Unha turbina hidráulica, sendo as turbinas Kaplan, Pelton e Francis as máis comúns, é unha gran máquina rotatoria que funciona para converter a enerxía cinética e potencial en hidroelectricidade. Estes equivalentes modernos da roda hidráulica levan utilizándose máis de 135 anos para a xeración de enerxía industrial e, máis recentemente, para a xeración de enerxía hidroeléctrica.
Para que se usan as turbinas de auga hoxe en día?
Hoxe en día, a enerxía hidroeléctrica contribúe ao 16 % da xeración de enerxía mundial. No século XIX, as turbinas hidráulicas usábanse principalmente para a xeración de enerxía industrial antes de que se xeneralizasen as redes eléctricas. Actualmente, utilízanse para a xeración de enerxía eléctrica e pódense atopar en presas ou zonas onde se produce un fluxo de auga pesada.
Co rápido aumento da demanda mundial de enerxía e factores como o cambio climático e o esgotamento dos combustibles fósiles, a hidroelectricidade ten o potencial de ter un grande impacto como forma de enerxía verde a escala mundial. A medida que continúa a busca de fontes de enerxía limpas e respectuosas co medio ambiente, as turbinas Francis poderían converterse nunha solución moi popular e cada vez máis adoptada nos próximos anos.
Como xeran electricidade as turbinas de auga?
A presión da auga creada a partir de auga que flúe de forma natural ou artificial existe como fonte de enerxía para as turbinas hidráulicas. Esta enerxía captúrase e transfórmase en enerxía hidroeléctrica. Unha central hidroeléctrica xeralmente utiliza unha presa nun río activo para almacenar auga. A auga libérase entón en incrementos, fluíndo a través da turbina, xirándoa e activando un xerador que logo produce electricidade.
Canto tamaño teñen as turbinas de auga?
Segundo a altura baixo a que operan, as turbinas hidráulicas pódense clasificar en alta, media e baixa altura. Os sistemas hidroeléctricos de baixa altura son máis grandes, xa que a turbina hidráulica ten que ser grande para lograr un caudal elevado mentres que se aplica baixa presión de auga a través das palas. Pola súa banda, os sistemas hidroeléctricos de alta altura non necesitan unha circunferencia de superficie tan grande, xa que se utilizan para aproveitar a enerxía de fontes de auga que se moven máis rápido.
Gráfico que explica o tamaño das diferentes partes do sistema hidroeléctrico, incluída a turbina de auga
Un gráfico que explica o tamaño das diferentes partes do sistema hidroeléctrico, incluída a turbina de auga
A continuación, explicaremos algúns exemplos de diferentes tipos de turbinas hidráulicas que se empregan para diferentes aplicacións e presións de auga.
Turbina Kaplan (altura de presión de 0 a 60 m)
Estas turbinas coñécense como turbinas de reacción de fluxo axial, xa que cambian a presión da auga mentres flúe a través dela. A turbina Kaplan parécese a unha hélice e presenta palas axustables para maximizar a eficiencia nunha ampla gama de niveis de auga e presión.
Un diagrama de turbina Kaplan
Turbina Pelton (300 m-1600 m de altura de presión)
A turbina Pelton (ou roda Pelton) coñécese como turbina de impulso, xa que extrae enerxía da auga en movemento. Esta turbina é axeitada para aplicacións de alta presión, xa que require unha gran cantidade de presión de auga para aplicar forza sobre os baldes en forma de culler e facer que o disco xire e xere enerxía.
Turbina Pelton
Turbina Francis (alto de presión de 60 m a 300 m)
A turbina hidráulica final e máis famosa, a turbina Francis, representa o 60 % da enerxía hidroeléctrica mundial. Funcionando como unha turbina de impacto e reacción que opera a unha altura media, a turbina Francis combina conceptos de fluxo axial e radial. Ao facelo, a turbina enche o oco entre as turbinas de alta e baixa altura, creando un deseño máis eficiente e desafiando os enxeñeiros actuais a melloralo aínda máis.
Máis concretamente, unha turbina Francis funciona mediante o fluxo de auga a través dunha carcasa en espiral cara a unhas paletas guía (estáticas) que controlan o fluxo de auga cara ás palas (en movemento) do rodete. A auga forza o rodete a xirar mediante o impacto e a reacción combinados das forzas, saíndo finalmente do rodete a través dun tubo de tiro que descarga o fluxo de auga ao ambiente externo.
Como elixo un deseño de turbina de auga?
A elección do deseño óptimo da turbina adoita depender dunha cousa: a cantidade de altura e caudal ao que se pode acceder. Unha vez que se estableceu o tipo de presión de auga que se pode aproveitar, pódese decidir se un "deseño de turbina de reacción" pechado, como a turbina Francis, ou un "deseño de turbina de impulso" aberto, como a turbina Pelton, é máis axeitado.
Diagrama da turbina de auga
Finalmente, podes establecer a velocidade de rotación necesaria do xerador eléctrico que propoñes.
Data de publicación: 15 de xullo de 2022
