Una central hidroeléctrica es una instalación que aprovecha la transición brusca de una masa de agua situada inicialmente en un nivel energético superior, a un nivel con un contenido energético menor. El elemento que transforma parte de la energía del sistema fluido en trabajo mecánico es la turbina, cuyo rodete a su vez al accionar el rotor del generador hace posible la transformación por parte de este de la energía mecánica de rotación en energía eléctrica.
El rendimiento o eficiencia de una turbina se define como el cociente entre la energía producida por la misma y la energía disponible, es por ello que el conocimiento del rendimiento de una central hidroeléctrica, dotada con uno o varios grupos turbina-alternador, se traduce en una mejor explotación de la misma mediante la optimización del aprovechamiento del agua disponible, adicionalmente sirve para realizar un seguimiento del estado de la unidad, cuyo desgaste y deterioro se traduce en una pérdida de rendimiento de la instalación.
El rendimiento de una turbina hidráulica de una central hidroeléctrica puede determinarse por dos métodos:
La diferencia fundamental entre ambas normas es que mientras que el PTC 18 sigue considerando las unidades clásicas referentes a salto bruto, neto, etc; en la IEC 60041 se definen como energías específicas (hidráulica, mecánica, etc.), expresadas en Julios/kilogramo (J.kg-1).
Las razones que justifican la realización de un ensayo de rendimiento son múltiples:
La expresión que define el rendimiento de la turbina, en %, es:
Donde
Pa= potencia en barras del alternador, en kW;
δa= pérdidas del alternador, en kW;
δv= pérdidas en volantes de inercia, en kW;
δc= pérdidas en cojinetes, en kW;
δg= pérdidas en engranajes, en kW.
ρ= densidad del agua, en kgm-3;
g= aceleración local de la gravedad, en ms-2;
Qt= caudal turbinado, en m3s>-1;
Hn= salto neto, en m.
Esto es, la evaluación del rendimiento de una turbina conlleva la determinación de una serie de parámetros, de los cuales el caudal es el más importante, ya que su determinación puede realizarse mediante la aplicación de diferentes métodos de medida; bien absolutos: diagrama tiempo-presión (Gibson), ultrasonidos, molinetes, termodinámico, etc.; bien relativos: índex diferenciales: Winter-Kennedy, Venturi, Peck, etc. La elección del método de medida dependerá básicamente de las características de los pasajes hidráulicos de la instalación, del salto, de la accesibilidad y, por supuesto, de la incertidumbre de medida asumible por el propietario.
Además del rendimiento de la turbina, propiamente dicho, el ensayo de rendimiento permite determinar:
Tanto la IEC 60041 como el PTC 18 establecen que los ensayos de rendimiento de una turbina deben ser realizados por una empresa independiente que garantice la imparcialidad de los resultados obtenidos, evitando la práctica, a veces habitual, de que sea el propio fabricante de la turbina quien realice el ensayo de rendimiento de la misma. El personal de ASIng Servicios de Ingeniería, además de tener una experiencia acumulada de más de veinte años en la realización de ensayos de rendimiento de turbinas en todo tipo de instalaciones, dispone de la instrumentación apropiada en cada caso para la realización de los ensayos según el método de medida adoptado.
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