MICROCENTRALES HIDROELÉCTRICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN Y DISEÑO.
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MICROCENTRALES HIDROELÉCTRICAS
CRITERIOS DE SELECCIÓN Y DISEÑO
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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
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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.
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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:
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ELEMENTOS DE UN MC
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MEDICION DEL CAUDAL
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MEDICION DEL SALTO
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CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.
ALTURA DEL SALTO
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SALTO
HbHuHn
HpCanal Tubería forzada
Central
Hb: SALTO BRUTO
Hu: SALTO ÚTIL
Hn: SALTO NETO
Hp: SALTO PÉRDIDAS
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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.
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CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.
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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
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CARACTERÍSTICAS DE APROVECHAMIENTO.VELOCIDAD ESPECIFICA.
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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.
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TURBINAS DE ACCION
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TURBINAS DE REACCION
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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.
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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.
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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)
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Partes de una turbina MB.
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Rodete de una turbina MB
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TURBINA DE FLUJO CRUZADO
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Diseño con Admisión Parcial.
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Inyector.
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