Este curso contiene los fundamentos básicos de diseño y constitución de centrales, tanto hidroeléctricas como termoeléctricas, así como las subestaciones requeridas para la conexión de dichas centrales, a un sistema eléctrico interconectado.
Contenidos
Panorama Energético a Nivel Mundial
Carbón Mineral
Gas Natural
Uranio
Recursos Hidroeléctricos
Biomasa
Solar
Geotérmico
Eólico
Mareomotriz y Oleajes
Conceptos Generales de Centrales Eléctricas
Características de Carga
Comportamiento del SEN
Curvas Monotonas de Carga y Producción
Factores de Servicio
Diagramas de Potencias de un SEP
Tipos de Centrales Según el servicio
Gráficos de Carga y Generación del SEN
Centrales Hidroeléctricas Parte I: Constitución General e Hidrología
Salto de agua y perdidas
Clasificación de Centrales por tipo de salto
Evaluación de Recurso Hídro
Clasificación de Plantas según Afluencia de Caudal
Potencia de un salto de agua
Clasificación de plantas según su potencia
Disposición Topográfica de Plantas Hidroeléctricas
Aprovechamiento Hidroeléctrico de Ríos
Centrales Hidroeléctricas Parte II: Regulación de Caudal
Canales de Derivación
Desarenadores
Tipos de Presas (escollera, gravedad, contrafuertes, arco, arco multiple)
Tipos de Aliviaderos (vertederos de coronación, estructural lateral, pozo)
Tipos de compuertas (basculante, segmento, sector deslizante)
Distribución del flujo en una tubería circular: Número de Reynolds
Centrales Hidroeléctricas Parte III: Conducción por Tubería
Teorema de Toricelli
Teorema de Bernoulli
Pérdidas en tuberías (limpia rejas, toma de agua, contracciones, expansiones, fricción, codos y ángulos, derivaciones, válvulas, por altitud respecto al nivel del mar)
Tipos de válvulas (mariposa, compuerta, esférica, aguja)
Diámetro óptimo de tuberías y espesor
Golpe de Ariete (tiempo crítico, cierre brusco, cierre lento)
Tanques de Oscilación (rechazos de carga)
Centrales Hidroeléctricas Parte IV:Turbinas
Clasificación de turbinas (por velocidad, por tipo de eje, por admisión de agua, por acción de agua, por dirección de agua, por tipo de cámara, por función)
Criterios de selección de turbinas (por altura, por caudal, por velocidad de rotación, por velocidad específica)
Cavitación en turbinas
Turbinas Pelton (calculo diámetro y cantidad de inyectores, velocidades, diseño de palas, regulación, rendimientos, ejemplos de aplicación en costa rica)
Turbinas Francis (Cámara y diámetros del caracol, distribuidor, regulación, rodete, rendimiento, tubo de aspiración, disminución de la cavitación, ejemplos de aplicación en costa rica)
Turbinas Kaplan (Cámara, distribuidor, regulación, rodete, rendimiento, ejemplos de aplicación en Costa Rica, tipo bulbo y aplicación en centrales mareomotrices)
Semejanza de turbinas (Prototipos, velocidad específica, leyes de semejanza para variación de velocidad, caudal, potencia y momento
Centrales Hidroeléctricas Parte V: Generador y Casa de Máquinas
Tipo de rotor (polos lisos, polos salientes)
Componentes del Generador (anillos colectores, AVR, estator, cojinetes guía, cojinetes empuje, frenos, sistemas de enfriamiento)
Secuencia de Arranque y Paro típica de una planta hidroeléctrica
Operación y Despacho de Centrales (curva de capacidad de generador, selección del número y capacidad de los generadores, factor de utilización hidráulica, tipos de regulación de embalse, opciones de despacho según embalse)
Centrales Termoeléctricas Parte I: Centrales Diesel Reciprocantes
Repaso de sistemas termodinámicos
Primera Ley de Termodinámica (concepto de entalpía, calores específicos y ciclos termodinámicos)
Segunda Ley de Termodinámica (concepto de entropía, irreversibilidad, ciclos Térmicos y ciclo de Carnot)
Combustión y Derivados de Petróleo
Motor de Plantas Diesel (combustión diesel, elementos de motor, dimensión de motor y cilindrada, razones de compresión y combustión, motor de 4 tiempos y de 2 tiempos)
Ciclo Diesel y su eficiencia
Plantas Diesel (eficiencia, turbocargadores, balance térmico, equipos auxiliares, distribución del generador y de la planta
Ventajas y Desventajas de Plantas Diesel
Usos de las plantas Diesel y Ejemplos de Aplicación en el País
Centrales Termoeléctricas Parte II: Centrales Gas
Características básicas de la fuente primaria: Gas Natural
Componentes de la turbina de Gas (Compresor, combustores, regeneradores, turbina, eficiencia de los elementos, sistema de regulación y sistema de doble eje, combustión, secuencia de arranque)
Clasificación de las turbinas (tipo jet, alto desempeño, medio rango, bajo rango)
Ventajas y desventajas de las plantas de turbina de gas
Usos de las plantas Diesel y ejemplos de aplicación en el país.
