Matheo Javier Paredes Chasi 01/06/2023 Ingeniería Mecánica Funcionamiento De Una Micro Central De Generación Hidroeléctrica Objetivos: Analizar el funcionamiento de una micro-central de generación hidroeléctrica, para identificar las formas de aprovechamiento de la ley de conservación de la energía, que en ella se aplican. Determinar las características que debe tener una turbina, para que sea considerada como parte de una micro-central de generación hidroeléctrica. Desarrollo: Una central de generación hidroeléctrica, es una planta que aprovecha la energía almacenada en el agua que fluye generalmente por ríos. El objetivo final de estas centrales es generar energía eléctrica para el uso doméstico e industrial. Para que se pueda obtener la energía eléctrica, esta sufre algunas transformaciones. En un principio, se aprovecha la diferencia de alturas del caudal de agua, para convertir toda la energía cinética acumulada y la energía potencial del agua, en energía mecánica para el movimiento de una turbina. Finalmente, mediante el movimiento de la turbina se activa un generador que convierte la energía mecánica en eléctrica. [1] Una micro-central hidroeléctrica, se rige bajo la misma lógica, pero la diferencia es que la capacidad de generación de energía eléctrica, está enfocada en satisfacer la demanda de consumo de familias típicas o pequeñas empresas, donde generalmente existe un requerimiento de entre 0.5 kW y 100 kW, a diferencia de las grandes centrales, que producen entre 5 MW y 50 MW. Por lo tanto, como las exigencias en una micro-central son menores, el capital invertido también será menor, e incluso existe la posibilidad de crear sistemas portátiles. [2] Las turbinas que pueden ser empleadas para el funcionamiento de micro-centrales de generación hidroeléctricas, tienen un extenso catálogo con diferentes tipos. Sin embargo, existen parámetros muy importantes, que son indispensables de considerar para el diseño de las mismas. [3] Las turbinas más comunes son la turbina Pelton, Kaplan, Francis y turbina de flujo cruzado, y la aplicación de cada una de ellas dependerá de la magnitud de la diferencia de alturas que se tenga en el flujo de agua. [3] Una turbina Pelton se utiliza cuando la diferencia de alturas del caudal es grande. Las características principales son que el caudal de cada boquilla está en función del diámetro medio del impulsor y el diámetro medio del chorro. Además, estos diámetros están en función de la altura de caída de agua, y de la velocidad del impulsor. [3] Una turbina de flujo cruzado se utiliza cuando existen variaciones grandes en el flujo de agua. Las características principales son que el agua debe pasar dos veces por los álabes del impulsor, Además, el flujo de agua que pasa por la turbina se calcula en función del diámetro de la rueda de turbina, el ancho de los circuitos de la turbina, la altura de la caída de agua, y el ángulo de caída del agua. [3] Matheo Javier Paredes Chasi 01/06/2023 Ingeniería Mecánica Una turbina Francis se utiliza cuando hay grandes variaciones en el caudal, y en esta, el agua se dirige hacia el impulsor, desde una entrada circular. El impulsor gira junto al eje principal, y a este se le acoplan unas palas directoras. La selección de una turbina Francis, depende de la velocidad específica a la que gira. [3] Finalmente, una turbina Kaplan, se utiliza cuando hay pequeñas variaciones en la altura del caudal, pues ahí refleja una mayor eficiencia. El agua debe fluir radialmente por el lugar de entrada, y por el impulsor, razón por la cual, este debe ir unido a la carcasa. [3] Conclusiones: El principio que rige el funcionamiento de una turbina para una micro-central hidroeléctrica, es la conservación de la energía, pues sin estos fundamentos, la transformación de energía potencial en eléctrica no sería posible. Esta conversión, se realiza con la ayuda de algunos dispositivos mecánicos, que son indispensables que intervengan, como una turbina para convertir la energía cinética y potencial del agua, en energía mecánica; y un generador, que transforma la energía mecánica en eléctrica. Las características que deben tener las turbinas, para que puedan ser consideradas en una micro-central de generación hidroeléctrica, dependen de la función que esta vaya a tener, pues hay que considerar ciertos parámetros principales antes de la selección, como la variación de la altura del caudal de agua, la variación del flujo del agua, o la disposición del espacio donde vaya a ser colocada. Y en función de esa caracterización, se podría elegir entre las turbinas más conocidas en el mercado, como la Pelton, Francis, Kapla, o de Flujo cruzado. Referencias: [1] A. Castro, «IDAE,» Octubre 2006. [En línea]. Available: https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_2.1.7_Minicentrales_hidroelectricas_12 5f6cd9.pdf. [Último acceso: 1 Junio 2023]. [2] W. Schleicher, H. Ma, J. Riglin, Z. Kraybill, W. Wei, R. Klein y A. Oztekin, «ResearchGate,» 27 Enero 2014. [En línea]. Available: https://www.researchgate.net/publication/261596975_Characteristics_of_a_microhydro_turbine. [Último acceso: 1 Junio 2023]. [3] M. Prodanovic, A. Miltenovic y M. Nikodijevic, «Iopscience,» 2019. [En línea]. Available: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/659/1/012046/pdf. [Último acceso: 1 Junio 2023].
