¿Cuáles son los parámetros de funcionamiento de una turbina hidráulica?
Los parámetros básicos de funcionamiento de una turbina hidráulica incluyen la altura de caída, el caudal, la velocidad, la potencia de salida y la eficiencia.
La altura de caída de agua de una turbina se refiere a la diferencia en la energía del flujo de agua por unidad de peso entre la sección de entrada y la sección de salida de la turbina, expresada en H y medida en metros.
El caudal de una turbina hidráulica se refiere al volumen de agua que fluye a través de la sección transversal de la turbina por unidad de tiempo.
La velocidad de la turbina se refiere al número de veces que gira el eje principal de la turbina por minuto.
La potencia de salida de una turbina hidráulica se refiere a la potencia generada en el extremo del eje de la turbina.
La eficiencia de una turbina se refiere a la relación entre la potencia de salida de la turbina y el caudal de agua de salida.
¿Qué tipos de turbinas hidráulicas existen?
Las turbinas hidráulicas se pueden dividir en dos categorías: de contraataque y de impulso. La turbina de contraataque incluye seis tipos: turbina de flujo mixto (HL), turbina de palas fijas de flujo axial (ZD), turbina de palas fijas de flujo axial (ZZ), turbina de flujo inclinado (XL), turbina de palas fijas de flujo pasante (GD) y turbina de palas fijas de flujo pasante (GZ).
Existen tres tipos de turbinas de impulso: turbinas de tipo cangilón (tipo cortador) (CJ), turbinas de tipo inclinado (XJ) y turbinas de tipo doble toma (SJ).
3. ¿Qué son la turbina de contraataque y la turbina de impulso?
Una turbina hidráulica que convierte la energía potencial, la energía de presión y la energía cinética del flujo de agua en energía mecánica sólida se denomina turbina hidráulica de contraataque.
Una turbina hidráulica que convierte la energía cinética del flujo de agua en energía mecánica sólida se denomina turbina de impulso.
¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de las turbinas de flujo mixto?
Una turbina de flujo mixto, también conocida como turbina Francis, tiene un flujo de agua que entra al impulsor radialmente y sale generalmente axialmente. Las turbinas de flujo mixto tienen una amplia gama de aplicaciones en cuanto a altura de caída de agua, una estructura simple, un funcionamiento fiable y una alta eficiencia. Es una de las turbinas hidráulicas más utilizadas en la actualidad. El rango de altura de caída de agua aplicable es de 50 a 700 metros.
¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de la turbina hidráulica rotativa?
En una turbina de flujo axial, el agua fluye axialmente en la zona del impulsor, y el flujo de agua cambia de radial a axial entre los álabes directores y el impulsor.
La estructura de hélice fija es sencilla, pero su eficiencia disminuye drásticamente al desviarse de las condiciones de diseño. Es adecuada para centrales eléctricas de baja potencia y con pequeñas variaciones en la altura de caída de agua, generalmente entre 3 y 50 metros. La estructura de hélice rotativa es relativamente compleja. Permite un ajuste dual de las paletas y los álabes guía mediante la coordinación de su rotación, ampliando el rango de producción de la zona de alta eficiencia y ofreciendo una buena estabilidad operativa. Actualmente, el rango de altura de caída de agua aplicable abarca desde unos pocos metros hasta 50-70 metros.
¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de las turbinas hidráulicas de cangilones?
Una turbina hidráulica de tipo cangilón, también conocida como turbina Petion, genera energía al impactar las palas de la turbina tangencialmente a lo largo de su circunferencia con el chorro de la boquilla. Este tipo de turbina se utiliza para grandes desniveles de agua; las de tipo cangilón pequeño se emplean para desniveles de 40 a 250 m, y las de tipo cangilón grande para desniveles de 400 a 4500 m.
7. ¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de la turbina inclinada?
La turbina hidráulica inclinada produce un chorro desde la boquilla que forma un ángulo (generalmente de 22,5 grados) con el plano del impulsor en la entrada. Este tipo de turbina se utiliza en centrales hidroeléctricas pequeñas y medianas, con un desnivel adecuado inferior a 400 m.
¿Cuál es la estructura básica de una turbina hidráulica de tipo cubo?
La turbina hidráulica de tipo cubo tiene los siguientes componentes de sobrecorriente, cuyas funciones principales son las siguientes:
(l) La boquilla se forma por el flujo de agua proveniente de la tubería de presión aguas arriba que pasa a través de la boquilla, formando un chorro que impacta el impulsor. La energía de presión del flujo de agua dentro de la boquilla se convierte en la energía cinética del chorro.
