4/14/2009

24.Construcción de Centrales Mini hidráulicas

Autor: Jorge Elías
A. Proyecto: Construcción de Centrales Minihidráulicas B. Fundamentación: Las energías renovables son la alternativa ecológica al uso de combustibles fósiles como el carbón o el petróleo, puesto que no se agotan, no reducen nuestros recursos y no contaminan. Dentro de este contexto, las centrales minihidráulicas constituyen una opción más. Las minihidráulicas se distinguen de las hidráulicas en que utilizan la fuerza de los caudales de los ríos para producir energía. El balance medioambiental y la rentabilidad son las claves de futuro para esta energía.

Se entiende por central minihidráulica aquella con una potencia instalada igual o inferior a 5 megavatios (España), mientras que en Europa se suele considerar como central pequeña aquella que no sobrepasa los 10 MW. Además del máximo de potencia que ofrecen, otra de sus características diferenciadoras es que aprovechan los saltos o desniveles de un curso de agua para producir energía, mientras que sus 'hermanas mayores' se valen de grandes cantidades de agua y una gran infraestructura para ello. Para la obtención de energía minihidráulica no siempre es necesario incluir una presa en la instalación y si esta existe no debe superar los 15 metros de altura. A principios del siglo XX se construyeron numerosas centrales minihidráulicas para abastecer a pequeños municipios o industrias. Actualmente se está intentando volver a poner en marcha antiguas instalaciones, además de implantar otras nuevas, ya que están demostradas las ventajas de carácter medioambiental de este tipo de instalaciones.

Las instalaciones minihidráulicas contribuyen a la diversificación de las fuentes, permiten el acercamiento al usuario, convirtiendo la energía en un recurso gestionado de manera local, y dan servicio a zonas aisladas, como en el caso de las microcentrales, de escaso impacto ambiental y múltiples posibilidades de localización. La tecnología empleada en todos estos procesos es ya una tecnología madura debido a su larga trayectoria por lo que a nivel técnico no se esperan novedades importantes, lo que aporta seguridad y conocimiento en su aplicación. En la práctica, la realización de una micro instalación en un sistema hídrico de este tipo es viable económicamente si los conductos ya existen y en los casos en los que los saltos y los caudales sean grandes.
Los sistemas hídricos en los que existe esta posibilidad son muchos:
-acueductos locales o redes de acueductos complejas;
-sistemas hídricos de uso múltiple (agua potable, industrial, de riego, recreativo, etc.);
-sistemas de canales de bonificación y de riego;
-canales o conductos de reflujo para los desbordamientos de caudal;
-circuitos de enfriamiento de condensadores de sistemas con motores térmicos.

Se cuenta con un gran número de empresas que disponen a tecnología moderna que ofrece en el mercado una amplia gama de bienes de equipo de alta calidad y prestaciones, que van incorporando los últimos avances tecnológicos para incrementar los rendimientos, disminuir los costos y el impacto ambiental.

C. Objetivos generales: Motorizar un recurso inagotable (ciclo del agua). Generar energía limpia (No emite gases "invernadero", ni provoca lluvia ácida, ni produce emisiones tóxicas)
Producir energía barata debido a que sus costes de explotación son bajos, y su mejora tecnológica hace que se aproveche de manera eficiente los recursos hidráulicos disponibles. Trabajar a temperatura ambiente (No son necesarios sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan). Generar el almacenamiento de agua permitirá el suministro para regadíos. Regular el caudal controlando el riesgo de inundaciones.

D. Lugar: El tipo de Centrales minihidráulicas dependerá de las características de la elección del lugar para su instalación: -Centrales de agua fluente: son aquellas que aprovechan el flujo continuo de agua de una corriente de agua para mover un generador y producir energía a partir de esta corriente.
-Centrales de flujo regulado: son aquellas alimentadas desde un depósito, que se abastecen a partir de una fuente de agua y cuya generación se regula controlando la salida de agua del mismo.
-Centrales de salto: utilizan la energía potencial de un pequeño salto de agua natural, o artificial, para convertirla en energía eléctrica accionando una turbina.

