Tecnología de Creación de Centrales Hidroeléctricas

Instalamos nuestras centrales hidroeléctricas en ríos y arroyos, caídas de canales, sistemas de riego y tuberías de agua potable, estaciones de tratamiento de aguas residuales, sistemas de suministro y drenaje de agua en empresas industriales, presas de centrales hidroeléctricas previas.

Fabricamos equipos para pequeña hidroeléctrica, que se dividen en tres tipos:

• Microcentrales hidroeléctricas — potencia de 3 kW a 100 kW
• Minihidroeléctricas* — potencia de 100 kW a 1 MW
• Pequeñas centrales hidroeléctricas* — potencia de 1 MW a 30 MW

*Las Pequeñas Centrales Hidroeléctricas y las Minihidroeléctricas suelen denominarse como MCH.

Etapas de Creación de una Pequeña Central Hidroeléctrica

Para crear una pequeña central hidroeléctrica realizamos un conjunto de trabajos que incluyen las siguientes etapas:

• Inspección del cuerpo de agua para evaluar su potencial energético.
• Justificación de la selección de equipos tecnológicos, ubicación y disposición de las estructuras hidráulicas.
• Preparación de una propuesta técnica para la construcción.
• Realización de estudios de ingeniería (topografía, geología, ecología, meteorología).
• Desarrollo de la documentación del proyecto y de trabajo.
• Obtención de permisos necesarios, evaluación del proyecto.
• Construcción.
• Fabricación, entrega, montaje y puesta en marcha del equipo hidroeléctrico.

La elección de la tecnología y métodos para crear una MCH depende de las condiciones naturales del lugar de construcción y las características del flujo de agua.

Generalmente, las MCH en ríos se crean según un esquema de derivación. El agua del río se toma mediante una toma de agua y se dirige a una tubería que se instala a lo largo del terreno de manera que se obtenga una caída de altura entre el lugar de toma de agua y el extremo de la tubería al que se conecta el generador.

Componentes Principales de una Central Hidroeléctrica

En el proceso de creación de una MCH, diseñamos las estructuras hidráulicas:

• Estructuras de retención de agua (si es necesario) — presas, diques. Obstruyen el flujo de agua total o parcialmente para elevar el nivel y crear presión de agua.
• Estructuras de toma de agua. Sirven para tomar agua del río, así como para la separación de desechos flotantes.
• Estructuras de conducción de agua — canales de derivación, tuberías. Sirven para dirigir el agua hacia los generadores.
• Estructuras de desagüe. Sirven para descargar el exceso de agua, incluidos los caudales de avenidas, en la sección del flujo de agua debajo de la estructura de retención (bajo la presa).
• Edificio de la MCH.
• Hidrogeneradores, que incluyen turbinas hidráulicas, generadores de energía eléctrica y sistemas de control automático.

Determinación de la Potencia de la Central Hidroeléctrica

El cálculo de la potencia de una central hidroeléctrica se basa en dos parámetros:

• Presión — es la diferencia de altura del terreno entre el inicio y el final de la tubería menos las pérdidas que ocurren en la tubería durante el movimiento del agua.
• Caudal — es el volumen de agua por unidad de tiempo que llega a la turbina a través de la tubería.

Para determinar los valores de presión y caudal, se debe realizar una inspección del flujo de agua y llevar a cabo los cálculos. Para determinar el caudal anual promedio se consideran factores estacionales — avenidas, estación seca, temporada de lluvias, entre otros.

Selección de la Turbina Según las Características del Flujo

Los valores de presión y caudal son parámetros clave al elegir el tipo de turbina hidráulica:

• Turbina Pelton (turbina de cucharas). El principio de funcionamiento de esta turbina es que un chorro de agua a alta presión golpea las cucharas fijas en la rueda de trabajo, haciéndola girar. Después de que la energía impulsional del agua se transfiere a la rueda de trabajo, el agua fluye a través de un tubo de descarga a presión atmosférica. La turbina Pelton solo se aplica en presiones muy altas, para las cuales se necesita una gran diferencia de altura. Esta turbina opera con el caudal más bajo entre todos los tipos de turbinas.
• Turbina Kaplan (turbina de hélice). El principio de funcionamiento de esta turbina es que el flujo de agua actúa sobre las palas de la rueda de trabajo (hélice). La rueda de trabajo gira, y este movimiento se transfiere al eje de la turbina hidráulica, que está conectado al generador eléctrico mediante un acoplador. La turbina Kaplan se usa en grandes volúmenes de flujo (alto caudal) y presiones bajas. Generalmente, se aplica en ríos de llanura o canales con pequeñas diferencias de altura.
• Turbina Francis (turbina radial-axial). Ocupa una posición intermedia en términos de presiones usadas entre las turbinas de hélice y las de cucharas, y generalmente se usa en presiones de 30-180 m con caudales de agua medios. La turbina Francis tiene el rango más amplio de condiciones de operación y el mayor rendimiento entre todos los tipos de turbinas.

Para cada combinación específica de caudal de agua y presión, hay un tipo óptimo de turbina. Sin embargo, los rangos de operación de diferentes tipos de turbinas se superponen, por lo que en una misma central hidroeléctrica pueden instalarse turbinas de diferentes tipos.

INSET - Diseño Óptimo de Turbinas

Las turbinas hidráulicas INSET están diseñadas para que el régimen de eficiencia óptima esté distribuido en un rango lo más amplio posible de presiones (línea azul). Este enfoque garantiza el mejor resultado en pequeña hidroeléctrica, ya que los cambios estacionales en el caudal y la presión del agua en pequeños ríos son muy grandes.

Para comparación, la línea roja muestra los parámetros de diseño de turbinas para grandes y medianas centrales hidroeléctricas. Como se puede ver en el gráfico, estas turbinas se diseñan y desarrollan para características específicas y estables del flujo en grandes cuerpos de agua, y la máxima eficiencia se puede lograr solo a una presión específica Hi​.

35 años de experiencia en el diseño, fabricación y operación de turbinas. Las partes en flujo de todas las turbinas están desarrolladas utilizando métodos de modelado matemático.

Sistema de Control Automático

Hemos desarrollado soluciones técnicas originales para sistemas de control automático de pequeñas y microcentrales hidroeléctricas. Los sistemas de control automático de los hidrogeneradores fabricados por INSET no requieren presencia constante del personal de mantenimiento en el sitio, y los hidrogeneradores funcionan de manera confiable en modo automático. El sistema de control se realiza sobre la base de un controlador programable, que permite monitorear los parámetros de funcionamiento del hidrogenerador en la pantalla del computador.

Soluciones Listas de INSET

Basado en nuestra experiencia y más de 400 inspecciones realizadas de pequeños ríos, INSET ha desarrollado líneas de hidrogeneradores de diferentes tipos y potencias que cubren el 96% de las solicitudes de nuestros clientes. Las turbinas, multiplicadores, generadores y otros elementos de los hidrogeneradores se fabrican en serie en fábricas especializadas en San Petersburgo. Todos los productos están certificados.

De este modo, el cliente no necesita solicitar un diseño personalizado del hidrogenerador, lo que permite reducir significativamente el costo final de la pequeña central hidroeléctrica.