etapas para la elaboración de los proyectos de los aprovechamientos hidroeléctricos. Inventario. Prefactibilidad. Factibilidad. Proyecto Básico. Proyecto Ejecutivo. 6. C. Relación con el Medio Ambiente . Nociones del Estudio de Impacto Ambiental. Medidas de mitigación. UNIDAD 7: PARTE ESPECIAL: OBRAS DE TOMA 7. A. Obra de toma en un río y en canales . Disposiciones generales. Ataguías y compuertas. Detalles constructivos. 7. B. Obra de toma en lagos y embalses . Disposición general. Criterios para definir las secciones de embocadura, rejas y de control. Detalles constructivos y de operación. Válvulas. 7. C. Desagües de Fondo y Medio Fondo. UNIDAD 8: OBRAS DE CONDUCCIÓN HACIA LA CENTRAL 8. A. Obras de conducción de las aguas . Canales a pelo libre: a cielo abierto o en túnel. Estudio de la traza. Secciones transversales. Revestimientos. Cálculos hidráulicos y estáticos. Detalles constructivos. 8. B. Túneles a presión . Estudios planialtimétricos de la traza. Diámetro económico. Secciones transversales. Revestimientos. Equipos de trabajo para obras subterráneas. Detalles constructivos. UNIDAD 9: CÁMARAS DE CARGA 9. A. Cámara de carga o de presión . Finalidades. Disposición general. 9. B. Estructuras de fábrica . Rejas. Compuertas. Descarga de fondo y de superficie. Detalles constructivos. UNIDAD 10: CHIMENEA DE EQUILIBRIO 10. A. Chimenea de equilibrio . Finalidades. Tipos. Oscilaciones en la masa del agua contenida en la chimenea. 10. B. Dimensionamiento de la chimenea de equilibrio . Sección mínima de Thoma. Sección necesaria. 10. C. Disposiciones constructivas para limitar la amplitud de la oscilación. UNIDAD 11: CONDUCTOS FORZADOS 11. A. Conductos forzados . Tipos de tuberías a presión. Clasificación. Datos para el proyecto. Número de tuberías. Determinación de la longitud, diámetro económico y espesor necesario. 11. B. Golpe de ariete . Determinación y cálculo de sus efectos. Construcción e instalación.


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Accesorios y partes especiales. 11. C. Determinación de las Pérdidas de Carga en las conducciones. Pérdidas de Carga generalizada y localizada. Línea Piezométrica. Incidencia Económica. UNIDAD 12: TURBINAS HIDRÁULICAS 12. A. Clasificación . Principio de reacción en las turbinas. Turbinas de acción y reacción. Rendimiento hidráulico de las turbinas modernas. 12. B. Ecuación fundamental de las turbinas . Coeficiente de velocidad. Grado de reacción. Turbinas semejantes. Velocidad específica. Criterio de elección del tipo más conveniente. 12. C. Principales partes de las turbinas . Cavitación. Altura de aspiración. UNIDAD 13: TURBINAS DE REACCIÓN Y DE ACCIÓN 13. A. Turbinas Francis y Kaplan . Características principales y rango de aplicación. Disposición de la turbina. 13. B. Partes principales de la turbina . Factores que afectan el diseño. Cámara espiral. Distribuidor. Rotor. Dimensiones tubo difusor. Diseño hidráulico. Velocidad específica. Velocidad de sincronismo. Velocidad de embalamiento. 13. C. Turbinas Pelton . Rango de operación. Características principales y generales. Disposición de la turbina. UNIDAD 14: CASA DE MAQUINAS 14. A. Casa de máquinas . Disposición general a adoptar según las características del aprovechamiento.

14. B. Tipos de Centrales. Centrales convencionales. Centrales especiales. Centrales en caverna. Servicios accesorios de la casa de máquinas. Restitución al río. Instalaciones complementarias que deben preverse en la Central.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