E. Recursos necesarios: Para proceder a la instalación de una central minihidráulica se tienen que seguir una serie de pautas que determinarán su viabilidad. A continuación pasamos a enumerarlas:
-Elección del lugar basándose en la disponibilidad del territorio y la accesibilidad al mismo, teniendo en cuenta que la accesibilidad es inversamente proporcional al impacto ambiental.
-Determinación del caudal de agua (litros/s) y el salto disponible (m) para poder determinar el cálculo de la potencia teórica de la que vamos a disponer, en todo caso menor de 10 MW.
-Tramitación de autorizaciones y permisos necesarios.
-Estudio de viabilidad económica de la instalación.
-Construcción e implementación.
-Gestión y mantenimiento efectivo, protegiendo las calidades ambientales del sistema fluvial.

Los sistemas minihidráulicos pueden aplicarse en todos aquellos lugares donde exista un curso de agua y un cierto desnivel. Los sistemas de potencia más reducida son los de implantación más sencilla, y con menor impacto ambiental, y sirven principalmente para abastecer a zonas aisladas donde existen dificultades para acceder a la red eléctrica general.
Existen dos tipos de sistemas, según su relación con la red eléctrica:
-Sistemas aislados: Son sistemas no conectados a la red eléctrica general siendo habitualmente picocentrales para auto abastecimiento con consumo reducido.
-Sistemas conectados: Son sistemas conectados a la red eléctrica general con potencia al menos de microcentral en los que se cede la energía sobrante del auto consumo a la red.
El estudio de viabilidad de una instalación con potencia superior a unos kW tiene que averiguar que un determinado equipo tenga la relación costes/ingresos adecuada a las expectativas del futuro productor. Los elementos de costes considerados son los siguientes:
– Costo de obras de infraestructura.
– Costo de obras hidráulicas.
– Costo de obras electromecánicas.
– Costo del proyecto.
Además de estos costes, hay que tener en cuenta los siguientes, una vez que la instalación está en marcha:
– Costos de utilización.
– Costos de manutención.
– Costos fiscales.
Los costos se comparan con los ingresos procedentes de:
- Venta de energía eléctrica.
- Ahorro (coste ahorrado) de energía eléctrica.
- Venta de certificados verdes.
- Ingresos de otros incentivos.
Si el resultado económico resultante de la aplicación al proyecto de un plan de negocio con las partidas anteriores es aceptable para el inversor, se puede seguir con la fase de autorización y de construcción.

F. Características generales:
El agua, al pasar por turbinas a gran velocidad, provoca un movimiento de rotación que se transforma en energía eléctrica por medio de generadores. Aunque existe una gran variedad de instalaciones, las mini centrales hidroeléctricas se pueden clasificar en dos grandes tipos: de regulación y fluyentes.

Las centrales de regulación pueden almacenar grandes cantidades de agua mediante un embalse, más propio de grandes centrales. Por ello, son más comunes las de tipo fluyente, donde no hay embalse y es la fuerza del caudal el que compensa el pequeño desnivel.
Se suelen emplazar, los cursos altos. La minihidráulica es la energía más respetuosa con el medio ambiente, y señalaba que 1 Kilovatio/hora (Kwh) minihidráulico es 300 veces más limpio que 1 Kwh. de lignito. Pero, los emplazamientos en donde se pueden construir centrales hidroeléctricas en buenas condiciones económicas son limitados.

Funcionamiento y clasificación de las centrales minihidráulicas
La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía cinética y potencial generada por una corriente de agua al salvar el desnivel existente entre dos puntos. Esta energía se transforma en energía eléctrica por medio de turbinas que se mueven debido a la masa de agua que pasa por su interior. Las turbinas transmiten la potencia mecánica de su rotación mediante un eje a un generador de electricidad o alternador. La potencia de una instalación se determina mediante el producto del caudal de agua por el salto o desnivel que salva el curso. Las centrales minihidráulicas se localizan normalmente en lugares de caudales moderados y saltos pequeños.

