China está convirtiendo sus embalses en las mayores estaciones de bombeo del planeta.

  • China ya es la mayor potencia hidroeléctrica del mundo, pero su prioridad ahora es almacenar energía
  • El país planea ampliar su capacidad de almacenamiento por bombeo a 80 GW para 2027

  • La planta de almacenamiento por bombeo más grande del mundo empezó a operar a principios de agosto al norte de China. La segunda planta de almacenamiento por bombeo más grande del mundo empezó a construirse a principios de septiembre; esta vez, al este de China.
  • China es una potencia hidroeléctrica. De hecho, China es líder mundial en el desarrollo de nuevas centrales hidroeléctricas. Solo en 2023, el país instaló 6,7 GW de capacidad renovable en sus embalses, un esfuerzo que pronto quedará empequeñecido por el objetivo del gobierno chino para 2030: alcanzar una potencia hidroeléctrica total de 120 GW.Sin embargo, generar energía es lo menos importante que China planea hacer con sus embalses. El país tiene tanta capacidad eólica y solar que su prioridad es almacenar la energía renovable que le sobra. Solo en 2023 instaló 6,2 GW de capacidad de almacenamiento por bombeo, y este año va camino de superarlos. ¿El objetivo? 80 GW para 2027.
  • La más grande del mundo. La nueva planta de almacenamiento por bombeo más grande del mundo se encuentra en Fengning, un condado azotado por monzones de la provincia de Hebei, justo al norte de Pekín.
  • Operada por la red eléctrica estatal de China, terminó de construirse en agosto después de 11 años de obras. Tiene una capacidad de almacenamiento monstruosa: 3,6 GW instalados en dos fases de 1.800 MW. Cada fase consistió en la construcción de seis unidades reversibles de bomba-turbina con una capacidad de 300 MW cada una.
  • La segunda más grande. China no pierde el tiempo. El pasado 8 de septiembre colocaba la primera piedra de la que será la segunda planta de almacenamiento por bombeo más grande del mundo; a la par con la de Guangdong, al sur del país. Se construirá en la ciudad de Jiande, provincia de Zhejiang, por lo que será la más grande del este de China.
  • Con un presupuesto de 1.760 millones de dólares y una capacidad prevista de 2,4 GW, es además el mayor proyecto de energía limpia en el que ha invertido GCL: la segunda empresa solar del país. Más allá de todos estos superlativos, contará con seis turbinas reversibles, cada una con una potencia de 400 MW. Se espera que generen una producción eléctrica anual de 2,52 TWh a partir de 2030.
  • Qué es el almacenamiento por bombeo. Se suele decir que es como convertir los embalses en baterías, pero en lugar de mover electrones, una planta hidroeléctrica de bombeo mueve agua de un embalse a baja altura a otro en altura para almacenar energía mediante física newtoniana.En momentos de baja demanda de electricidad, la central bombea agua al embalse en altura, aprovechando que los paneles solares y aerogeneradores están produciendo más energía de la necesaria. En los momentos de mayor demanda de energía, el agua regresa al embalse inferior, haciendo girar las turbinas en el sentido contrario para generar energía hidroeléctrica que vuelve a la red cuando, ahora sí, se la necesita.
  • Cada vez hace falta más almacenamiento. China es el principal fabricante de baterías del mundo, y el país que más capacidad de almacenamiento en baterías instala cada año, pero su demanda energética no para de crecer.
  • De ahí la necesidad de aprovechar también sus embalses para compensar la falta de flexibilidad de la red eléctrica, que puede llegar a cubrir la demanda cuando el sol brilla intensamente y el viento sopla fuerte, pero sigue dependiendo del carbón el resto del tiempo.

FUENTE: Xataka / No son lagos, son baterías: China está transformando sus embalses en las centrales de bombeo más grandes del mundo (xataka.com)

IMAGEN: State Grid

EPANET – Software Gratuito de Modelamiento de Tuberías

Estimados seguidores del blog de Ingeniería Hidráulica, hace unos meses estoy más ocupado debido a un nuevo proyecto que involucraba una conducción de agua en tubería de 35 km de longitud y en su trayecto se presentaban 6 sifones el más corto de algo más de 600 metros y el más largo de casi 5 kilómetros de longitud con pérdidas de carga que iban desde los 15 hasta los 175 metros por lo que los cálculos hidráulicos en Excel me parecían insuficientes para el sustento hidráulico de las mismas por lo que emprendí en la búsqueda de un software libre que me permitiera hacer el modelamiento de toda la conducción desde la toma en el rio hasta su destino 35 kilómetros mas allá. fue en ese proyecto que un amigo me puso en conocimiento del Epaten.