Dictado de la Asignatura : Se sigue el proceso de enseñanza - aprendizaje con la modalidad de Teoría y Práctica conjunta, buscando una adquisición del conocimiento en forma teórico práctica, para lo cual se acompaña el desarrollo teórico con ejemplos gráficos e ilustrativos (mediante proyecciones; transparencias; multimedios) de los conceptos explicados, tratando de motivar una activa participación de los alumnos. Visitas a obras. También se busca interiorizar y capacitar a los estudiantes en los aspectos multidisciplinarios que caracterizan a los proyectos hidráulicos y sus obras complementarias, señalándoles la importancia del Ingeniero Civil en la coordinación de las distintas especialidades y formaciones técnicas que participan durante las etapas de los estudios, proyecto y construcción de las obras. Programa de Trabajos Prácticos : Se les prevé asignar Treinta (30) horas de clase, en las cuales los alumnos tendrán la posibilidad de llevar a cabo la parte esencial de los mismos bajo la guía del Jefe de Trabajos Prácticos, realizando el estudio del problema que estos plantean. Los alumnos que así lo deseen podrán dedicar otras horas adicionales para cuidar especialmente el aspecto y contenido de sus trabajos


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TEMAS A DESARROLLAR EN LOS TRABAJOS PRÁCTICOS Nº 1 - CURVA DE CAUDALES CLASIFICADOS DE UN RÍO : A partir de los registros medios mensuales de un río, construir la curva de caudales clasificados. Determinación del Tiempo de Utilización de un aprovechamiento en ese tramo del río. Curvas de duración de potencias. Energía Media Anual producida. Nº 2 - REGULACIÓN Y DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE UN EM BALSE: Selección de la capacidad a instalar a partir de curvas de demanda dadas y distintos modos de satisfacción adecuado a restricciones fijadas a partir de datos de demanda de riego; volumen máximo y mínimo del embalse; evaporación mensual; capacidad máxima instalable o volumen turbinable máximo. Nº 3 - ESTUDIO MORFOLÓGICO E HIDROLÓGICO DE UNA CUENCA: Estudio sobre una plancheta I.G.M. o planimetrías de levantamientos taquimétricos de mejor detalle para llegar al trazado de las distintas curvas características de la cuenca considerada; perfil longitudinal del río principal y sus afluentes; determinación del promedio de altitud de la cuenca. Nº 4 - ANTEPROYECTO DE UN APROVECHAMIENTO HIDROELÉCTRICO: Comprende el estudio esquemático de un aprovechamiento hidroeléctrico, desde el planteo general del conjunto de las obras que lo constituyen hasta la determinación de las características principales de estas, dando lugar a la preparación de una serie de planos, complementados por una memoria e informe técnico para explicar y justificar los datos básicos. Nº 5 - MONOGRAFIA O TESINA SOBRE UN TEMA DEL PROGRAMA: Cada alumno realizará una investigación sobre un tema en particular, a definir en cada caso, de modo de buscar e interpretar la información más actualizada, de modo de profundizar un aspecto de lo desarrollado durante el cursado de la asignatura, para lo cual contará con la asistencia y guía permanente del personal de la Cátedra. Este trabajo le servirá para rendir la asignatura, si cumple además con la condición de haber aprobado con más del 75% las evaluaciones parciales. El tema a desarrollar será acompañado con una memoria técnica, gráficos y planos suficientes como para ser expuesto y defendido en clase pública por cada alumno. Se ponderará y calificará el desempeño, calidad de la presentación y el esmero en estudiar el tema por parte de cada alumno.

Actividad Carga horaria por

semestre

Teoría y resolución de ejercicios simples 45

Formación práctica

Formación Experimental – Laboratorio 0

Formación Experimental - Trabajo de campo 5

Resolución de problemas de ingeniería 10

Proyecto y diseño 15


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Total 75

BIBLIOGRAFÍA

Bibliografía básica

Autor Título Editorial Año Ejemplares en biblioteca

Gómez Navarro y Aracil Segura

Saltos de Agua y Presas de Embalse - Tomos I y II

Tipografía Artística 1964 2 + 4(copias)

Iberdrola Centrales Hidroeléctricas I y II Paraninfo 1994 3

Polo Encinas Turbomáquinas Limusa 1975 4

García, H. Apuntes de Selección de Turbinas Hidráulicas UNAM 1998 1

Viejo Zubicaray - Alonso Palacios Energía Hidroeléctrica México 1977 2

Zoppetti Centrales Hidroeléctricas Gustavo Gili 1979 1 Varlet, Henry Presas de Embalse I Eyrolles 1971 4

Varlet, Henry Aprovechamiento, Utilización y Coste de las Centrales Hidráulicas Interciencia 1970 4

