La turbina hidráulica es un tipo de turbina dentro de la maquinaria de fluidos. Ya alrededor del año 100 a. C., nació el prototipo de turbina hidráulica. En aquel entonces, su función principal era impulsar maquinaria para el procesamiento de granos y el riego. La turbina hidráulica, como dispositivo mecánico impulsado por el flujo de agua, 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?
La turbina hidráulica se utiliza principalmente en centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo. Cuando la carga del sistema eléctrico es inferior a la carga básica, puede utilizarse como bomba de agua para aprovechar el exceso de capacidad de generación de energía y bombear agua desde el embalse aguas abajo hasta el embalse aguas arriba, almacenando energía en forma de energía potencial. Cuando la carga del sistema es superior a la carga base, puede utilizarse como turbina hidráulica para generar electricidad y ajustar la carga máxima. Por lo tanto, una central eléctrica de almacenamiento por bombeo pura no puede aumentar la potencia del sistema eléctrico, pero sí puede mejorar la economía de operación de las unidades de generación de energía térmica y la eficiencia general del sistema eléctrico. Desde la década de 1950, las unidades de almacenamiento por bombeo han gozado de gran popularidad y se han desarrollado rápidamente en todo el mundo.
Las unidades de almacenamiento por bombeo desarrolladas en etapas iniciales o con alta caída de agua suelen adoptar el tipo de tres máquinas, es decir, 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 hidráulicas están diseñadas por separado, lo que permite una alta eficiencia, y el sentido de rotación de la unidad es el mismo durante la generación y el bombeo, lo que permite una rápida conversión de generación de energía a bombeo, o viceversa. Además, la turbina puede utilizarse para arrancar la unidad. Sus desventajas son el alto costo y la gran inversión en la central eléctrica.
Las palas del rodete de la turbina de la bomba de flujo inclinado pueden girar y mantener un buen rendimiento operativo cuando la carga y la altura de impulsión varían. Sin embargo, debido a las características hidráulicas y la resistencia del material, su altura de impulsión máxima era de tan solo 136,2 m a principios de la década de 1980 (central eléctrica Kogen n.º 1 en Japón). Para alturas de impulsión mayores, se requieren turbinas de bombeo Francis.
La central hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo está equipada con depósitos superiores e inferiores. Para almacenar la misma energía, aumentar la altura puede reducir la capacidad de almacenamiento, aumentar la velocidad de la unidad y reducir el costo del proyecto. Por lo tanto, las centrales hidroeléctricas de almacenamiento de energía con alturas superiores a 300 metros se están desarrollando rápidamente. La turbina de bombeo Francis, con la mayor altura de agua del mundo, está instalada en la central eléctrica de Beinabashta, en Yugoslavia. Su potencia unitaria es de 315 MW y la altura de agua de la turbina es de 600,3 metros. La bomba tiene una altura de 623,1 m y una velocidad de rotación de 428,6 r/min. Se puso en funcionamiento en 1977. Desde el siglo XX, las centrales hidroeléctricas han evolucionado hacia parámetros elevados y gran capacidad. Con el aumento de la capacidad de combustión en el sistema eléctrico y el desarrollo de la energía nuclear, para resolver el problema de la reducción de picos, países de todo el mundo están construyendo activamente centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo, además de desarrollar o expandir vigorosamente centrales eléctricas a gran escala en los principales sistemas hídricos. Por lo tanto, las turbinas de bombeo se han desarrollado rápidamente.
Como máquina generadora que convierte la energía del flujo de agua en energía mecánica rotatoria, la turbina hidráulica es un componente indispensable de los grupos electrógenos. Hoy en día, la protección del medio ambiente es un problema cada vez más grave. La energía hidroeléctrica, un método de generación de energía limpia, está aumentando su aplicación y promoción. 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 impulsado el rápido desarrollo de turbinas tubulares y otras unidades pequeñas.
Hora de publicación: 06-abr-2022