Un software de fácil manejo y gratuito que permite hacer Modelamiento Hidráulico de Redes de Tuberías donde puedes ver la velocidad, presión etc., en cada nodo y tubería

Epaten es un programa para computador para el análisis de sistemas de distribución de agua potable. Aunque en general puede ser utilizado para el análisis de cualquier fluido no compresible con flujo a presión.

El programa permite realizar análisis hidráulicos de redes de tuberías a partir de las características físicas de las tuberías y dinámicas de los nudos (consumos) para obtener la presión y los caudales en nodos y tuberías respectivamente. Adicionalmente, EPANET permite el análisis de calidad de agua a través del cual es posible determinar el tiempo de viaje del fluido desde las fuentes (depósitos y embalses), hasta los nodos del sistema.

Diseño hidráulico y estructural de presas derivadoras

La presa derivadora es un obstáculo que se opone al paso de la corriente en un cauce, para elevar el nivel del agua a una cota suficientemente alta que permita salvar una de las márgenes y poder extraerse del sitio, así como dominar topográficamente otros sitios. Se usa cuando las necesidades de agua son menores que el gasto mínimo de la corriente, es decir, no se requiere almacenamiento.

La forma de captar agua de una corriente superficial mediante una toma directa varía según el volumen de agua por captar, el régimen de escurrimiento (permanente o variable), su caudal en época de secas y durante avenidas, niveles de agua máximo y mínimo en el cauce, velocidad, pendiente del cauce, topografía de la zona de captación, constitución geológica del suelo, material de arrastre, y otros factores que saltan a la vista en el proceso de selección del tipo de obra de captación por toma directa.

Contenido del Diseño hidráulico y estructural de presas derivadoras:

  • INTRODUCCIÓN
  • TIPOS DE PRESAS DERIVADORAS
  • PARTES DE UNA PRESA DERIVADORA
    • Estudios previos
    • Estudios hidrológicos
    • Estudios topográficos
  • DISEÑO HIDRÁULICO DE UNA PRESA DERIVADORA
    • Cálculo hidráulico de la bocatoma
    • Obtención de las dimensiones del orificio
    • Determinación de la capacidad del mecanismo elevador
    • Diseño del canal desarenador
  • CANAL DESARENADOR CERRADO Y OBRA DE TOMA ABIERTA.
  • CANAL DESARENADOR ABIERTO Y BOCATOMA CERRADA.
    • Diseño del vertedor de excedencias
  • DISEÑO ESTRUCTURAL
    • Cargas que actúan sobre el dique derivador.

 

Descarga: DISEÑO HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL DE PRESAS DERIVADORAS

Libro de Principios y Fundamentos de la Hidrología Superficial

El propósito fundamental que persigue el presente texto es orientar e introducir tanto a ingenieros hidrólogos como a profesionales de las ciencias naturales, en el conocimiento de los fundamentos, principios y aplicaciones de la hidrología de superficie por medio de las tecnologías que están ahora disponibles en las instituciones de educación superior y que tienen como finalidad facilitar el acceso al conocimiento de una rama tan relevante tanto para las ciencias de la Tierra, como para la ingeniería.

Esta obra tiene como objetivo ofrecer los conceptos teóricos básicos de la Hidrología Superficial, los cuales serán fundamentales en la adecuada aplicación de los métodos y técnicas ya aceptados en la Ingeniería Hidrológica, así como para el desarrollo de nuevas herramientas que ante la problemática actual se requieren.

Asimismo, es pertinente aclarar que en este texto se buscó reunir la información teórica y práctica necesaria que consideramos se requiere para comprender las ideas más importantes de la Hidrología.

