Partes de un generador hidroelectrico

Partes y funciones de las centrales hidroeléctricas

En la central, el agua fluye por una tubería -también conocida como tubería forzada- y hace girar las palas de una turbina que, a su vez, hace girar un generador que, en última instancia, produce electricidad. La mayoría de las centrales hidroeléctricas convencionales funcionan de este modo, incluidos los sistemas de pasada y los de acumulación por bombeo.

En 2015, Sarah Moore viajó a una comunidad rural boliviana para instalar duchas y letrinas alimentadas por energía solar. Ahora, como becaria 2021 de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia y la Tecnología, trabaja en los sistemas de abastecimiento de agua de otras comunidades.

Desde que ganaron el premio Furthering Advancements to Shorten Time Commissioning for Pumped Storage Hydropower en 2019, tres equipos continuaron las pruebas, completaron nuevos análisis e identificaron posibles emplazamientos para sus tecnologías.

El 1 de diciembre de 2022, WPTO organizará un seminario web para explorar los temas de energía hidráulica en la Fase Uno del Programa de Investigación de Innovación de Pequeñas Empresas y Transferencia de Tecnología de Pequeñas Empresas del Año Fiscal 2023. Los ponentes debatirán estos temas y responderán a preguntas.

Función del generador en una central hidroeléctrica

Cuando se ve pasar un río, es difícil imaginar la fuerza que transporta. Si alguna vez ha practicado rafting en aguas bravas, habrá sentido una pequeña parte de la fuerza del río. Los rápidos se crean cuando un río, que lleva una gran cantidad de agua cuesta abajo, se embotella a través de un estrecho paso. Cuando el río se ve obligado a pasar por esta abertura, su caudal se acelera. Las inundaciones son otro ejemplo de la fuerza que puede tener un enorme volumen de agua.

Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía del agua y utilizan una mecánica sencilla para convertir esa energía en electricidad. En realidad, las centrales hidroeléctricas se basan en un concepto bastante simple: el agua que fluye a través de una presa hace girar una turbina, que a su vez hace girar un generador.

El agua del embalse se considera energía almacenada. Cuando se abren las compuertas, el agua que fluye por la tubería forzada se convierte en energía cinética porque está en movimiento. La cantidad de electricidad que se genera viene determinada por varios factores. Dos de ellos son el caudal de agua y la altura hidráulica. La altura se refiere a la distancia entre la superficie del agua y las turbinas. A medida que aumentan la altura y el caudal, también lo hace la electricidad generada. La altura suele depender de la cantidad de agua del embalse.

Partes de una turbina hidráulica

Una central hidroeléctrica se compone de muchos equipos, pero sólo uno, el generador, produce electricidad. Para garantizar la producción, el generador debe ser accionado por una turbina que gira impulsada por el agua. La electricidad producida por el generador es elevada a tensiones muy altas por un transformador y luego viaja por las líneas eléctricas.

La sección principal de la turbina es el rodete, que empieza a girar cuando el agua golpea los álabes. La turbina hidráulica utiliza la energía del agua en movimiento y bajo presión para crear energía mecánica. La turbina está conectada directamente al generador mediante un eje metálico que transmite su movimiento de rotación. El caudal de agua y la altura de elevación determinan el tipo de turbina que hay que instalar en la central generadora. En Quebec, la turbina más utilizada es la turbina Francis, más adecuada para cambios de altura medios a altos y grandes volúmenes de agua. También se utilizan turbinas de hélice para saltos bajos, así como variaciones de estas turbinas (Kaplan) con álabes que pueden ajustarse en función del caudal disponible.

Microturbina hidráulica

La función de la turbina es transformar la energía del agua, el vapor o el viento en energía mecánica que hará girar el generador. El generador transforma la energía mecánica en electricidad. En las centrales hidroeléctricas, esta combinación de generador y turbina se denomina unidad generadora.

En esta unidad generadora, el agua fluye a través de la tubería forzada y entra en la caja de la turbina. Hace girar los álabes de la turbina y, a continuación, es arrastrada hacia el eje de la turbina para salir por el tubo de tiro inferior. La energía mecánica producida por la tremenda fuerza que ejerce el agua sobre la turbina se transmite al generador, que la convierte en energía eléctrica.

El generador está conectado al eje de transmisión de la turbina. Tiene una parte móvil, el rotor, y una parte fija, el estator. La superficie exterior del rotor está cubierta de electroimanes. La superficie interior del estator, o pared cilíndrica, está formada por bobinados de cobre. Cuando el rotor gira dentro del estator, los electrones de los bobinados de cobre “vibran”. Su movimiento genera una corriente eléctrica, similar a la creada por Michael Faraday en su experimento de 1831 sobre la inducción electromagnética, pero a una escala mucho mayor.