Los tipos de centrales minihidráulicas se pueden definir en base a criterios de funcionamiento o de potencia. Según la forma en la que se recibe y se produce la acumulación del agua se pueden clasificar en:
-Centrales de agua fluente: Son centrales que no disponen de ningún tipo de regulación por lo que el caudal varía en función del régimen hidrológico anual.
-Centrales de flujo regulado: Son aquellas en las que se puede regular el agua a través de un depósito de regulación diario, semanal o mensual. Se destinan a usos hidroeléctricos o a otros fines (riego o abastecimiento) estando localizadas aguas abajo de los embalses.
-Pico centrales: A pesar de las claras ventajas medioambientales de este tipo de instalaciones, es necesario que exista una clara voluntad política para el fomento de este tipo de energía ya que, sobre todo en el caso de las centrales de menor tamaño, el esfuerzo de inversión no es proporcional a la rentabilidad obtenida. La iniciativa pública es fundamental en estos casos, considerando además que muchas de estas infraestructuras son propiedad parcial o total del estado y su puesta en marcha se realiza mediante concesiones administrativas por concurso público.
En conclusión, la energía minihidráulica es una energía no contaminante que no necesita para su producción ninguna combustión ni generación de residuos. La energía minihidráulica depende de las condiciones climatológicas por lo que su aplicación puede resultar inviable en determinados lugares donde los recursos hídricos son escasos o en períodos de sequía. Su transformación del entorno es reducida ya que aprovecha los desniveles ya existentes en los flujos de agua, aunque no se debe olvidar que también los sistemas minihidráulicos pueden tener impactos negativos sobre el medio ambiente. Es importante que se preste especial atención al caudal ecológico del curso utilizado para la producción eléctrica, para conservar el ecosistema fluvial y evitar alteraciones en la flora y fauna del entorno.
Fuente: Desarrollo y Defensa - Wikipedia

23. Desarrollo del avión IA-63 Pampa Fase III

Autor: Jorge Elías
A. Proyecto: Desarrollo del avión IA-63 - Fase III
B. Fundamentación: El IA 63 Pampa surgió del programa iniciado por la FMA en 1979. El Pampa fue seleccionado en 1980 para sustituir al Morane-Saulnier MS 760. La empresa Dornier de Alemania proporcionó asistencia técnica. El primer prototipo hizo su vuelo inaugural el 6 de octubre de 1984 y el primer avión de producción voló primera en octubre de 1987.

Posteriormente, evoluciona de las manos de la Lockheed Martin Argentina a AT-63 Pampa Fase II. Cuenta esta aeronave con un nuevo procesador digital de la unidad de control electrónico (DECU) y un nuevo conjunto de aviónica proporcionado por Elbit, que consiste en una MIL-STD-1553B databus, ordenadores de misión, sistema de navegación inercial / Sistema de Posicionamiento Global (INS / GPS), sistema de armas integrado, una pantalla multifunción de cristal líquido (MFD) en cada cabina y una cabina frente Jefe Up Display (HUD).
El AT-63 Pampa Fase III es una versión avanzada propuesta de instrucción y avión de ataque, desarrollo a obtener una mayor estructura capaz de soportar ala +7/-3 g, equipado con una turbina TFE731-40R de 1.928 Kg (4.250 libras) de empuje, montando en su nariz un telémetro láser, aleta con receptor de alerta de radar, dispensadores de bengalas y otros dos puntos de sostén en el exterior de las alas, cada uno valorado en 170 Kg (375 libras), para los misiles aire-aire. También se le reforzará el tren de aterrizaje.

La incorporación de estas nuevas capacidades le permitirá desempeñarse en operaciones tácticas como el apoyo aéreo cercano, el reconocimiento, conflictos de baja intensidad y combate aire-aire. Para ese cometido, tendrá cinco pilones que en conjunto podrán transportar una carga externa de 2.240 kilogramos. Con el nuevo motor -militar-, se pasará de los 1590 a los 1925 Kg del TFE-731-40 o sea unos 336 Kg mas de empuje.

El cockpit está dominado por un Head Up Display de Elbit que corresponde a la familia HUD SU-967 de El Op. Se trata de un HUD multimodo con doble cristal de proyección, con un campo de visión de 24 a 28 grados, que dispone de un sistema de grabación de imágenes proyectadas para su análisis posterior, las cuales también se pueden presentar en la LCD. Por debajo del mismo se encontrará el UFCP (Up Front Control Panel) y un mini-display para el ingreso de datos de comunicaciones y navegación. El alcance máximo del AT-63, sin cargas externas y con un MTOW de 4 000 kg, será de 2.100 km volando a 10.000 m y con reservas para 15 minutos de vuelo.

C. Objetivos generales:
- Proporcionar a la FAA y Aviación Naval de una plataforma de entrenamiento avanzado y de ataque ligero.
- Incrementar el entrenamiento de los pilotos militares
- Permitir misiones de ataque terrestre
- Disminuir el costo de fabricación al incrementar la serie
- Desarrollar equipamiento y aviónica aplicable a navegación y ataque en todo tiempo obteniéndose independencia tecnológica
- Diseñar y fabricar pots para cañones dobles de 20 mm y simples de 30 mm
- Desarrollar familias autóctona de misiles aire-aire (corto, mediano, transhorizonte) y aire-superficie (tierra y buques) a emplearse en esta aeronave.