Desafortunadamente, la mayor parte del material bibliográfico que sirve de soporte en el proceso enseñanza-aprendizaje de la Hidrología Superficial, está disperso en múltiples fuentes, muchas de ellas escritas en otro idioma, y se procuró incluir aquel material escrito en español de reciente creación. En la sección de referencias, se muestran de manera detallada los artículos, reportes, libros y manuales que se consultaron, de modo que aquella persona interesada en ampliar o profundizar el conocimiento en alguno de los temas en particular, cuenta con los datos necesarios para recurrir a la referencia bibliográfica correspondiente.

La exposición teórica se complementa con aplicaciones prácticas de problemas reales en nuestro medio. En un futuro se tendrá como suplemento un problemario con ejercicios resueltos y ejercicios propuestos con respuesta, así como un manual de prácticas de campo y laboratorio. En fin, esperamos que este aporte sea de utilidad tanto para los ingenieros hidrólogos como para aquellos profesionistas interesados en adquirir el conocimiento elemental de la Hidrología de Superficie, así como para quienes requieran consultar alguna definición o algún concepto específico relacionado con el tema.

Descarga: PRINCIPIOS Y FUNDAMENTOS DE LA HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Excel para estimación de parámetros hidrológicos

La hoja Excel te permite obtener volumen de escurrimiento medio anual, precipitación media anual, coeficiente de escurrimiento.

La hoja Excel nos permite obtener la avenida máxima, precipitación máxima en 24 horas; por los métodos racional, racional modificado, huellas máximas, envolvente de Greager y envolvente de Lowry.

La hoja Excel nos permite determinar la estimación de la erosión (erosión potencial y erosión actual).

 

Descarga: SOFWARE-HIDROLOGIA-V5

Problemas resueltos de hidráulica e hidrología

La colección de problemas que se presenta es la primera edición que se publica. Consta de los problemas que durante el curso 2003- 2004 (primero en que se impartía la asignatura) se fueron entregando a los alumnos de forma progresiva y se han añadido los problemas correspondientes a los exámenes de cursos posteriores y problemas sobre Hidrología.

La colección responde al programa de la asignatura de Hidráulica e Hidrología y se ha estructurado por temas coincidiendo su numeración o título con el del programa teórico de dicha asignatura. En algunos capítulos se han aportado problemas resueltos, aquellos que se han considerado que pueden ser complejos y formativos para los alumnos, con el fin de que les sirva de ayuda y los tomen como modelo para aprender el proceso a seguir en el razonamiento y resolución de los mismos.

En el trabajo se ha tomado como base o punto de partida, la colección de problemas correspondiente a la asignatura Ingeniería Fluidomecánica, de la titulación de Ingeniería Técnica Industrial en Mecánica, de la que se tiene una larga tradición, y se ha enriquecido y completado con problemas nuevos específicos de la titulación de Obras Públicas.

El trabajo ha sido realizado por los profesores de la E.U.Politécnica de Donostia-San Sebastián pertenecientes al Área de Mecánica de Fluidos e Ingeniería Hidráulica del Departamento de Ingeniería Nuclear y Mecánica de Fluidos de la Universidad del País Vasco-Euskal Herriko Unibertsitatea y además ha participado en su elaboración Julián Urdangarín, en el diseño de dibujos y mecanografiado del mismo.

Contenido

Problemas de Hidráulica

  • Propiedades Físicas de los fluidos
  • Estática de los fluidos. Hidrostática
  • Conservación de la masa, la energía y aplicación del teorema de la Cantidad de Movimiento en un flujo
  • Aparatos de medida y aforo de flujos
  • Análisis dimensional y teoría de modelos
  • Resistencia y sustentación sobre cuerpos sumergidos
  • Flujo en tuberías en régimen permanente
  • Régimen variable en tuberías. Golpe de ariete
  • Flujo permanente en conductos abiertos. Canales
  • Anexo: Curvas características de turbobombas

Descarga: PROBLEMAS DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA

Manual del curso de irrigación y drenaje

El presente manual de irrigación y drenaje viene a ser el resultado de la recopilación de diversas fuentes bibliográficas y de la experiencia del autor en el ejercicio profesional y académico. El objetivo principal del libro es proporcionar un texto a los estudiantes de los últimos años de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional del Santa. Asimismo, una obra de consulta para ingenieros, proyectistas y diseñadores de obras hidráulicas.