(2) La aguja cambia el diámetro del chorro rociado desde la boquilla al mover la aguja, cambiando así también el caudal de entrada de la turbina de agua.
(3) La rueda está compuesta por un disco y varios cubos fijados a él. El chorro se dirige hacia los cubos y les transfiere su energía cinética, haciendo girar la rueda y realizar trabajo.
(4) El deflector se ubica entre la boquilla y el impulsor. Cuando la turbina reduce repentinamente la carga, el deflector desvía rápidamente el chorro hacia el álabe. En ese momento, la aguja se cierra lentamente hasta una posición adecuada para la nueva carga. Una vez que la boquilla se estabiliza en la nueva posición, el deflector regresa a la posición original del chorro y se prepara para la siguiente acción.
(5) La carcasa permite que el flujo de agua completo se descargue suavemente aguas abajo, y la presión dentro de la carcasa es equivalente a la presión atmosférica. La carcasa también se utiliza para soportar los cojinetes de la turbina hidráulica.
9. ¿Cómo leer y comprender la marca de una turbina hidráulica?
Según la norma JBB84-74 «Reglas para la designación de modelos de turbinas» en China, la designación de la turbina consta de tres partes, separadas por un guion (-). El símbolo de la primera parte es la primera letra del pinyin chino que indica el tipo de turbina hidráulica, y los números arábigos representan la velocidad específica característica de la turbina. La segunda parte consta de dos letras del pinyin chino: la primera indica la disposición del eje principal de la turbina y la segunda, las características de la cámara de admisión. La tercera parte corresponde al diámetro nominal de la rueda en centímetros.
¿Cómo se especifican los diámetros nominales de los distintos tipos de turbinas hidráulicas?
El diámetro nominal de una turbina de flujo mixto es el diámetro máximo en el borde de entrada de los álabes del impulsor, que es el diámetro en la intersección del anillo inferior del impulsor y el borde de entrada de los álabes.
El diámetro nominal de las turbinas de flujo axial e inclinado es el diámetro interior de la cámara del impulsor en la intersección del eje de las palas del impulsor y la cámara del impulsor.
El diámetro nominal de una turbina hidráulica de tipo cubo es el diámetro del círculo primitivo en el que el rotor es tangente a la línea principal del chorro.
¿Cuáles son las principales causas de cavitación en las turbinas hidráulicas?
Las causas de la cavitación en las turbinas hidráulicas son relativamente complejas. Generalmente se cree que la distribución de presión dentro del rotor de la turbina es desigual. Por ejemplo, si el rotor se instala demasiado alto con respecto al nivel del agua aguas abajo, el flujo de agua a alta velocidad que pasa por la zona de baja presión tiende a alcanzar la presión de vaporización y producir burbujas. Cuando el agua fluye hacia la zona de alta presión, debido al aumento de presión, las burbujas se condensan y las partículas del flujo de agua chocan a alta velocidad hacia el centro de las burbujas para llenar los huecos generados por la condensación, lo que produce un gran impacto hidráulico y efectos electroquímicos, causando la erosión de las palas, lo que resulta en picaduras y poros con forma de panal, e incluso perforaciones.
¿Cuáles son las principales medidas para prevenir la cavitación en las turbinas hidráulicas?
La cavitación en las turbinas hidráulicas genera ruido, vibraciones y una drástica disminución de la eficiencia, lo que provoca la erosión de las palas, la formación de picaduras y poros con estructura de panal, e incluso la perforación de agujeros, dañando la unidad e impidiendo su funcionamiento. Por lo tanto, es fundamental evitar la cavitación durante la operación. Actualmente, las principales medidas para prevenir y reducir los daños por cavitación incluyen:
(l) Diseñar adecuadamente el rotor de la turbina para reducir el coeficiente de cavitación de la misma.
(2) Mejorar la calidad de fabricación, asegurar la forma geométrica correcta y la posición relativa de las cuchillas, y prestar atención a las superficies lisas y pulidas.
(3) Utilizar materiales anticavitación para reducir el daño por cavitación, como ruedas de acero inoxidable.
(4) Determinar correctamente la elevación de instalación de la turbina hidráulica.
(5) Mejorar las condiciones de operación para evitar que la turbina funcione a baja altura de caída y baja carga durante un tiempo prolongado. Generalmente, no se permite que las turbinas hidráulicas operen a baja potencia (por ejemplo, por debajo del 50 % de la potencia nominal). En centrales hidroeléctricas multiunidad, se debe evitar la operación prolongada a baja carga y la sobrecarga de una sola unidad.
