La turbina hidráulica es una turbomáquina dentro de la maquinaria de fluidos. Hacia el año 100 a. C., surgió el prototipo de la turbina hidráulica: la rueda hidráulica. En aquel entonces, su función principal era accionar maquinaria para el procesamiento de granos y el riego. La rueda hidráulica, como dispositivo mecánico que utiliza el flujo de agua como fuente de energía, ha evolucionado hasta convertirse en la turbina hidráulica actual, y su ámbito de aplicación también se ha ampliado. Entonces, ¿dónde se utilizan principalmente las turbinas hidráulicas modernas?
Las turbinas se utilizan principalmente en centrales hidroeléctricas de bombeo. Cuando la carga del sistema eléctrico es inferior a la carga básica, pueden funcionar como bombas de agua, aprovechando el exceso de capacidad de generación para bombear agua desde el embalse aguas abajo al embalse aguas arriba y almacenar energía en forma de energía potencial. Cuando la carga del sistema es superior a la carga básica, pueden funcionar como turbinas hidráulicas, generando electricidad para regular las cargas máximas. Por lo tanto, una central hidroeléctrica de bombeo pura no puede aumentar la potencia del sistema eléctrico, pero sí puede mejorar la economía operativa de las unidades generadoras de energía térmica y la eficiencia general del sistema eléctrico. Desde la década de 1950, las centrales hidroeléctricas de bombeo han sido ampliamente valoradas y se han desarrollado rápidamente en países de todo el mundo.
La mayoría de las unidades de almacenamiento por bombeo desarrolladas en la etapa inicial o con gran altura de caída de agua adoptan el tipo de tres máquinas, es decir, están compuestas por un motor generador, una turbina hidráulica y una bomba de agua en serie. Su ventaja radica en que la turbina y la bomba de agua están diseñadas de forma independiente, lo que permite una mayor eficiencia en cada una. Además, la unidad gira en el mismo sentido al generar electricidad y bombear agua, y puede cambiar rápidamente de generación de energía a bombeo, o viceversa. Asimismo, la turbina puede utilizarse para arrancar la unidad. Su desventaja reside en su elevado coste y la gran inversión necesaria en la central eléctrica.
Las palas del rotor de la turbina de bomba de flujo oblicuo pueden girar, y su rendimiento sigue siendo bueno incluso con variaciones en la altura de caída y la carga. Sin embargo, debido a las limitaciones de sus características hidráulicas y la resistencia de sus materiales, a principios de la década de 1980, su altura de caída neta era de tan solo 136,2 metros (Primera Central Eléctrica de Takagen, Japón). Para alturas de caída mayores, se requieren turbinas de bomba Francis.
La central hidroeléctrica de bombeo tiene depósitos superior e inferior. En condiciones de almacenar la misma energía, aumentar la altura de elevación puede reducir la capacidad de almacenamiento, aumentar la velocidad de la unidad y reducir el costo del proyecto. Por lo tanto, la central hidroeléctrica de almacenamiento de energía de alta altura por encima de los 300 metros se ha desarrollado rápidamente. La turbina-bomba Francis con la mayor altura de agua del mundo está instalada en la central hidroeléctrica de Baina Basta en Yugoslavia. año de funcionamiento. Desde el siglo XX, las unidades hidroeléctricas se han desarrollado en la dirección de parámetros altos y gran capacidad. Con el aumento de la capacidad de energía térmica en el sistema eléctrico y el desarrollo de la energía nuclear, para resolver el problema de la regulación razonable de picos, además de desarrollar o expandir vigorosamente centrales eléctricas de gran escala en los principales sistemas hídricos, los países de todo el mundo están construyendo activamente centrales hidroeléctricas de bombeo, lo que ha dado como resultado un rápido desarrollo de las turbinas-bomba.
Como máquina generadora que convierte la energía del flujo de agua en energía mecánica rotativa, una turbina hidráulica es una parte indispensable de un grupo hidroeléctrico. Hoy en día, el problema de la protección del medio ambiente es cada vez más acuciante, y la aplicación y promoción de la energía hidroeléctrica, que utiliza energía limpia, está en aumento. Para aprovechar al máximo los diversos recursos hidráulicos, las mareas, los ríos de llanura con poca pendiente e incluso las olas han atraído una gran atención, lo que ha dado lugar al rápido desarrollo de turbinas tubulares y otras unidades pequeñas.
Fecha de publicación: 23 de marzo de 2022
