Fundamentos de Ingeniería Hidráulica: Tipos de Centrales, Turbinas y Sistemas de Riego Eficiente

Tipología de Centrales Hidráulicas

Las centrales hidráulicas se clasifican según su ubicación y diseño:

• Centrales Exteriores: Incluyen presa-central, centrales de pie de presa y centrales separadas de la presa.
• Centrales Subterráneas
• Centrales en Pozo
• Contraembalses

Turbinas Hidráulicas: Definición y Funcionamiento

Las turbinas son ruedas hidráulicas que giran a una velocidad constante, accionadas por la energía potencial de un desnivel de una corriente de agua. Transmiten la energía mecánica obtenida a un eje de giro para su utilización por un equipo consumidor.

Clasificación por Principio de Funcionamiento

• Turbinas de Acción: El agua se utiliza en forma de chorro a la presión atmosférica. Para ello, previamente se transforma toda la energía potencial del agua en energía cinética (ejemplo: Turbinas Pelton).
• Turbinas de Reacción: El agua se utiliza a una presión superior a la atmosférica, por lo que solo una parte de su energía es cinética.

Tipos Específicos de Turbinas de Reacción

• Turbinas Francis (TF): El agua llega al rodete desde su periferia y sale axialmente, describiendo las partículas trayectorias helicoidales inscritas en superficies cónicas. El rodete de estas turbinas está integrado por 11 a 19 álabes fijos entre dos superficies de revolución que guían el agua.
• Turbinas Kaplan (TK): El agua llega al rodete y se descarga axialmente, siguiendo trayectorias con la forma de hélices cilíndricas. El rodete de estas turbinas tiene la forma de hélice de barco con 3 a 8 palas, careciendo de superficies de guía. Las palas pueden ser fijas u orientables.
• Turbinas Deriaz (TD): Se utilizan para mejorar el rendimiento de las TF con una acusada variación de salto. Es un tipo intermedio entre las TF y las TK, donde el rodete tiene palas orientables y el flujo es diagonal.

Componentes de las Turbinas

Partes Móviles

• En turbinas de reacción: Eje, rodete, distribuidor.
• En turbinas de acción: Eje, rodete, deflector, inyectores.

Partes Fijas

• Tapa de la turbina.
• Tubo de aspiración.
• En turbinas de reacción: Cámara espiral y antedistribuidor.
• En turbinas de acción: Carcasa, foso de la turbina, conducto distribuidor.

Sistemas y Técnicas de Riego

Ramal de Riego

Consiste en una tubería de diámetro uniforme que presenta una serie de elementos emisores que disponen de uno o más orificios o boquillas que descargan a la atmósfera.

Riego por Aspersión

Aplica el agua sobre la superficie a regar mediante un elemento rociador, siendo el más frecuente el aspersor, que es una pieza rotatoria con una o más boquillas. La energía de presión del agua de las tuberías se transforma en energía cinética.

• La rotación del aspersor se logra por impacto o impulso del agua sobre la pieza móvil.
• Otra variante consiste en un difusor fijo que se instala sobre la tubería, dispersando el agua de forma continua sobre toda el área mojada.
• La aplicación del riego por aspersión puede pretender que la superficie del suelo sea mojada en su totalidad. Para ello, es necesario conseguir una lámina de riego uniforme, siendo indispensable un margen de solapamiento del área mojada.

Configuraciones más Empleadas

• Configuración en marco.
• Configuración en tresbolillo.

Riego Localizado

En este caso, solo se humedece una fracción de la superficie del suelo (microaspersión o riego por goteo). Toda la energía de presión se disipa en la boquilla. La energía cinética en la descarga resulta despreciable y la aplicación es muy lenta.

Clasificación del Riego Localizado

• Riego de alta frecuencia por microaspersión.
• Riego de baja frecuencia por goteo.
• Riego por exudación.

Detalles Técnicos

• Microaspersión: La presión a la que trabajan los microaspersores se encuentra entre las 2 y 4 atmósferas (atm), y la velocidad media del agua está en el rango de los 0.8 m/s. Se emplea frecuentemente en aplicaciones de climatización.
• Riego por Goteo: Se puede clasificar en una serie de subtipos:
  • Goteos interlínea.
  • Goteos integrados.
  • Goteos insertados o sobrelínea.