enunciados hidraulica

Aulatecnología. Rosana Álvarez García
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Ejercicios energía hidráulica
1.- Calcula en KW la potencia útil que genera una central hidroeléctrica a partir de un caudal medio
de 10 m3/s y una altura neta de salto de 30 m, si el rendimiento estimado es del 30 %.
P = Q · g · h = 10 m3/s · 9,8 m/s2 · 30 m = 2 940 Kw
η=
Pútil
Pútil
⇒ 0,3 =
⇒ Pútil = 882 Kw
Preal
2 940 Kw
2.- Calcula la potencia en KW y en CV que podría obtenerse en una central hidroeléctrica con un
salto de 25m a partir de un caudal de 15 m3/s, suponiendo el rendimiento del 35 %.
3.- El agua de una presa fluye por una tubería hasta llegar a una turbina situada a 200 m debajo de
ella. Si suponemos que la turbina tiene un rendimiento del 60 % y que le llega un caudal de 2 000
litros por minuto, se pide calcular la potencia de salida de esa turbina.
2 000
l 1 min 1 dm 3 1 m 3
1 m3
⋅
⋅
⋅
=
min 60 s 1 l (10 dm )3 30 s
P=Q·g·h=
1
1
m3/s · 9,8 m/s2 · 200 m =
Kw
30
196
La potencia total generada es de
1
Kw
196
Cuando sale por la turbina la potencia útil es:
η=
Pútil
Pútil
1
⇒ 0,6 =
⇒ Pútil =
· 0,6 Kw = 3,06 · 10-3 Kw
1
Preal
196
Kw
196
4.- Un río tiene un caudal de 3 000 l/s y en su recorrido llega a una cascada de 60 m de altura. Si se
pudiera aprovechar íntegramente toda la potencia generada en el salto, ¿cuántas bombillas de 100
w se podrían iluminar con esa potencia.
5.- Una central hidroeléctrica tiene un salto de agua de 240 m y una potencia útil de 900 MW con
seis turbinas idénticas. Si esta central funciona 10 horas diarias durante nueve meses y 4 horas
diarias durante los tres meses de verano, calcular:
a) La potencia útil de cada turbina.
b) El caudal por cada turbina suponiendo que no haya pérdidas.
c) La energía anual generada en KWh.
d) Si el rendimiento de las turbinas es del 90 %, calcular el caudal por cada turbina.
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6.- El embalse de Aldeadávila (Salamanca) tiene una capacidad de 56 hm3 y un salto bruto de
139,8 m. Si posee una potencia instalada de 718 200 KW y seis turbinas idénticas, calcular:
a) La potencia de cada turbina.
b) El caudal de cada turbina.
c) La energía potencial almacenada en cada turbina.
d) Si el embalse produce una energía media anual de 3 488,3 GWh, ¿cuál será el tiempo
medio de utilización (en horas) al día de la central?
e) Si quisiéramos producir la misma energía eléctrica en una central térmica, ¿cuántas
toneladas de carbón (Tec) deberíamos quemar al día si disponemos de un rendimiento del 45%.
La potencia de cada turbina es la potencia instalada entre el número de turbinas:
718 200 Kw
= 119 700 Kw / turbina
6
119 700 Kw/turbina = Q · g · h = Q · 9,8 m/s2 · 139,8 m ⇒ Q =
119 700 Kw
= 87,37 m3/s
2
9,8 m / s ⋅ 139,8 m
(10 dm ) ⋅ 1 l ⋅ 1 Kg = 56 · 109 Kg
10 6 m 3
= 56 · 106 m3 ⇒56 · 106 m3 ·
3
1 Hc
1 m 3 1 dm 3 1 l
3
56 Hc3 ·
Ep = m · g · h = 56 · 109 Kg · 9,8 m/s2 · 139,8 m = 5,49 · 1011 J
5,49 · 1011 J ·
1 w ⋅ s 1 Kw
1h
⋅ 3 ⋅
= 0,1525 · 106 Kwh
1 J 10 w 3 600 s
La energía media anual del embalse es:
3 488,3 GWh = 3 488,3 · 109 Wh = 3 488,3 · 106 KWh
Si no hay pérdidas las horas de funcionamiento de la central son:
P=
3 488,3 · 106 KWh
E
t
⇒ t=
E 3 488,3 ⋅10 6 Kwh anual
=
= 13,3 h diarias
P
718 200 Kw ⋅ 365 días
10 3 w 3 600 s
0,24 cal 1 Kcal
⋅
= 125 578,8 · 1011 J ·
⋅ 3
= 30 138,912 · 1011 Kcal
1 Kw
1h
1J
10 cal
30 138,912 · 1011 Kcal ·
45 Kcal
1 Kg
1 Tn
⋅
= 1,78 · 1011 Kg ·
= 1,78 · 108 Tn
3
100 Kcal 7 600 Kcal
10 Kg
7.- Si un embalse tiene una capacidad de 6 000 m3 y un salto de agua de 200 m, y suponemos un
caudal constante de 100 m3 por minuto y que dispone de una turbina con rendimiento del 95 %,
calcular:
a) Energía potencial (en KJ y en KWh).
b) La potencia eléctrica útil generada.
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8.- Calcular:
a) La energía que posee cada kilogramo de agua que se encuentra embalsada a 63 metros.
b) ¿Cuánta energía podrías aprovechar por cada kilogramo de agua si dispones de una
turbina con un rendimiento del 84 % y un generador con un rendimiento de 98%.
c) Si por la noche se consumen 400 J/kg, ¿qué medidas propondrías para aprovechar la
energía sobrante?
9.- Calcular la potencia real de una central hidroeléctrica, en KW y CV, sabiendo que el salto de
agua es de 15 m y el caudal 18 m3/s. La turbina empleada es Kaplan (η entre el 93% y el 95%).
10.- Calcular la energía producida (en MWh) en una central hidroeléctrica que emplea una turbina
Pelton (η =90%), en el mes de noviembre, sabiendo que sobre la turbina actúa un caudal de 3 m3/s y
la altura del salto de agua es de 100 m.
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