Hidroenergía Flashcards
(84 cards)
1
Q
¿Qué es la energía?
A
Capacidad de la materia para realizar cambios.
2
Q
¿Qué significa el prefijo ‘hidro’?
A
Origen griego relacionado con el agua.
3
Q
¿Qué es la hidroenergía?
A
Energía obtenida a partir de la energía cinética y potencial de corrientes y saltos naturales de agua.
4
Q
¿Qué es la energía hidroeléctrica?
A
Energía obtenida a partir de la transformación de la energía potencial a energía cinética y finalmente a energía eléctrica.
5
Q
¿Qué aprovechan los molinos y ruedas hidráulicas?
A
Aprovechan la energía cinética de las corrientes de agua para mover un dispositivo mecánico.
6
Q
¿Qué es la energía marina?
A
Energía que aprovecha las corrientes marinas a través de los movimientos del mar.
7
Q
¿Qué es el agua?
A
Sustancia formada por la combinación de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno.
8
Q
¿Cuáles son las propiedades físicas del agua?
A
- Estado líquido, sólido y gaseoso
- Incoloro, insípido e inodoro
- Se solidifica a 0 ºC y ebulle a 100 ºC
- Calor específico relativamente alto
- Alta tensión superficial
- Prácticamente incomprensible
- Densidad ronda los 1000 kg/m³
9
Q
¿Cuál es la fórmula química del agua?
A
H₂O.
10
Q
¿Qué significa que el agua es el solvente universal?
A
Disuelve más sustancias que cualquier otro líquido.
11
Q
¿Qué es el ciclo hidrológico?
A
Proceso de circulación del agua en la Tierra, cambiando de estado físico.
12
Q
¿Cuáles son las etapas del ciclo del agua?
A
- Evaporación/Evapotranspiración
- Condensación
- Precipitación
- Infiltración/Percolación
- Escorrentía
13
Q
¿Qué es la escorrentía?
A
Desplazamiento del agua a través de la superficie debido a declives.
14
Q
¿Qué es la infiltración?
A
El agua que cae en la superficie terrestre penetra el suelo.
15
Q
¿Cuáles son las ventajas de la hidroenergía?
A
- Renovable y limpia
- No emplea combustibles fósiles
- Contaminación ambiental relativamente baja
- Puede ajustarse a la demanda
- Rentable a largo plazo
- Producción continua de energía
16
Q
¿Cuáles son las desventajas de la hidroenergía?
A
- Afecta al medioambiente
- Alta inversión inicial
- Posibilidad de sequías que comprometen la producción de energía
17
Q
¿Qué es el número de Reynolds?
A
Relación entre fuerzas de inercia y fuerzas viscosas.
18
Q
¿Qué es el número de Euler?
A
Relación entre la energía asociada a una caída de presión y la energía cinética de flujo.
19
Q
¿Qué son las ecuaciones gobernantes de los fenómenos de transporte?
A
Describen las formas de energía en un sistema.
20
Q
¿Qué es la energía potencial?
A
Energía asociada a la posición de un objeto en un campo de fuerza.
21
Q
¿Qué es la energía cinética?
A
Energía asociada al movimiento de un objeto.
22
Q
¿Cuál es la ecuación de la energía mecánica en un sistema abierto?
A
Q_in - Q_out - W_out + W_in = Σm( u + Pv + gz )
Esta ecuación describe la conservación de energía en un sistema donde hay flujo de masa.
23
Q
¿Qué representa el término W en la ecuación de energía mecánica?
A
Trabajo realizado por el sistema
W puede ser tanto trabajo de entrada como salida.
24
Q
¿Qué se entiende por un sistema abierto en términos de flujo?
A
Sistema con más de una entrada y una salida de fluido
Ejemplo: un sistema donde el flujo de masa entra y sale constantemente.
25
¿Qué se establece mediante la ecuación de conservación de masa en un sistema abierto?
ṁ_out = ṁ_in
## Footnote
Esto significa que el flujo másico de salida es igual al flujo másico de entrada en estado permanente.
26
¿Qué es el flujo másico en un sistema isotérmico?
El flujo másico es constante y no cambia durante el proceso
## Footnote
En un sistema isotérmico, la temperatura se mantiene constante.
27
¿Qué representa el término e_loss en la ecuación de energía mecánica?
Pérdidas por fricción
## Footnote
Estas pérdidas se deben a la viscosidad del fluido y otros factores que afectan el flujo.
28
¿Qué representan los términos h_in y h_out en un sistema hidráulico?
h_in: energía suministrada al sistema; h_out: energía extraída del sistema
## Footnote
Estos términos son cruciales en el análisis de sistemas hidráulicos.