El conocimiento de la mecánica de los fluidoshidrología y de la hidráulica, constituye la base fundamental para el diseño de las estructuras hidráulicas que conducen el flujo a superficie libre y a presión. En el capítulo II de la I unidad del curso, se hace una introducción al estudio de la cuenca hidrográfica como elemento fundamental en la forma de escurrimiento fluvial, la estimación de la dotación de riego y al diseño de canales en régimen de flujo uniforme y permanente.

La segunda unidad del manual, describen las metodologías y procedimientos a tener en cuenta para el diseño de un sistema de drenaje agrícola, las estructuras que la componen, y las implicancias en la ejecución de un proyecto de riego. El texto se ha orientado a las características de las cuencas andinas, en el que se halla el Perú, el cual presentan un comportamiento similar a las ubicadas dentro de la influencia de la cordillera de los Andes, en la parte occidental de Sudamérica.

En el capítulo IV de la tercera unidad del curso, se tratan los sistemas de drenaje pluvial urbano y de carreteras, realizando el estudio y diseño de los componentes de acuerdo a las normas de drenaje del Reglamento Nacional de Edificaciones y reglamentos vigentes.

Escribir un libro es un arduo trabajo, que difícilmente puede ser hecho realidad por una sola persona, debemos partir del hecho primigenio que no hemos nacido sabiendo lo que hacemos, sino que hemos aprendido, directa o indirectamente de otros a los que llaman pioneros. Evidentemente aparecerán algunas deficiencias en el texto y queda a consideración del lector su opinión y ayuda para mejorarlo.

Autor: M.Sc. Ing. Hugo Rojas Rubio
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA CIVIL Y SISTEMAS

Descarga: MANUAL DEL CURSO DE IRRIGACION – HUGO ROJAS RUBIO

Sistema de drenaje

El sistema de drenaje permite la circulación de las aguas estancadas en el terreno, a causa de las depresiones topográficas y controla la acumulación de sales en el suelo, ya que esto puede disminuir la productividad. Si en un terreno no se instala un sistema de este, cuando ocurran estos fenómenos topográficos el agua estancada provocara daños graves a la agricultura.

 

Ahora bien, existen otros orígenes de estas aguas como es por la elevación de las aguas subterráneas, a causa del riego en exceso, o, por la elevación de las aguas del río, otra causa es por el escurrimiento superficial y por la precipitación en el área. El sistema de drenaje conduce las aguas apozadas a otra parte por medio de tuberías o de una red de canales, es importante tener en cuenta que debemos llevar una limpieza periódica en este sistema, debemos eliminar el fango y malezas los cuales podrían ocasionar que la eficiencia del sistema se pierda y tenga problemas.

 

 

Principalmente, el sistema de drenaje está compuesto por una red de canales que recogen y conducen las aguas a otra parte, fuera del área a ser drenada, impidiendo al mismo tiempo, la entrada de las aguas externas. Típicamente estos sistemas se hacen necesarios en los amplios estuarios de los grandes ríos y en los valles donde el drenaje natural es deficiente.

Cuando la zona a ser saneada se encuentra a una cota inferior a las circundantes, y está disponible un río con un considerable transporte sólido, se puede provocar el llenado de los terrenos bajos, para permitir el depósito de los sedimentos y así elevar su nivel.

 

Calidad del agua

Durante los eventos de precipitación, la contaminación acumulada en la superficie durante el tiempo seco es lavada y arrastrada hacia la red de colectores. El efecto del lavado de los sedimentos que durante el tiempo seco se han ido depositando en la red genera un alto impacto de contaminación sobre los medios receptores generando deterioro. Por lo tanto, la problemática de la contaminación en la escorrentía urbana y de su vertido directo al medio natural es una cuestión grave que merece la misma atención que en su día requirió el tratamiento de las aguas residuales.

El drenaje pluvial

Es el sistema que facilita el traslado del agua de lluvia para que ésta pueda ser aprovechada. Otro de sus propósitos, quizás el más importante, es evitar que las ciudades se inunden.

Un sistema de drenaje deficiente pone a una ciudad en riesgo; un ejemplo claro de las consecuencias de un diseño pobre se aprecia en la historia del huracán Katrina, que azotó al Estado norteamericano de Nueva Orleans en agosto del año 2005, ya que la inundación que siguió a dicha catástrofe tomó muchos meses en ser resuelta.

