Clasificación de centrales según la capacidad de generación

Clasificación de centrales según la capacidad de generación

La Organización de las naciones unidas para el desarrollo industrial (Onudi 2002), en un Análisis de la energía hidroeléctrica a pequeña escala explica que no hay un consenso universal sobre la definición de energía hidroeléctrica a pequeña escala.

Una definición comúnmente aceptada es que se trata de una planta hidroeléctrica con capacidad de hasta 10 MW. En la parte inferior de la clasificación de la energía hidroeléctrica a pequeña escala, las definiciones se subdividen en mini hidráulicas para menos de 500 kW, 21 micro hidráulicas para menos de 100 kW y pico hidráulicas para 10 kW o menos (Huaman, 2009).[pic 1]

Turbinas

Etimológicamente el termino turbina, deriva del término latino turbo, que puede traducirse como remolino, haciendo referencia al movimiento rápido de una masa de aire, agua, polvo o humo que gira o tiene un movimiento circular como trayecto. De este modo se puede decir que la turbina es una maquina giratoria impulsada por el paso de un fluido a través de él. (Palaez, 2012). Entonces podemos definir a las turbinas como máquinas rotativas que aprovechan el cambio de energía cinética y potencial del cauce de una fuente de agua el cual es transformado en energía mecánica por medio del rodete de una turbina, que transfiere la potencia a un generador eléctrico que brinda como resultado final la energía eléctrica. (SOLANO & BOLIVAR, 2015)

En el diseño de pico turbinas hidráulicas debe plantearse como meta principal lograr un elevado rendimiento en la conversión de la energía hidráulica disponible en el salto, con mínimos costos de fabricación, maximizando la energía obtenible del salto (Salas & Villalta, 2017). Para ello debe utilizarse una máquina de la potencia y del tipo constructivo adecuados, tal que permita el mayor rendimiento  de acuerdo al sitio de emplazamiento.

Las turbinas más utilizadas son la Francis, Kaplan y pelton. También existen las turbinas tubulares, de bulbo y de pozo para cargas reducidas y grandes caudales. Las turbinas pueden clasificarse de acuerdo al ataque del agua al rotor, las radiales (Francis), axiales (Kaplan) y tangenciales (Pelton). También se pueden clasificar de acuerdo al tipo de aprovechamiento energético: Si la turbina aprovecha solamente la energía cinética del agua, se denomina de impulso (Pelton, Turgo y Michell-Banki), cuando utilizan la energía estática del agua se denomina de reacción (Francis, Kaplan y turbinas axiales). A continuación se hace una pequeña descripción de estas turbinas. (Reyna, 2017)

Mini turbinas Pelton

Son turbinas de acción donde uno o más chorros inciden en una rueda que posee en su periferia un gran número de álabes La turbina Pelton es un tipo de turbina de impulso y es la más eficiente en aplicaciones donde se cuenta con un gran desnivel de agua. Este tipo de turbinas permiten una gran flexibilidad de funcionamiento, al ser capaz de turbinar hasta el 10% de su caudal nominal y sus rendimientos llegan a ser superiores al 90%, además, su instalación puede ser tanto con eje horizontal, incluyendo 1 ó 2 inyectores, como con eje vertical, permitiendo de 3 a 6 inyectores. (SOLANO & BOLIVAR, 2015)

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Turbinas de flujo cruzado

Para una amplia gama de caudales entre 20 l/s y 100 l/s y alturas entre 1 y 200 metros. El agua entra en la turbina, dirigida por uno o más paletas de guía. El Flujo sale y cruza el centro de la turbina. Su eficiencia es menor que las turbinas convencionales, pero responde a una amplia gama de caudales y de alturas

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Turbina Turgo

La turbina Turgo es una turbina de impulso diseñada para saltos de desnivel medio. Fue desarrollada por la compañía Gilkes en 1919 a partir de una modificación de la turbina Pelton. Se recomienda para sitios con importantes variaciones de flujo de agua y aguas turbias

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Mini turbinas Francis

Son turbinas de reacción válida para centrales de tamaño medio, con potencia aproximada de 100 kW. La ventaja de esta máquina consiste en el aprovechamiento de todo el salto disponible, hasta el canal de desagüe. Las turbinas Francis, gracias a su gran rango de alturas y caudales, y siendo capaz de operar con rendimientos superiores al 90%, se han convertido en las turbinas de mayor aplicación en el mundo. La construcción es compleja lo que hace problemática la instalación de estas turbinas en las centrales pequeñas.

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Kaplan y turbinas de hélice

Son turbinas de reacción de flujo axial. Se emplean en saltos de pequeña altura. Las palas o álabes de la turbina son impulsadas por agua a alta presión liberada por una compuerta. Las turbinas de hélice se caracterizan porque tanto los álabes del rodete como los del distribuidor son fijos. Sólo se utilizan cuando el caudal y el salto son prácticamente constantes. La gama de funcionamiento es muy amplia siendo capaz de turbinar hasta el 25% del caudal nominal de la turbina y al igual que las turbinas Pelton disponen de un rendimiento superior al 90%.

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