Turbinas Hidráulicas: Definición y Componentes

Una turbina es un dispositivo mecánico capaz de convertir en trabajo (en forma de movimiento de rotación) la energía presente en una masa de fluido.

Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora que absorbe energía de una corriente fluida y restituye la energía mecánica.

Elementos constitutivos:

• Canal de llegada o tubería forzada
• Caja espiral
• Distribuidor
• Rodete
• Tubo de aspiración

Canal de llegada o tubería forzada: debe tener una válvula de cierre lento para evitar el golpe de ariete.

Caja espiral: de una turbina es como la voluta de una bomba centrífuga, transforma presión en velocidad (al contrario que la voluta).

El distribuidor: de una turbina es similar a la corona directriz de una bomba. Actúa transformando presión en velocidad (también es un órgano de regulación).

El rodete: de una turbina es análogo al rodete de una bomba. Absorbe energía del fluido y la convierte en energía mecánica.

El tubo de aspiración: de una turbina es como el tubo de aspiración de una bomba. Es el órgano de desagüe y su función es crear una succión de la salida de la turbina (depresión).

Turbinas de Pelton:

• De presión
• De chorro libre
• De admisión parcial
• Tangenciales
• De acción

Tipos de Centrales Eléctricas

Centrales de base o carga base: son las centrales destinadas a suministrar la mayor parte de la energía eléctrica que demanda un sistema en forma continua, por lo general son centrales hidroeléctricas.

Partes de una barrera de gravedad:

• Parte superior del dique
• Agujero de inspección
• Agujero de drenaje
• Pozo de control de sobrepresión
• Refuerzo en la base
• Base de refuerzo

Centrales de reserva: son aquellas que tienen como finalidad sustituir en forma parcial o total a las centrales hidráulicas utilizadas para carga base cuando falta agua o se presenta alguna avería. La operación de este tipo de centrales es intermitente, por lo general son plantas termoeléctricas.

Centrales de bombeo: este tipo de centrales son hidroeléctricas en donde se aprovecha el sobrante de potencia en la central durante las horas de poca demanda para llevar el agua a un lago o un río hasta un depósito mediante bombas centrífugas que se accionan por medio de los alternadores de la central, siendo utilizadas como motores. En periodos de gran demanda trabajan como alternadores.

Tipos de centrales eléctricas:

• Centrales hidráulicas
• Centrales térmicas
• Centrales nucleares
• Centrales mareomotrices
• Centrales geotérmicas
• Centrales eólicas
• Centrales solares

Clasificación de las Centrales Hidroeléctricas

Centrales hidroeléctricas, clasificación: en primer lugar, hay que distinguir las que utilizan el agua según discurre normalmente por el cauce de un río y aquellas otras a las que esta llega, convenientemente regulada, por ejemplo, desde un lago. Se denominan respectivamente: centrales de agua fluyente y centrales de agua embalsada. A su vez, dentro de las centrales de agua embalsada tenemos las: centrales de regulación y centrales de bombeo. En relación con la altura del salto de agua existente, o desnivel, están las: centrales de alta presión, centrales de media presión y centrales de baja presión.

Otras clasificaciones:

• Salto o caída: se pueden clasificar en instalaciones de baja, media y alta caída. Son de baja caída para alturas menores de 50 m, de media caída para alturas comprendidas entre 50 y 350 m y de alta caída para alturas mayores de 250 m.
• Capacidad o caudal: se pueden clasificar como instalaciones de pequeña capacidad para caudales hasta 10 m³/s, de media capacidad para caudales entre 10 y 100 m³/s y de gran capacidad para caudales mayores de 100 m³/s.
• Por el servicio que desempeñan: carga base, carga pico.

Tipos de Saltos Hidráulicos

• Salto o caída natural (altura natural) Hg: es la diferencia total o desnivel entre la superficie libre del agua en la obra de presa y la superficie libre en la descarga de la turbina.
• Salto o altura útil. Hu: es la diferencia o desnivel que existe en el agua al inicio de la tubería forzada y el que existe a la salida de la turbina.
• Salto o altura neta. Hn: es la diferencia entre el salto o altura útil y todas las pérdidas de carga que se representan en los conductos del agua y la turbina hidráulica.

Consumo y Factor de Potencia

Grupo de consumo: se refiere a la subdivisión de los consumidores en grupos de consumo según el objeto o modalidad del mismo, principalmente para el objeto de mayor relevancia, sea este, residencial, comercial o industrial. La expresión “principalmente” significa que la carga instalada para el uso principal debe estar en relación de 10 a 1 con la carga instalada para los usos subsidiarios. Son usos subsidiarios, por ejemplo, viviendas para el personal de custodia respecto a plantas industriales o pequeñas actividades comerciales.

Factor de potencia media del mes: valor que resulta dividiendo el consumo de energía activa por la raíz cuadrada de la suma del cuadrado de la energía activa más el cuadrado de la energía reactiva. Para el cálculo se utilizan los valores totales del mes.

Valor del factor de potencia: correspondiente a la demanda máxima, no debe ser inferior a 0.95 y el valor del factor de potencia medio del mes no debe ser inferior a 0.92. Cuando el factor de potencia medio mensual del cliente resulte inferior a 0.80, el mismo debe corregir su instalación, de lo contrario, la ANDE (Administración Nacional de Electricidad) suspenderá el suministro.

Obras de Contención: Presas y Diques

Obra de contención (Presa): son obras civiles construidas para derivar toda o una parte de la capacidad de un río o también, en algunos casos, para crear un reservorio artificial para acumulación de agua.

Presa: los diques o presas son empleados para crear el almacenamiento, puede ser inclusive un lago artificial de capacidad considerable, por lo que se trata normalmente de obras civiles de gran tamaño que ayudan a la solución de grandes problemas técnicos y económicos de los sistemas eléctricos, pero que tienen una relación directa con la agricultura. Con relación a la obra de contención, los diques se clasifican como: de gravedad para cuencas grandes o medianamente profundas; o bien de arco para cuencas estrechas y profundas.

Diques de piedra: se construyen con cantidades considerables de piedra perfectamente compactada y poniendo un revestimiento en el lado que queda en contacto con el agua para garantizar la impermeabilidad. Partes:

1. Revestimiento de cemento
2. Base para impedir la infiltración del agua debajo del dique
3. Piedra compactada
4. Agua embalsada

Dique de tierra: se construyen acumulando tierra alrededor de un muro de cemento, generalmente se construyen como obras de contención en recursos de gran contención y con alturas no superiores de 20 a 30 m. Partes:

1. Revestimiento de cemento
2. Base para impedir la infiltración de agua debajo del dique
3. Obra de cemento
4. Tierra

Diques de bloques de concreto: se construyen de bloques de cemento. Partes:

1. Revestimiento de concreto
2. Base para impedir infiltración de agua debajo del dique
3. Bloques de concreto

Factores que influyen sobre la localización del eje de una presa: las condiciones geológicas, el conocimiento de la mecánica de los suelos, las rocas de los suelos y las técnicas de cimentación.