(6) Se debe prestar atención y mantenimiento oportuno a la calidad del pulido de la soldadura de reparación para evitar el desarrollo maligno de daños por cavitación.
(7) Utilizando un dispositivo de suministro de aire, se introduce aire en la tubería de aguas residuales para eliminar el vacío excesivo que puede causar cavitación.
¿Cómo se clasifican las centrales eléctricas grandes, medianas y pequeñas?
Según las normas departamentales vigentes, se consideran pequeños los equipos con una capacidad instalada inferior a 50.000 kW; medianos los equipos con una capacidad instalada de entre 50.000 y 250.000 kW; y grandes los equipos con una capacidad instalada superior a 250.000 kW.
¿Cuál es el principio básico de la generación de energía hidroeléctrica?
La generación de energía hidroeléctrica consiste en aprovechar la energía hidráulica (mediante la presión del agua) para hacer girar una turbina, convirtiendo así la energía del agua en energía mecánica. Si se conecta otro tipo de maquinaria (generador) a la turbina para generar electricidad durante su rotación, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica. En esencia, la generación de energía hidroeléctrica es el proceso de convertir la energía potencial del agua en energía mecánica y, posteriormente, en energía eléctrica.
¿Cuáles son los métodos de explotación de los recursos hídricos y los tipos básicos de centrales hidroeléctricas?
Los métodos de desarrollo de los recursos hídricos se seleccionan en función de la caída concentrada, y generalmente existen tres métodos básicos: tipo presa, tipo derivación y tipo mixto.
(1) Una central hidroeléctrica de tipo represa se refiere a una central hidroeléctrica construida en un cauce de río, con una caída concentrada y cierta capacidad de embalse, y ubicada cerca de la represa.
(2) Una central hidroeléctrica de derivación de agua se refiere a una central hidroeléctrica que utiliza plenamente la caída natural del río para desviar agua y generar electricidad, sin un embalse o capacidad de regulación, y está ubicada en un río distante aguas abajo.
(3) Una central hidroeléctrica híbrida se refiere a una central hidroeléctrica que utiliza una caída de agua, formada parcialmente por la construcción de una presa y aprovechando parcialmente la caída natural de un cauce fluvial, con cierta capacidad de almacenamiento. La central eléctrica está ubicada en un cauce fluvial aguas abajo.
¿Qué son el caudal, la escorrentía total y el caudal medio anual?
El caudal se refiere al volumen de agua que pasa a través de la sección transversal de un río (o estructura hidráulica) por unidad de tiempo, expresado en metros cúbicos por segundo;
La escorrentía total se refiere a la suma del flujo total de agua a través de la sección de un río en un año hidrológico, expresada en 10⁴ m³ o 10⁸ m³;
El caudal medio anual se refiere al caudal medio anual Q3/S de un tramo de río calculado a partir de series hidrológicas existentes.
¿Cuáles son los componentes principales de un proyecto de centro de una pequeña central hidroeléctrica?
Consta principalmente de cuatro partes: estructuras de retención de agua (presas), estructuras de descarga de crecidas (aliviaderos o compuertas), estructuras de desviación de agua (canales o túneles de desviación, incluidos pozos de regulación de presión) y edificios de la central eléctrica (incluidos canales de desagüe y estaciones de bombeo).
18. ¿Qué es una central hidroeléctrica de escorrentía? ¿Cuáles son sus características?
Una central hidroeléctrica sin embalse de regulación se denomina central hidroeléctrica de escorrentía. Este tipo de central selecciona su capacidad instalada en función del caudal medio anual del río y del desnivel potencial que puede obtener. La generación de energía durante la estación seca disminuye drásticamente, a menos del 50%, e incluso a veces no genera electricidad, debido a las limitaciones del caudal natural del río, mientras que durante la estación lluviosa se produce un gran volumen de agua residual.
19. ¿Qué es la producción? ¿Cómo se estima la producción y se calcula la generación de energía de una central hidroeléctrica?
En una central hidroeléctrica, la potencia generada por la unidad generadora se denomina potencia de salida, y la potencia de salida de un tramo determinado de un río representa los recursos energéticos del agua de ese tramo. La potencia de salida del caudal se refiere a la cantidad de energía del agua por unidad de tiempo. En la ecuación N = 9,81 η QH, Q es el caudal (m³/s); H es la altura de caída del agua (m); N es la potencia de salida de la central hidroeléctrica (W); η es el coeficiente de eficiencia del generador hidroeléctrico. La fórmula aproximada para la potencia de salida de las pequeñas centrales hidroeléctricas es N = (6,0 - 8,0) QH. La fórmula para la generación anual de energía es E = NT, donde N es la potencia de salida promedio; T son las horas de utilización anual.
