Planificación de su Propio Sistema Hydro
El Cálculo de la Energía Hidráulica Disponible
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Como hemos demostrado, un sistema hidráulico es a la vez simple y complejo. Los conceptos detrás de la energía hidráulica son simples: todo se reduce a la altura de la caída y el caudal. Pero un buen diseño requiere conocimientos avanzados de ingeniería y la operación confiable requiere de una cuidadosa construcción con componentes de alta calidad.
Qué hace que un sistema de turbina sea de Alta Calidad?
Pensar en un sistema de turbina en términos de eficiencia y fiabilidad, solo se da en un mundo perfecto, donde la eficiencia sería de un 100%. Toda la energía dentro del agua se transforma en el eje giratorio. No habría ninguna turbulencia de aire o del agua, y no habría resistencia ni perdida en las tuberías ni en los cojinetes. El segundo caso, sería en un sistema perfectamente equilibrado. Los signos de la pérdida de energía (el calor, la vibración y el ruido) estarían ausentes. Por supuesto, la turbina perfecta nunca se rompería o no requeriría de mantenimiento.
Componentes de calidad y mecanizado cuidadoso hacer una gran diferencia en el rendimiento de la turbina y la fiabilidad.
Es evidente que no existe un sistema perfecto de generación hidráulica ya que cualquier turbina de cualquier tipo o fabricación, nunca alcanzará ese grado de perfección. Pero es bueno tener estos objetivos en mente, porque la eficiencia y la fiabilidad se traducen en más potencia y en un menor costo por vatio. Éstas son sólo algunas de las cosas a considerar cuando se da la selección de un sistema hidráulico y de turbina.
Impulsor de Turbina
El impulsor es el corazón de la turbina. Aquí es donde la energía del agua se transforma en la fuerza de rotación que acciona el generador. Independientemente del tipo de turbina, sus alabes ó paletas ó también llamadas cuchillas, son responsables de la mayor captura de energía a través de la fuerza del agua.
La curvatura de cada superficie, frontal y trasera, determina cómo el agua será empujar su camino alrededor hasta que se cae.
Componentes de alta calidad y un mecanizado cuidadoso, pueden hacer una gran diferencia en el rendimiento de la turbina y su fiabilidad.
Mira para impulsores de todos de metal con superficies lisas y pulidas para eliminar el agua y la turbulencia del aire. De una sola pieza impulsores son normalmente más eficaz que los impulsores que están atornillados juntos. Impulsores de bronce de manganeso funciona bien para sistemas pequeños con agua limpia y caida hasta unos 500 pies. Alta resistencia a la tracción impulsores de acero inoxidable son excelentes para sistemas más grandes o condiciones abrasivas del agua. Todos los impulsores deben ser cuidadosamente equilibrados para minimizar la vibración, un problema que no sólo afecta a la eficiencia, pero también puede causar daño en el tiempo.
Carcasa de la Turbina
La carcasa de la turbina debe estar siempre bien integrada y a la vez ser robusta, ya que ésta gestiona las fuerzas del agua de entrada, así como también la potencia en el eje de salida.
Además, su forma y dimensiones tienen un efecto significativo en la eficiencia.
Por ejemplo, considere una turbina del tipo Pelton, como es una turbina de impulso, la cual es impulsada (valga la redundancia) por uno o más chorros de agua, y que gira sobre su eje sin mayor resistencia. Esto significa que tanto las fuerzas hidrodinámicas como las aerodinámicas, deben ser consideradas en el diseño de la carcasa.
Se deben minimizar las resistencias de las salpicaduras y de la pulverización, y tampoco debe causar problemas las llamadas aguas de escape ó aguas en la cola, sin embargo, también deben de ser de un tamaño y forma adecuados para minimizar las pérdidas debidas a las turbulencias del aire.
Del mismo modo, los alabes en los diseños de alto caudal, como los de caudal cruzado y turbinas del tipo Francis, deben ser precisamente diseñados para encauzar fácilmente grandes volúmenes de agua a través de la turbina sin causar bolsas de aire que generan turbulencia.
Busque una carcasa sin problemas de soldadura, la cual haya sido cuidadosamente estudiada y diseñada para el corredor o cuerpo de la turbina. Tenga en cuenta que tanto las fuerzas del agua y como el corredor o cuerpo de la turbina, estarán produciendo un torque considerable, por lo que el material de la caja y todos sus accesorios deben ser de alta resistencia. Las superficies de contacto, tales como las bridas y las tapas de acceso, debe poseer una mecanización fina, pulida y libre de fugas. Dado que el agua favorece la oxidación y la corrosión, asegúrese de que todas las superficies vulnerables estén protegidas con una capa de polvo de alta calidad o con pintura epóxica. Además todos los pernos deben ser de acero inoxidable.
Otras Consideraciones para una Turbina
Todas las superficies que llevan agua pueden afectar la eficiencia del sistema, desde la bocatoma de su tubería, la canaleta que lleva las aguas de cola, hasta la forma de desagüe de las aguas de su casa de máquinas. Siempre se debe de buscar superficies lisas y pulidas, sin curvas pronunciadas, con inyectores y paletas de control de caudal, los cuales deben ser finamente mecanizados, para evitar así, ondulaciones apreciables o poros.
La eficiencia es importante, pero también lo son la durabilidad y la fiabilidad. Su proyecto hidroeléctrico debe entregar energía limpia sin interrupción. La calidad de los componentes - y su instalación - pueden hacer una gran diferencia en la vida útil de su equipo.
Siempre busque un trabajo meticuloso en el diseño y construcción de los sistemas de sellado, de el material utilizado en el eje y su mecanizado, y en todos los componentes relacionados. Preste especial atención a la selección y montaje de los rodamientos, ya que deben girar suavemente, sin ruidos ni resistencia.
Su Proveedor de Turbina
En lo que respecta a los proveedores, no hay sustituto para la experiencia. Aunque los principios de energía hidráulica se pueden aprender internamente, es la experiencia en el mundo real, la que enseña tanto en los aspectos más destacados y como en las dificultades mínimas, como podría ser el desviar el agua de un arroyo, la presurización, y la forma de direccionamiento del caudal hacia la turbina. Un proveedor de turbinas, con muchos años de experiencia en campo, será de gran valor para usted, ya que puede utilizar toda esa experiencia en su diseño y la construcción de su sistema hidráulico.
Busque un proveedor con experiencia que se especialice en el tamaño y el tipo de sistema hidráulico que usted tiene la intención de comprar o construir. Un buen proveedor trabajará con usted lado a lado, a partir de las mediciones de altura y caudal, le ayudará a determinar el tamaño de la tubería adecuada, también a determinar la Caída Neta de su proyecto, el Caudal de Diseño, las especificaciones de la turbina, el sistema de transmisión, el mejor generador y el adecuado Sistema de Gestión de Carga.
Usted debe poder contar con su proveedor para que él le haga sugerencias para que le apoye en la optimización de la eficiencia y la fiabilidad, incluidos sus efectos sobre el costo versus rendimiento.
Un proveedor de turbinas “bueno” debe ser su socio, y debe poseer un interés personal y genuino en el éxito de su proyecto. Después de todo, un cliente satisfecho es muy bueno para referencias y futuros los negocios.