MICROCENTRALES HIDROELÉCTRICAS

CRITERIOS DE SELECCIÓN Y DISEÑO

Por "Microcentral Hidroeléctrica (MH) vamos a identificar a una instalación hidroelectromecánica destinada a la producción de energía hidroeléctrica en pequeña escala.

CLASE RANGO DE POTENCIA

Pico hidro hasta 10 kW

Micro hidro

10 a 100kW

Mini hidro 100 kW a 1MW

Pequeña hidro

1 MW a 10 MW

Media hidro

10 MW a 100 MW

Gran hidro

por encima de 100MW

La importancia práctica fundamental de esta división, desde el punto de vista de las MH, radica en la posibilidad del desarrollo del proyecto con un equipo técnico reducido y con medios acordes a las posibilidades locales.

Una MH se caracteriza por el empleo de criterios de diseño simple, utilización máxima de elementos locales y operación con poco personal.

Una MH no necesita personal de alta calificación ni tampoco de atención permanente.

Desde el punto de vista del salto utilizado se diferencian MH de bajo, medio

y elevado salto, aproximadamente según la siguiente división:

ELEMENTOS DE UN MC

MEDICION DEL CAUDAL

MEDICION DEL SALTO

CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.

ALTURA DEL SALTO

SALTO

HbHuHn

HpCanal Tubería forzada

Central

Hb: SALTO BRUTO

Hu: SALTO ÚTIL

Hn: SALTO NETO

Hp: SALTO PÉRDIDAS

CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.

CAUDAL. Interesa conocer el régimen de caudales preferiblemente representado por

la curva de caudales clasificados (CCC) obtenida de los datos procedentes de la estación de aforos o de los estudios hidrológicos, previos a la elección de la turbina. Esto no va a ser posible en la mayoría de los casos.

No todo el caudal representado en una CCC puede utilizarse para producir energía eléctrica. En primer lugar hay que descartar el caudal ecológico. En segundo lugar, cada tipo de turbina solo puede trabajar con caudales comprendidos entre el nominal (para el que el rendimiento es máximo) y el mínimo técnico por debajo del cual no es estable.

Un caudal y una altura de salto definen un punto en el plano. La figura de representación Q vs H se ha elaborado integrando los datos de varios fabricantes, y muestra las envolventes operacionales de los tipos de turbina mas utilizados.

CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.

CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.VELOCIDAD ESPECÍFICA

Velocidad específica Ns Tipo de Turbina

De 5 a 30 Pelton con un inyector De 30 a 50 Pelton con varios inyectores De 50 a 100 Francis lenta De 100 a 200 Francis normal De 200 a 300 Francis rápida De 300 a 500 Francis doble gemela rápidaMás de 500 Kaplan o hélice

CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.VELOCIDAD ESPECIFICA.

CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.

VELOCIDAD DE ROTACION.

La velocidad de rotación de una turbina es función de su velocidad específica, de su potencia y de la altura del aprovechamiento. En los pequeños aprovechamientos suelen emplearse generadores standard, por lo que hay que seleccionar la turbina de forma que, bien sea acoplada directamente o a través de un multiplicador,se alcance una velocidad de sincronismo.

TURBINAS DE ACCION

TURBINAS DE REACCION

ELECCIÓN DE LA TURBINA HIDRÁULICACRITERIOS DE SELECCION Facilidad constructiva: que se pueda fabricar la zona en la que se pretende desarrollar la

implantación de la microcentral. Con ello se fomenta la implicación de la comunidad en el proyecto y es una experiencia apropiada para futuros proyectos o para la reparación de futuras averías.

Rendimiento estable: que varíe en una mínima cantidad con los cambios de caudal. se puede asociar con el hecho de que la curva de rendimiento sea lo más plana posible.

Rango de operación: Es importante que se puedan diseñar saltos de altura considerable y caudal pequeño, o, de saltos pequeños con un caudal mayor, o bien poder optar por una situación intermedia. Con ello, una vez estimada la potencia demandada por los beneficiarios, se tendrá más libertad en la decisión final de los parámetros del aprovechamiento: Q y H.

Robustez: Poco sensible al paso de arena, hierbas y otros posibles objetos, debido a que por la necesidad de diseñar una instalación sencilla no existirán equipos que limpien el caudal de forma exhaustiva. Así mismo no se instalarán sistemas automáticos de limpieza de rejillas.

Velocidad de embalamiento: es interesante que la velocidad que sufre el grupo al desconectar la carga sea lo menor posible con el fin de que las posibilidades de dañar el equipo desciendan.

VENTAJAS DE UN TURBINA DE FLUJO CRUZADO

Facilidad constructiva Rendimiento estable Rango de operación: el rango de caudales y alturas es

amplio, y permite llegar hasta los 500 Kw. Robustez: no le afecta al funcionamiento la entrada de

hierba, lodo,etc, y además es expulsado por la propia fuerza centrifuga.

Velocidad de embalamiento: su velocidad de embalamiento es 1,8 veces la velocidad nominal.

No existen problemas de cavitación.

Aplicaciones.

Producción de energía eléctrica en pequeña escala, o mover otras máquinas.

El campo de aplicación cubre un sector de la demanda que dejan libres otras máquinas. Ns=(18-60) Nq=(51-175)

Partes de una turbina MB.

Rodete de una turbina MB

TURBINA DE FLUJO CRUZADO

Diseño con Admisión Parcial.

Inyector.