29
¿Cuál es la función de una bomba hidráulica en un sistema?
Suministrar energía al sistema
## Footnote
Las bombas son esenciales para mantener el flujo en sistemas hidráulicos.
30
¿Cuál es la función de una turbina hidráulica en un sistema?
Extraer energía del sistema
## Footnote
Las turbinas convierten la energía del flujo en trabajo mecánico.
31
¿Qué indica el término ṁ en la ecuación de energía mecánica?
Flujo másico del fluido
## Footnote
Es un factor clave en la conservación de energía en sistemas de flujo.
32
¿Qué se entiende por energía cinética en un sistema de flujo?
Energía asociada al movimiento del fluido
## Footnote
Se calcula como 1/2 * ṁ * V^2.
33
¿Qué representa la energía potencial en la ecuación de energía mecánica?
gz, donde g es la gravedad y z es la altura
## Footnote
Esta energía depende de la posición del fluido en un campo gravitacional.
34
¿Qué se debe considerar al analizar un sistema de flujo incompresible?
La densidad del fluido es constante (ρ = cte)
## Footnote
Esto simplifica el análisis de la ecuación de energía.
35
¿Qué es la energía asociada al trabajo de flujo en la ecuación de energía mecánica?
P/ρ, donde P es la presión
## Footnote
Representa el trabajo realizado por unidad de masa debido a la presión del fluido.
36
¿Qué se establece en la ecuación (21) para un flujo incompresible?
P_in/ρg + z_in + V^2/2g = P_out/ρg + z_out + V^2/2g + h
## Footnote
Esta ecuación muestra la relación entre las energías en el punto de entrada y salida.
37
¿Qué es una turbina hidráulica?
El suministro que extrae energía en un sistema hidráulico.
38
¿Cuál es la ecuación de energía mecánica en un sistema hidráulico idealizado?
P_in + ρgh_in + 1/2ρV_in^2 = P_out + ρgh_out + 1/2ρV_out^2
39
¿Cómo se llama la ecuación que describe el principio descubierto por Daniel Bernoulli?
Ecuación de Bernoulli.
40
¿Qué permite caracterizar el régimen de flujo en un fluido?
El Número de Reynolds (Re).
41
¿Cuáles son los valores umbrales del Número de Reynolds para flujo laminar y turbulento?
* Re < 2000: flujo laminar
* Re > 4000: flujo turbulento
42
¿Qué es un flujo desarrollado?
Una situación de flujo donde el perfil de velocidades pierde su dependencia de la dirección del flujo.
43
¿Qué es la capa límite hidrodinámica?
La región de flujo donde los efectos de los esfuerzos viscosos son relevantes.
44
¿Cuáles son las dos regiones que divide la capa límite hidrodinámica?
* Región de capa límite
* Región de flujo irrotacional
45
¿Cómo se comporta el perfil de velocidades en la región de flujo desarrollado en régimen laminar?
Es parabólico.
46
¿Qué caracteriza a la subcapa viscosa en flujo turbulento?
Es una capa delgada adyacente a la pared donde los efectos viscosos son dominantes.
47
¿Qué se entiende por capa amortiguadora en flujo turbulento?
Es la región donde los efectos de la turbulencia comienzan a ser significativos.
48
¿Qué se puede decir de la capa de transición en un flujo turbulento?
Es donde los efectos turbulentos son significativos pero no dominantes.
49
¿Qué sucede en la capa turbulenta de un flujo?
Los efectos turbulentos gobiernan la difusión molecular de momentum.
50
¿Qué es la energía hidráulica?
Es la energía potencial del agua en un sistema hidráulico.
51
¿Qué se considera en la ecuación de Bernoulli?
Presión, energía potencial y energía cinética.
52
¿Qué representa η_t en la ecuación de potencia de la bomba?
La eficiencia de la turbina.
53
¿Qué se desprecia en los cálculos de potencia en un sistema hidráulico idealizado?
Las pérdidas.
54
¿Qué representa 𝜕𝑝 en las ecuaciones de movimiento?
La variación de presión en el flujo
55
¿Qué condiciones de frontera se aplican a la ecuación del flujo en tuberías?
* u(R) = 0
* du/dx|_r = 0
56
¿Qué factores son relevantes para el flujo en tuberías horizontales?
* Flujo laminar
* Perfil de velocidades
* Velocidad promedio
* Velocidad máxima
* Diferencia de presión
* Esfuerzo cortante en pared
* Factor de fricción
* Pérdida de carga
* Caudal
57
¿Qué representa el término 𝜏_w en el contexto de pérdidas por fricción?