D. Lugar de fabricación: Fábrica Militar de Aviones (Córdoba).

E. Recursos necesarios:
1. Obtención de la licencia de fabricación de la aviónica y accesorios para navegación y ataque todo tiempo
2. Adaptación de la nueva motorización a la estructura de avión.
3. Estudio de diseño y factibilidad sobre la plataforma actual para la versión monoplaza
4. Apoyo técnico especializado de Elbit.
5. Pruebas de control de calidad y fatiga de los prototipos
F. Características generales:
Las performances militares del AT-63 se deben en gran parte a su diseño aerodinámico. El ala del Pampa incorpora un perfil supercrítico que demora la aparición de las ondas de choque que se producen cuando una aeronave alcanza velocidades elevadas. A altos regímenes es posible incrementar el número de Mach en 0,04 sin alterar el coeficiente de resistencia al avance, mientras que a regímenes bajos, por ejemplo cuando los flaps bajan totalmente (40º), el coeficiente de sustentación es 0,5 veces superior, lo que permite disminuir la velocidad de aterrizaje.

La configuración elegida para el ala es una de las más avanzadas de su tipo: planta recta con 14,5% de espesor en la raíz y 12,5% en la puntera, una superficie de 15,63 m2 y un alargamiento de 6. La combinación de estos parámetros brindan un excelente rendimiento tanto a bajas velocidades como cuando el avión se acerca al régimen transónico. La selección de un perfil relativamente espeso optimiza la eficiencia estructural y aumenta el volumen disponible para el combustible.

El puesto de pilotaje dispondrá de una aviónica integrada de nueva generación que comprende un computador multirrol de misión, videograbador, cuatro pantallas (dos para cada piloto) multifunción de 12,5x17,5 cm, un navegador inercial de Honeywell asociado a un GPS y a un radioaltímetro e indicador cartográfico digital, entre otras cosas. Los pilotos gozarán de una magnífica visibilidad gracias a un plexiglás de una sola pieza, que tiene la propiedad de astillarse durante una emergencia en tierra. Además, el puesto de pilotaje dispondrá de sistemas de presurización, de escape avanzado con asientos cero-cero, de oxígeno de emergencia y control total de la aeronave desde el asiento trasero. Se ha previsto también para los tripulantes un sistema HOTAS (Hands on Throttle and Stick) que facilitará la tarea de los pilotos y reducirá la carga de trabajo durante el combate.

Una futura variante prevería reforzar la estructura interna del ala para incrementar el factor de carga a +7G, lo que permitirá también aumentar el peso del armamento externo. En este caso la nariz del avión sería algo más larga para alojar instrumentos de navegación laséricos, en tanto que un equipo IFF (identificación amigo-enemigo) se montaría al tope de la deriva, de manera similar al del A-4 AR.

Se han previsto además dos misiles aire-aire en las punteras de ala y un turborreactor Honeywell TFE731-40R de 1 930 kg de empuje que incorpora un sistema electrónico de control digital para simplificar los trabajos de inspección, hay también un aumento en la temperatura de trabajo de la "sección caliente" (de 795ºC a 827ºC) y una reducción en el consumo de combustible. También se reforzaría el tren de aterrizaje para poder operar desde la cubierta de los portaaviones.

La célula del Pampa tendrá una vida útil a prueba de fallas de 8000 horas y su mantenimiento se verá facilitado gracias a los 150 paneles y compuertas de inspección, de las cuales al 90% de ellas los mecánicos pueden acceder cuando se encuentran parados normalmente en tierra.

Para una versión monoplaza, el rediseño surgiría del mantenimiento del puesto trasero y se rediseña la proa a los efectos de no tocar el resto de la estructura. No implicaría modificar la línea del dorso (en consecuencia el cajón central donde se inserta el ala y motor) y deja suficiente espacio en la proa para la instalación de un radar, aviónica adicional y modificación de la posición del tren delantero.

Fotos: Foro Aviación Argentina.net
Fuente: Aviación Argentina.net, Taringa y Desarrollo y Defensa

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