¿Cuáles son las horas de utilización anual de la capacidad instalada?
Se refiere al tiempo promedio de operación a plena carga de una unidad generadora hidroeléctrica durante un año. Es un indicador importante para medir los beneficios económicos de las centrales hidroeléctricas, y las pequeñas centrales hidroeléctricas deben tener una utilización anual superior a 3000 horas.
21. ¿Qué son el ajuste diario, el ajuste semanal, el ajuste anual y el ajuste plurianual?
(1) Regulación diaria: se refiere a la redistribución de la escorrentía dentro de un día y una noche, con un período de regulación de 24 horas.
(2) Ajuste semanal: El período de ajuste es de una semana (7 días).
(3) Regulación anual: La redistribución de la escorrentía dentro de un año, donde solo se puede almacenar una parte del exceso de agua durante la temporada de inundaciones, se llama regulación anual incompleta (o regulación estacional); La capacidad de redistribuir completamente el agua entrante dentro del año de acuerdo con los requisitos de uso del agua sin necesidad de abandonar el agua se llama regulación anual.
(4) Regulación plurianual: Cuando el volumen del embalse es lo suficientemente grande como para almacenar el exceso de agua durante muchos años en el embalse, y luego asignarlo a varios años secos para la regulación anual, se denomina regulación plurianual.
22. ¿Qué es la caída de un río?
La diferencia de elevación entre las dos secciones transversales del tramo de río utilizado se denomina desnivel; la diferencia de elevación entre las superficies de agua en la fuente y la desembocadura del río se denomina desnivel total.
23. ¿Qué es la precipitación, la duración de la precipitación, la intensidad de la precipitación, el área de precipitación y el centro de la tormenta?
La precipitación es la cantidad total de agua que cae sobre un punto o área determinada durante un período de tiempo determinado, expresada en milímetros.
La duración de la precipitación se refiere a la duración de la precipitación.
La intensidad de la precipitación se refiere a la cantidad de precipitación por unidad de tiempo, expresada en mm/h.
El área de precipitación se refiere al área horizontal cubierta por la precipitación, expresada en km2.
El centro de la tormenta se refiere a una pequeña área local donde se concentra la lluvia.
24. ¿Qué es una estimación de inversión en ingeniería? ¿Estimación de inversión en ingeniería y presupuesto de ingeniería?
El presupuesto de ingeniería es un documento técnico y económico que reúne todos los fondos necesarios para la construcción de un proyecto en forma monetaria. El presupuesto de diseño preliminar es un componente importante de los documentos de diseño preliminar y la base principal para evaluar la racionalidad económica. El presupuesto global aprobado es un indicador importante reconocido por el Estado para la inversión básica en construcción, y también es la base para la elaboración de los planos básicos de construcción y los diseños de licitación. La estimación de la inversión en ingeniería es el monto de inversión realizado durante la etapa de estudio de factibilidad. El presupuesto de ingeniería es el monto de inversión realizado durante la fase de construcción.
¿Cuáles son los principales indicadores económicos de las centrales hidroeléctricas?
(1) La inversión unitaria en kilovatios se refiere a la inversión requerida por kilovatio de capacidad instalada.
(2) La inversión energética unitaria se refiere a la inversión requerida por kilovatio hora de electricidad.
(3) El costo de la electricidad es la tarifa pagada por kilovatio hora de electricidad.
(4) Las horas de utilización anual de la capacidad instalada son una medida del nivel de utilización de los equipos de la central hidroeléctrica.
(5) El precio de venta de la electricidad es el precio por kilovatio hora de electricidad vendida a la red.
¿Cómo se calculan los principales indicadores económicos de las centrales hidroeléctricas?
Los principales indicadores económicos de las centrales hidroeléctricas se calculan según la siguiente fórmula:
(1) Inversión unitaria en kilovatios = inversión total en la construcción de la central hidroeléctrica / capacidad instalada total de la central hidroeléctrica
(2) Inversión unitaria en energía = inversión total en la construcción de la central hidroeléctrica / generación media anual de energía de la central hidroeléctrica
(3) Horas de utilización anual de la capacidad instalada = generación de energía anual promedio / capacidad instalada total
Fecha de publicación: 28 de octubre de 2024
