Coneixements bàsics de projectes hidroelèctrics

Com reconèixer la qualitat i la durabilitat
Com hem demostrat, un sistema hidroelèctric és simple i complex alhora. Els conceptes darrere de l'energia hidràulica són simples: tot es redueix a l'alçada i el cabal. Però un bon disseny requereix habilitats d'enginyeria avançades, i un funcionament fiable requereix una construcció acurada amb components de qualitat.

Què fa que un sistema de turbines sigui de qualitat
Pensa en un sistema de turbina en termes d'eficiència i fiabilitat. En un món perfecte, l'eficiència seria del 100%. Tota l'energia de l'aigua es transformaria a l'eix giratori. No hi hauria turbulències d'aire ni d'aigua, ni resistència dels coixinets. El rodet estaria perfectament equilibrat. Els signes de pèrdua d'energia (calor, vibració i soroll) serien absents. Per descomptat, la turbina perfecta tampoc no s'espatllaria mai ni requeriria manteniment.

Roda Pelton finament mecanitzada
Els components de qualitat i el mecanitzat acurat marquen una gran diferència en l'eficiència i la fiabilitat de la turbina.
Òbviament, cap sistema de turbina aconseguirà mai aquest grau de perfecció. Però és bo tenir en compte aquests objectius, perquè una millor eficiència i fiabilitat es tradueixen en més potència i un cost per watt més baix. Aquí teniu només algunes de les coses a tenir en compte a l'hora de seleccionar un sistema de turbina:

Turbina
El rodet és el cor de la turbina. Aquí és on l'energia de l'aigua es transforma en la força de rotació que impulsa el generador. Independentment del tipus de rodet, les seves pales o cubetes són les responsables de capturar la màxima energia possible de l'aigua. La curvatura de cada superfície, frontal i posterior, determina com l'aigua s'empentarà fins que cau. També cal tenir en compte que qualsevol rodet funcionarà de manera més eficient a una altura i un cabal específics. El rodet ha d'estar adaptat a les característiques del vostre lloc.
Busqueu conductes totalment metàl·lics amb superfícies llises i polides per eliminar la turbulència de l'aigua i l'aire. Els conductes d'una sola peça i mecanitzats acuradament solen funcionar de manera més eficient i fiable que els que estan cargolats entre si. Els conductes de bronze-manganès funcionen bé per a sistemes petits amb aigua neta i alçada de fins a uns 500 peus. Els conductes d'acer inoxidable d'alta resistència són excel·lents per a sistemes més grans o condicions d'aigua abrasives. Tots els conductes s'han d'equilibrar acuradament per minimitzar la vibració, un problema que no només afecta l'eficiència, sinó que també pot causar danys amb el temps.

Carcassa de turbina
La carcassa de la turbina ha d'estar ben construïda i ser robusta, ja que gestiona les forces de l'aigua entrant, així com la potència de l'eix sortint. A més, la seva forma i dimensions tenen un efecte significatiu en l'eficiència. Per exemple, considerem una turbina tipus Pelton. Com a turbina d'impuls, és accionada per un o més dolls d'aigua, però gira a l'aire. Això significa que s'han de tenir en compte tant les forces hidrodinàmiques com les aerodinàmiques en el disseny de la carcassa. Ha de minimitzar la resistència a les esquitxades i els polvoritzadors i expulsar suaument les aigües residuals, però també ha de tenir la mida i la forma adequades per minimitzar les pèrdues degudes a la turbulència de l'aire. De la mateixa manera, les carcasses per a dissenys d'alt flux com les turbines Crossflow i Francis han d'estar dissenyades amb precisió per canalitzar suaument grans volums d'aigua a través de la turbina sense causar bosses de turbulència.
Busqueu una carcassa soldada sense problemes que s'adapti acuradament al conducte adequat per a la vostra ubicació. Tingueu en compte que tant les forces de l'aigua com el conducte produiran un parell de torsió considerable, per la qual cosa el material de la carcassa i tots els accessoris han de ser resistents. Les superfícies d'acoblament, com ara les brides de les canonades i les tapes d'accés, s'han de mecanitzar planes i sense fuites. Com que l'aigua afavoreix l'òxid i la corrosió, assegureu-vos que totes les superfícies vulnerables estiguin protegides amb pintura en pols o epoxi d'alta qualitat. Tots els cargols han de ser d'acer inoxidable.

Altres consideracions sobre les turbines
Totes les superfícies que transporten aigua poden afectar l'eficiència, des de l'entrada fins a la canonada i el conducte que transporta les aigües residuals lluny de la central elèctrica. Busqueu superfícies llises sense corbes pronunciades. Els raigs i les pales de control de flux han d'estar mecanitzats amb precisió, sense ondulacions ni clots perceptibles.
L'eficiència és important, però també ho són la durabilitat i la fiabilitat. El vostre projecte hidroelèctric ha de proporcionar energia neta sense interrupcions. La qualitat dels components, i la seva instal·lació, pot marcar una gran diferència en la qualitat de la vostra vida en els anys vinents.
Busqueu una mà d'obra meticulosa en el disseny i la construcció dels sistemes de segellat, el material i el mecanitzat de l'eix, i tots els components relacionats. Presteu especial atenció a la selecció i el muntatge dels coixinets; han de girar suaument, sense grinyols ni bloquejos.

Proveïdor de turbines
Quan es tracta de proveïdors, no hi ha res que pugui substituir l'experiència. Si bé els principis de l'energia hidroelèctrica es poden dominar en interiors, és l'experiència del món real la que ensenya tant els aspectes destacats com els inconvenients de desviar l'aigua d'un rierol, pressuritzar-la i forçar-la a través d'una turbina. Un proveïdor de turbines amb molts anys d'experiència sobre el terreny us serà molt valuós a l'hora de dissenyar i construir el vostre sistema hidroelèctric.
Busqueu un proveïdor experimentat que s'especialitzi en la mida i el tipus de sistema hidroelèctric que voleu construir. Un bon proveïdor treballarà amb vosaltres, començant per les vostres mesures d'alçada i cabal, per ajudar-vos a determinar la mida adequada de la canonada, l'alçada neta, el cabal de disseny, les especificacions de la turbina, el sistema d'accionament, el generador i el sistema de gestió de la càrrega. Hauríeu de poder comptar amb el vostre proveïdor per fer suggeriments per optimitzar l'eficiència i la fiabilitat, inclosos els seus efectes sobre el cost enfront del rendiment.
Un bon proveïdor de turbines és el vostre soci i hauria de tenir un interès personal en el vostre èxit. Al cap i a la fi, un client satisfet és molt bo per al negoci.