Centrales Termoeléctricas Parte III: Centrales Vapor
Centrales de Carbón (circuito combustible, circuito de vapor, circuito eléctrico y distribución física de la planta)
Componentes de Centrales de carbón (triturador, almacenamiento de carbón, transportadores, quemadores, generador de vapor, evacuador de cenizas, colector de cenizas, colector de polvo “fly hash”, chimeneas, separador de vapor, turbinas de alta y baja presión, condensadores, precalentadores, economizadores, sistema de refrigeración, parámetros del agua y balance energético)
Cogeneración y Ciclo combinado
Centrales Nucleares (constitución atómica de la materia, fisión nuclear, reacción en cadena, regulación, tipos de reactores)
Centrales Geotérmicas (Capas terrestres, magma, yacimientos y temperaturas, aprovechamiento, viabilidad, Evaluación de pozos)
Usos de Plantas Geotérmicas y ejemplos de aplicación en el país.
Aspectos financieros básicos aplicados a centrales eléctricas
Costo de la energía eléctrica (gastos generales, costos de operación y mantenimiento, Gastos del servicio de distribución, Ganancia de los inversionistas proyectos BOT)
Calculo de tarifas (costos fijos y costos variables, costos de la energía por fuente, tarifas aplicadas al SEN por empresas distribuidoras y generadores privados)
Analisis de viabilidad costo beneficio de un proyecto de generación eléctrica (valor del dinero en el tiempo, método CAUE, método TIR, indicadores financiéros de centrales eléctricas)
Análisis comparativos de proyectos de generación (costo anual del kilowatt instalado, costo anual del kilowatt producido, operación de plantas en base a sus costos de producción e instalación, costos nivelados de generación)
Subestaciones Eléctricas Parte I: Constitución y Componentes
Función de una subestación y niveles de tensiones
Diagrama Unifilar
Diagramas de Vista de planta y de elevación
Tipos de Subestaciones (elevadoras, reductoras, de enlace, en anillo, radiales, patios de interruptores)
Arreglos de Barras (Sencilla, Partida, Barra de Transferencia con bypass y con reserva, Barra en Anillo, Interruptor y Medio, Doble Interruptor)
Tecnologías de subestaciones (aisladas al aire, interperie, interior, Hexafloruro de Azufre, Subestaciones Compactas, subestaciones móviles)
Especificaciones de Equipo Primario (Disyuntores de potencia, seccionadoras, transformadores de instrumentación, descargadores, trampas de onda, transformador de potencia)
Características de Intensidad y Tensión de una subestación
Normas aplicables
Subestaciones Eléctricas Parte II: Conceptos Generales de Diseño
Sobretensiones (Origen de las sobretensiones, descargas atmosféricas, mapas isoceráunicos, probabilidades de descarga, intensidad de la descarga)
Aislamiento eléctrico (distancias mínimas fase a fase y fase a tierra, Sobretensiones de maniobra y de flameo, BIL y BSL, correcciones por factores atmosféricos y geográficos, distancias de seguridad)
Blindaje de subestaciones (pararrayos e hilos guarda, cálculo del blindaje por método de ángulos fijos y método de esfera rodante)
Descargadores (componentes, coordinación de aislamiento, definición de los parámetros de diseño, cálculo de localización, márgenes de protección)
Redes de puesta a tierra (Aplicaciones, Resistividad del terreno, Electrodos, conductores de unión)
Parámetros de diseño (corrientes máximas permisibles por el cuerpo, voltajes tolerables, tensión de paso, de toque y transferida)
Subestaciones Eléctricas Parte II: Conceptos Generales de Diseño
Sobretensiones (Origen de las sobretensiones, descargas atmosféricas, mapas isoceráunicos, probabilidades de descarga, intensidad de la descarga)
Aislamiento eléctrico (distancias mínimas fase a fase y fase a tierra, Sobretensiones de maniobra y de flameo, BIL y BSL, correcciones por factores atmosféricos y geográficos, distancias de seguridad)
Blindaje de subestaciones (pararrayos e hilos guarda, cálculo del blindaje por método de ángulos fijos y método de esfera rodante)
Descargadores (componentes, coordinación de aislamiento, definición de los parámetros de diseño, cálculo de localización, márgenes de protección)
Redes de puesta a tierra (Aplicaciones, Resistividad del terreno, Electrodos, conductores de unión)
Parámetros de diseño (corrientes máximas permisibles por el cuerpo, voltajes tolerables, tensión de paso, de toque y transferida)
