Conocimientos básicos de proyectos hidroeléctricos

Cómo reconocer la calidad y la durabilidad
Como hemos demostrado, un sistema hidroeléctrico es a la vez simple y complejo. Los conceptos detrás de la energía hidráulica son simples: todo se reduce a la altura y el caudal. Pero un buen diseño requiere habilidades avanzadas de ingeniería, y un funcionamiento fiable requiere una construcción cuidadosa con componentes de calidad.

¿Qué hace que un sistema de turbina sea de calidad?
Piense en un sistema de turbina en términos de eficiencia y fiabilidad. En un mundo ideal, la eficiencia sería del 100 %. Toda la energía del agua se transformaría en el eje giratorio. No habría turbulencias de aire ni de agua, ni resistencia de los cojinetes. El rodete estaría perfectamente equilibrado. No se producirían señales de pérdida de energía (calor, vibración ni ruido). Por supuesto, la turbina perfecta nunca se averiaría ni necesitaría mantenimiento.

Rueda Pelton finamente mecanizada
Los componentes de calidad y un mecanizado cuidadoso marcan una gran diferencia en la eficiencia y la confiabilidad de la turbina.
Obviamente, ningún sistema de turbina alcanzará jamás este grado de perfección. Pero conviene tener presentes estos objetivos, ya que una mayor eficiencia y fiabilidad se traducen en mayor potencia y un menor coste por vatio. Estos son solo algunos aspectos a considerar al seleccionar un sistema de turbina:

Corredor de turbina
El rodete es el corazón de la turbina. Aquí es donde la energía hidráulica se transforma en la fuerza de rotación que impulsa el generador. Independientemente del tipo de rodete, sus palas o álabes son responsables de captar la máxima energía posible del agua. La curvatura de cada superficie, delantera y trasera, determina cómo el agua se desplazará hasta su caída. Tenga en cuenta también que cualquier rodete funcionará con mayor eficiencia con una altura y un caudal específicos. El rodete debe ser adecuado a las características de su terreno.
Busque canales totalmente metálicos con superficies lisas y pulidas para eliminar las turbulencias de agua y aire. Los canales de una sola pieza, cuidadosamente mecanizados, suelen funcionar con mayor eficiencia y fiabilidad que los atornillados. Los canales de bronce-manganeso son ideales para sistemas pequeños con agua limpia y cargas de hasta 152 metros. Los canales de acero inoxidable de alta resistencia son excelentes para sistemas más grandes o condiciones de agua abrasiva. Todos los canales deben equilibrarse cuidadosamente para minimizar la vibración, un problema que no solo afecta la eficiencia, sino que también puede causar daños con el tiempo.

Carcasa de la turbina
La carcasa de la turbina debe ser robusta y estar bien construida, ya que gestiona las fuerzas del agua entrante y la potencia del eje saliente. Además, su forma y dimensiones influyen significativamente en la eficiencia. Por ejemplo, considere una turbina Pelton. Como turbina de impulso, es impulsada por uno o más chorros de agua, pero gira en el aire. Esto significa que en el diseño de la carcasa se deben considerar tanto las fuerzas hidrodinámicas como las aerodinámicas. Debe minimizar la resistencia a las salpicaduras y el rociado, y evacuar suavemente las aguas de cola, además de tener el tamaño y la forma adecuados para minimizar las pérdidas por turbulencia del aire. De igual manera, las carcasas para diseños de alto caudal, como las turbinas de flujo cruzado y Francis, deben diseñarse con precisión para canalizar suavemente grandes volúmenes de agua a través de la turbina sin causar bolsas de turbulencia.
Busque una carcasa con soldadura suave que se adapte cuidadosamente al rodete adecuado para su sitio. Tenga en cuenta que tanto la fuerza del agua como el rodete generarán un par considerable, por lo que el material de la carcasa y todos los accesorios deben ser de alta resistencia. Las superficies de contacto, como las bridas de las tuberías y las tapas de acceso, deben ser planas y sin fugas. Dado que el agua promueve la oxidación y la corrosión, asegúrese de proteger todas las superficies vulnerables con pintura en polvo o epoxi de alta calidad. Todos los pernos deben ser de acero inoxidable.

Otras consideraciones sobre las turbinas
Todas las superficies que transportan agua pueden afectar la eficiencia, desde la toma de agua hasta la tubería y el conducto que transporta las aguas residuales de la central eléctrica. Busque superficies lisas sin curvas pronunciadas. Los chorros y las paletas de control de flujo deben estar finamente mecanizados, sin ondulaciones ni picaduras perceptibles.
La eficiencia es importante, pero también lo son la durabilidad y la confiabilidad. Su proyecto hidroeléctrico debe suministrar energía limpia sin interrupciones. La calidad de los componentes y su instalación pueden marcar una gran diferencia en su calidad de vida en los próximos años.
Busque un trabajo meticuloso en el diseño y la construcción de los sistemas de sellado, el material y el mecanizado de los ejes, así como en todos los componentes relacionados. Preste especial atención a la selección y el montaje de los rodamientos; deben girar con suavidad, sin rechinamiento ni atascamiento.

Proveedor de turbinas
En cuanto a proveedores, la experiencia es fundamental. Si bien los principios de la energía hidroeléctrica se pueden dominar en interiores, la experiencia práctica es la que enseña tanto los pros como los contras de desviar agua de un arroyo, presurizarla y forzar su paso por una turbina. Un proveedor de turbinas con muchos años de experiencia en el campo le será de gran ayuda en el diseño y la construcción de su sistema hidroeléctrico.
Busque un proveedor con experiencia que se especialice en el tamaño y tipo de sistema hidroeléctrico que pretende construir. Un buen proveedor trabajará con usted, comenzando con las mediciones de altura y caudal, para ayudarle a determinar el tamaño adecuado de la tubería, la altura neta, el caudal de diseño, las especificaciones de la turbina, el sistema de accionamiento, el generador y el sistema de gestión de carga. Debe poder contar con que su proveedor le hará sugerencias para optimizar la eficiencia y la fiabilidad, incluyendo su impacto en el coste y el rendimiento.
Un buen proveedor de turbinas es su socio y debe interesarse personalmente en su éxito. Al fin y al cabo, un cliente satisfecho es muy beneficioso para el negocio.