Otro peligro que supone un sistema de drenaje es la contaminación; dado que no existe un control estricto de los materiales que son desechados constantemente en las cañerías, es posible verter materiales tóxicos que amenacen silenciosamente a toda la población. Por otro lado, es importante señalar que cuando el volumen de los residuos es pequeño, el riesgo es menor.

 

 

Un drenaje geológico

Es una red de transporte superficial del agua y de los sedimentos que suele permeabilizar las capas superiores de un terreno y después constituye arroyos.

Por último, la noción de drenaje también se utiliza en medicina para denominar el utensilio que permite extraer el exceso de líquidos, a veces anormales, de una herida, cavidad o absceso.

 

El drenaje subterráneo

En la agricultura, es la práctica de bajar el nivel freático del agua subterránea en campos agrícolas mediante un sistema de drenaje con el objetivo de promover la producción de los cultivos

El sistema de drenaje está compuesto de varios elementos, los más importantes son:

  • Estaciones de bombeo: cuando el agua estancada no se pueda extraer fácilmente
  • Obras de control de la erosión en el fondo de los canales
  • Canales de campos
  • Canales secundarios y principales, estos son muy profundos
  • Obras de protección de los márgenes de los canales.

MATERIALES DE DRENAJE ACTUALES

En la actualidad se usan materiales de drenaje que comprenden tuberías de drenaje y sus accesorios, envolturas y estructuras auxiliares de drenaje. Ahora están claramente establecidos sin ambigüedades criterios para diseñar tuberías de drenaje, tanto en lo que respecta a tamaño de tubería, disposición y geometría de perforaciones, así como a material de tubería. Cuando se instala un dren subterráneo en ciertos suelos puede ser necesario tomar ciertas medidas para proteger la tubería de drenaje de la entrada de partículas de suelo. Pueden entrar partículas o agregados de suelo en la tubería a través de las perforaciones de su pared, debido a la fuerza de arrastre del agua. Este proceso nunca puede impedirse completamente, pero puede reducirse substancialmente o incluso paralizarse mediante el uso de material externo poroso colocado alrededor de la tubería. El medio poroso diseñado con este fin se denomina «envoltura de dren» aunque erróneamente se ha llamado con frecuencia «filtro de dren». El funcionamiento de un filtro es tal que al retener el material de suelo puede llegar a obturarse o causar la obstrucción del suelo circundante. Al contrario, una buena «envoltura de dren» restringe la entrada de sedimentos, proporciona material de alta conductividad hidráulica y estabilidad estructural en torno al dren, y no se obstruye con el tiempo. El diseño de envolturas convencionales no es un gran problema. Estas envolturas, que pertenecen a la primera generación de envolturas, son de grava, conchas trituradas o materiales orgánicos sueltos como residuo de turba.

En muchas zonas escasea o no se encuentra material envolvente de grava adecuadamente clasificada y por ello constituye el coste principal de instalar drenes. Además, el manejo y la colocación de grava alrededor de una tubería de drenaje es una operación engorrosa que origina altos costes de instalación. Esto ha llevado a buscar materiales más livianos sustitutivos de envolturas de grava. Generalmente, los materiales envolventes alternativos constaban de fibras orgánicas como las que se encuentran en residuos de cultivos. En áreas donde la grava era cara se utilizaron con éxito durante muchos años envolturas de turba ya mencionadas. En intentos posteriores para reducir el coste de sistemas de drenaje y simplificar su instalación mecánica, la segunda generación de envolturas, que incluye materiales envolventes en forma de tiras, reemplazó gradualmente a los materiales orgánicos sueltos. Un rollo de estos materiales puede transportarse en una zanjadora y colocarse sobre una tubería mientras se instala. Los primeros materiales elaborados en forma de tiras fueron de turba fibrosa, paja de lino y fibras de coco. Al mismo tiempo, una envoltura tan tradicional como la turba de alta calidad comenzó a escasear, impulsando la búsqueda de alternativas. En la década de 1960, se utilizaron tiras de láminas de fibra de vidrio que eran económicamente accesibles y fáciles de manejar.