Equipo electromecánico - Perla Azucena Soler

Vista previa del material en texto

1.4 Equipo electromecánico
1.4.1 Composición
Existen las siguientes posibilidades de elección del equipo a instalar en una central de bombeo: grupos cuaternarios, temarios y binarios.
Grupos cuaternarios-. Están constituidos por cuatro máquinas: alternador , turbina, motor y bomba . Es una opción cara que sólo se deberá adoptar en casos excepcionales.
Grupos ternarios: Están constituidos por tres máquinas :alternador-motor, turbina y bomba. En este caso la máquina eléctrica es única y funciona tanto como motor como generador. Sin embargo existen dos máquinas hidráulicas distintas, una turbina y una bomba.
La disposición de los grupos ternarios puede ser de eje vertical u horizontal. Cuando los grupos son de eje vertical el alternador se sitúa en la parte superior para protegerlo contra fugas de agua, la turbina se ubica en la posición intermedia y la bomba en la parte inferior (figura 5.5.1) para disminuir el fenómeno de cavitación que se presenta con mayor intensidad en las bombas que en las turbinas. Este efecto se puede paliar manteniendo una cierta presión estática en dicha zona, lo que se consigue situando la bomba a una cota que esté por debajo de la del nivel del embalse inferior.
Fig. 5.5.1 Grupo de bombeo temario de eje vertical.
© Los autores, 2000; © Edicions UPC, 2000.
http://fiee.zoomblog.com
120
Centrales eléctricas
Generalmente, los grupos ternarios verticales disponen de un embrague o acoplamiento mecánico entre la turbina y la bomba con el fin de reducir las pérdidas por rozamiento y ventilación en el rodete de ésta última cuando el grupo funciona como generador. Cuando el grupo funciona como bomba, el motor síncrono arrastra también la turbina por lo que es necesario desanegar el rodete superior mediante inyección de aire comprimido.
En los grupos de eje horizontal, el altemador-motor se sitúa en la parte central pudiendo instalarse un embrague a cada lado del mismo, con la misión antes indicada. Además, en este caso se instala una pequeña turbina Pelton de lanzamiento cuyo objeto es llevar al rotor a la velocidad de sincronismo, ya que el par de arranque del motor síncrono es nulo (figura 5.5.2).
Acoplamiento
y turbina de
lanzamiento
Alternador
piloto
Alternador- -r...
Ftg. 5.5.2 Grupo temario de eje horizontal.
La principal ventaja de los grupos temarios es su gran flexibilidad de funcionamiento y su gran rapidez para efectuar el cambio de turbina a bomba y viceversa, puesto que las dos máquinas hidráulicas son independientes, sus álabes se pueden disponer de forma que el sentido de giro en ambos casos sea el mismo. Sin embargo, los grupos ternarios presentan el inconveniente de que la inversión es más elevada, tanto en equipos (tres máquinas de la misma potencia aproximadamente, frente a dos) como en tuberías, válvulas y accesorios.
Grupos binarios: Están constituidos por dos máquinas: altemador-motor y turbina -bomba. Su disposición suele ser casi siempre de eje vertical con el alternador- motor en la parte superior (figura 5.5.3). En estos grupos para pasar del funcionamiento de turbina a bomba o viceversa hay que invertir el sentido de giro de la máquina eléctrica, operación que se realiza a través de un juego de seccionadores de inversión de la secuencia de fases ubicado en bornes de la máquina síncrona.
© Los autores, 2000; © Edicions UPC, 2000.
http://fiee.zoomblog.com
Centrales hidroeléctricas de acumulación por bombeo	121
Los grupos binarios presentan frente a los grupos temarios las siguientes ventajas:
· menor coste.
· menor longitud.
· menor obra civil.
En el caso frecuente de que la central sea subterránea, el volumen de excavación de la caverna para un grupo binario es notablemente inferior, del orden de los 0,1 - 0,2 m3 / kW frente a 0,2 - 0,3 m3/ kW de un grupo temarios.
Los grupos binarlos presentan frente a los grupos ternarios los siguientes inconvenientes:
· menor rendimiento ( aproximadamente un 4% menor en turbinación).
· peligro de vibraciones.
· doble sentido de giro.
· mayor tiempo de maniobra.
Fig. 5.5.3 Grupo de bombeo binario.
© Los autores, 2000; © Edicions UPC, 2000.
http://fiee.zoomblog.com
122
Centrales eléctricas
5.5.1.1 Velocidad de embalamiento
Es la velocidad máxima que adquiere la turbina en marcha en vacío. Esta velocidad es distinta para cada apertura del distribuidor.
Coeficiente de embalamiento ve:
Es la relación entre la velocidad de embalamiento y la nominal:
En la figura 5.5.1.1.1 se representa el coeficiente de embalamiento en función de la velocidad específica.
Fig. 5.5.1.1.1 Relación entre velocidad específica y el coeficiente de embalamiento para distintos tipos de turbinas (TK=T. Kaplan; TH = T. hélice; TF= T. Francis).
Para las turbinas Pelton la velocidad de embalamiento viene dada por la expresión:
Q
1 rrev
S Tld 1 8