Esfuerzo cortante en la pared
58
¿Qué se entiende por flujo completamente turbulento?
El flujo donde la rugosidad tiene un efecto significativo sobre el comportamiento del flujo
59
¿Qué es el número de Reynolds (Re)?
Un número adimensional que indica el régimen de flujo
60
¿Cuáles son las categorías de problemas sobre flujo en tuberías?
* Conocidas: Q, D, ε, μ
* Desconocida: h_L
* C2: D, ε, μ, h_L → Q
* C3: Q, ε, μ, h_L → D
61
¿Cómo se determina la caída de presión en un ejemplo práctico?
Se considera la longitud de la tubería, el diámetro y las propiedades del fluido
62
¿Qué se necesita para calcular el diámetro de una tubería en un sistema hidráulico?
Caudal, longitud de la tubería y pérdida de carga permitida
63
¿Qué relación existe entre la velocidad máxima y el caudal en una tubería?
u_max = 4Q/(πR²)
64
¿Qué se entiende por flujo en tubos lisos?
Flujo donde los efectos de la rugosidad son mínimos
65
¿Cómo se relacionan las pérdidas por fricción con la velocidad del flujo?
Las pérdidas por fricción aumentan con el cuadrado de la velocidad
66
¿Cuál es la ecuación para calcular el caudal en una tubería horizontal?
Q = πR⁴Δp/(8μL)
67
¿Qué se entiende por energía hidráulica (EGL) y energía hidráulica de presión (HGL)?
EGL y HGL carecen de pendiente en un flujo sin fricción
68
¿Qué es la rugosidad media en el contexto de flujo en ductos?
Es una medida de la textura de la superficie del ducto que afecta el flujo
69
¿Qué son las pérdidas menores en un sistema de bombeo?
Se originan debido a que los accesorios producen cambios en la magnitud y/o dirección del vector velocidad
## Footnote
Esto produce una pérdida en el sistema.
70
¿Cuál es la fórmula para calcular la energía en un sistema de bombeo?
𝑉²/ℎ𝑚 = 𝐾/2𝑔
## Footnote
Esta relación se utiliza para calcular la energía en un sistema de bombeo.
71
¿Qué es un sistema de bombeo?
Es un conjunto de elementos que tiene como función principal el transporte de un fluido entre dos contenedores de almacenamiento mediante el establecimiento de una diferencia de presión entre ellos.
72
¿Cuáles son los componentes principales de un sistema de bombeo?
* Equipo de bombeo
* Depósitos
* Tubería
* Válvula de control
73
¿Qué función cumple el equipo de bombeo?
Es el dispositivo que consiste en dos elementos para hacer posible el movimiento del fluido.
74
¿Qué es la carga estática de bombeo?
Es el desplazamiento neto que el líquido debe experimentar durante el bombeo, determinado por la diferencia de alturas entre los depósitos.
75
¿Cómo se mide la carga de presión?
Es la carga requerida para superar una presión o vacío aguas arriba o aguas debajo de la bomba.
76
¿Qué es la carga de las pérdidas por fricción?
Es la carga necesaria para vencer las pérdidas debido al flujo, principalmente las pérdidas mayores.
77
¿Qué es la carga de velocidad?
Es la energía del fluido como resultado de su movimiento: energía cinética.
78
¿Cómo se define la carga dinámica de bombeo?
Es la carga total que el sistema de bombeo requerirá para el transporte del fluido, suma de cargas estática, de presión de pérdidas y de velocidad.
79
¿Qué es una central hidroeléctrica?
Es una instalación edificada para aprovechar la energía cinética y potencial del agua para producir energía eléctrica.
80
¿Cuáles son los componentes de una central hidroeléctrica?
* Presa
* Embalse
* Tomas
* Tubería de presión
* Turbinas hidráulicas
* Generador eléctrico
* Casa de máquinas
* Transformadores
* Tubería de desfogue
81
¿Qué es la carga bruta en una central hidroeléctrica?
Es la elevación que existe desde la toma de agua en la represa con relación al punto de desagüe al río.
82
¿Qué representa la carga neta en una central hidroeléctrica?
Es la máxima energía que podrá ser transformada en trabajo por la turbina.
83
¿Qué son las pérdidas de carga?
Son pérdidas de energía provocadas por la fricción y por las pérdidas secundarias.
84
¿Cuál es la diferencia entre carga bruta y carga neta?
La carga bruta es la elevación total, mientras que la carga neta es la energía máxima transformable por la turbina.
