Clasificación y Funcionamiento de Turbinas Hidráulicas en Centrales Eléctricas

Turbinas de Flujo Cruzado

Estas turbinas operan en saltos de entre 1 y 200 metros con un rendimiento máximo del 87%. El agua entra en la turbina a través de un distribuidor y pasa por la primera etapa de álabes del rodete; funciona casi completamente sumergida. Después, el flujo cambia de sentido y da lugar a una serie de choques que son la causa de su bajo rendimiento nominal.

Turbinas de Reacción

En este tipo de turbinas, la presión actúa directamente sobre los álabes del rodete. Al estar el rodete sumergido y sometido a la presión del agua, la carcasa debe ser lo suficientemente robusta para resistir.

Características principales:

• Efecto conjunto de velocidad y presión.
• El sentido del chorro y el giro del rodete no coinciden.
• Mayor presión del agua a la entrada que a la salida.
• Rodete inundado.

Turbina Francis

Se utiliza en una gran variedad de saltos y caudales. El agua a presión va a la cámara espiral en forma de caracol y se reparte el caudal por toda la periferia del rodete. Los álabes fijos canalizan las líneas de flujo del agua, mientras que el distribuidor regula el caudal sin que el agua sufra desviaciones bruscas o contracciones. Tiene un rendimiento elevado incluso con cargas reducidas.

Parte de la energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética, la cual aumenta al pasar por las palas fijas del antedistribuidor y por las palas móviles del distribuidor, provocando el giro del rodete.

Elementos de la turbina Francis:

• Cámara espiral en forma de caracol.
• Antedistribuidor de álabes fijos.
• Anillo distribuidor de álabes móviles.
• Giro alrededor de un eje paralelo al eje de la máquina con movimiento de cierre solidario.

Turbina Kaplan

Son turbinas de reacción de flujo axial. Los álabes son regulables, mientras que los de los distribuidores pueden ser fijos o regulables.

Centrales Hidroeléctricas: Ventajas e Inconvenientes

Ventajas:

• Energía renovable.
• Menor contaminación.
• No generan calor.
• Rendimiento del 80-90%.
• Bajo coste del combustible.
• Conexión y desconexión rápidas (5 minutos).
• Suministro en horas punta de demanda.

Inconvenientes:

• Fuerte inversión y gran tiempo de construcción.
• Inundación de grandes superficies geográficas.
• Dependencia de las lluvias.
• Dependencia de la operación de centrales aguas arriba.

Clasificación de Centrales y Potencias

Tipos según potencia:

• Minicentrales: Menos de 10 MW.
• Grandes centrales: Más de 10 MW.

Tipos según el aprovechamiento del agua:

• Agua embalsada: Almacenan agua y regulan los caudales de salida para usarlos cuando sea necesario (centrales medianas o grandes).
• A filo de agua: Captan parte del caudal del río, lo conducen a la central y lo devuelven a su cauce (centrales medianas o pequeñas).

Escalas de Potencia:

• Nano-hidro: Hasta 1 kW.
• Micro-hidro: De 1 a 100 kW.
• Mini-hidro: De 100 a 1000 kW.
• Pequeña central: De 1 a 5 MW.

Ventajas de las microinstalaciones:

• Aprovechan al máximo los recursos hídricos disponibles y su central es muy sencilla.
• Necesitan un limitado recurso hídrico para producir energía eléctrica.
• Producen energía eléctrica cerca del usuario.
• Ocupan poco espacio y son fáciles de transportar.