Santo Potess Centrales Eléctricas Gustavo Gili 1975 3

Bastos y Abdala Transformación del Sector Eléctrico Argentino Antártica 1993 1

Mosonyi, Emil Water Power Development, Vol. I a III. Akadémiai Kiadó 1991 0

Guthrie Brown Hydroelectric Engineering Practice Blackie y Son Ltd. 1970 0 Norwegian Institute of Technology

Hydropower Development Series Vol. 1 a 17

N.I. of Technology Trondheim 1994 0

Bibliografía complementaria

Autor Título Editorial Año Ejemplares en biblioteca

Di Lello, F. A. et. al. Río Grande N°1: 1 ra Central Hidraul. en Caverna de la República Argentina

XII Congreso del Agua Mendoza 1985 1 + CD

Mainardis, E. Centrale Elettriche Hoepli 1957 1

Ministerio de Medio Ambiente - España

Guías Metodológicas para Elaboración de EIA. en Gdes. Presas

MOPU España 1997 1

Ortiz Flores Pequeñas Centrales Hidroeléctricas Mc Graw Hill 2001 2

De Siervo F. y De Leva F. Modern Trends in Selecting and designing Francis Turbines.

Water Power & Dam Construction 08/76 1

De Siervo F. y De Leva F. Modern Trends in Selecting and designing Kaplan Turbines.


De Siervo F, y Lugaresi, A. Modern Trends in Selecting and designing Pelton Turbines.

Water Power & Dam Construction 12/78

1

De Siervo F. y Lugaresi, A

Modern Trends in Selecting and designing reversible Francis Pump -Turbines.


Jacobsen, S. Pressure Distribution in Steel - Lined Rock Tunnels and Shafts.



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Falhbusch, F.

Determining Diameters of Power Tunnels and Pressure Shafts.


Gordon, J. L Estimating Hydro Power - House Crane Capacity


MODALIDAD DE CURSADO Y EVALUACIONES

1 - Asistencia a los Trabajos Prácticos : El alumno deberá cumplir un 75 % de asistencia al dictado de los Trabajos Prácticos. 2 - Forma de Aprobación 2.1 - Trabajos Prácticos : Se requiere el 100% de aprobación de los mismos y para ello es necesario lograr un puntaje igual o mayor al 60 % del total de cada evaluación, las que serán mediante preguntas individuales sobre los temas desarrollados en cada Trabajo Práctico. 2.2 - Evaluaciones parciales: Se tomarán además dos evaluaciones parciales escritas sobre los temas desarrollados en los Trabajos Prácticos y en la Teoría ya dictada a la fecha prevista para cada una de ellas, debiendo lograr un puntaje igual o mayor al 60 % para su aprobación. 3 - Condición de Regular y Examen Final 3.1 - Evaluaciones parciales aprobadas con un puntaje ig ual o superior al 75 % : Los alumnos que alcanzaren esta condición podrán optar por rendir la Asignatura mediante el desarrollo de un Trabajo de Investigación o Tesina previamente acordada con la Cátedra. 3.2 - Evaluaciones parciales aprobadas con un puntaje in ferior al 75 % : Aquellos alumnos que habiendo aprobado todas las evaluaciones parciales, no alcanzaren el 75 % del puntaje en cada una de ellas, obtendrán la condición de alumno regular, debiendo rendir el Examen Final con el sistema tradicional mediante extracción de bolillas. 4 - Recuperatorios 4.1 - Evaluaciones parciales no aprobadas: Los alumnos que no aprobaren una evaluación, tendrán una recuperación por cada evaluación. 4.2 - Pérdida de la condición de alumno regular de la Asi gnatura : Los alumnos que no cumplan con el 75% de asistencia al dictado de los Trabajos Prácticos o que acumulen dos evaluaciones sin aprobar perderán la condición de alumno regular. Programa de examen Bolilla Nº 1: Unidades Temáticas 1 y 14 Bolilla Nº 2: Unidades Temáticas 2 y 13 Bolilla Nº 3: Unidades Temáticas 3 y 12 Bolilla Nº 4: Unidades Temáticas 4 y 11 Bolilla Nº 5: Unidades Temáticas 5 y 10 Bolilla Nº 6: Unidades Temáticas 6 y 14 Bolilla Nº 7: Unidades Temáticas 7 y 13 Bolilla Nº 8: Unidades Temáticas 8 y 12 Bolilla Nº 9: Unidades Temáticas 9 y 11 Mendoza, 30 de Junio de 2010

Ing. Federico A. Di Lello

Profesor Titular Aprovechamientos Hidráulicos


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