¿Se produce más corriente si las turbinas giran más rápido?

Las turbinas para generación eléctrica no funcionan como el motor de un vehículo, que lo aceleras para obtener más potencia.

Al contrario, las turbinas para generación eléctrica tienen sistemas de control que las mantienen girando a una velocidad muy específica porque la frecuencia de la red eléctrica depende de la velocidad a la que giran.

En turbinas hidráulicas, por ejemplo, se controlan las aletas del distribuidor (que es por donde entra el agua a la turbina) regulando la cantidad de agua que entra a la turbina, y con ello su velocidad.

Esto se logra por medio de retroalimentación:

Constantemente se mide la velocidad de la turbina y se compara con la nominal (la necesaria para producit 50 o 60 Hz en la red eléctrica, dependiendo de la red). Si la velocidad varía, el sistema de control, llamado gobernador, mediante actuadores hidráulicos abre o cierra las aletas para que entre más o menos agua en la turbina y así mantener su velocidad.

¿Cómo logramos aumentar la corriente?

Mejor dicho, ¿cómo logramos aumentar la potencia entregada por el generador a la red?

Supongamos que la turbina y el generador están girando a velocidad nominal entregando una potencia P.

Deseamos ahora entregar una potencia mayor, P'. Aumentando la excitación en el generador eléctrico podemos aumentar el voltaje de salida del generador. Esto produce una mayor corriente en la red, y por consiguiente una mayor potencia entregada P'.

Esta mayor potencia entregada por el generador inicialmente se obtiene de la energía cinética del generador, es decir, la disminuye, o equivalentemente, se convierte en un torque sobre el generador que lo frena, y por consiguiente, la turbina perderá velocidad.

Entra en acción el gobernador y abre las aletas del distribuidor, entregando más agua (y energía cinética) a la turbina, la cual acelera y recupera su velocidad nominal.

Estos cambios de velocidad son prácticamente imperceptibles, porque los sistemas de control y retroalimentación se diseñan para dar una respuesta rápida a los cambios en la demanda eléctrica.

Ahora, al contrario, ¿qué pasa si hay una falla en la red eléctrica y el generador se desconecta disminuyendo la corriente (y la potencia) a cero?

La turbina entonces se encuentra recibiendo energía del agua, pero sin ninguna salida. La energía del agua se convierte en energía cinética de la turbina y aumenta su velocidad de rotación. El gobernador en ese caso cierra inmediatemante las aletas del distribuidor, disminuyendo el paso del agua a la turbina, hasta que recupere su velocidad de rotación normal.

Analicemos el caso hipotético, que no se da en la práctica y responder la pregunta inicial:

¿Se produce más corriente si las turbinas giran más rápido?

Sí, porque la fuerza electromotriz inducida en el estator depende de la frecuencia de giro. Pero en caso de darse, primero, si se altera mucho la frecuencia el generador se desconecta automáticamente de la red. En segundo lugar, el gobernador de la turbina no permite que eso pase.

¿Qué pasa si no se puede regular la velocidad de la turbina? Se recurre a las compuertas de entrada. Existen una compuertas que controlan el paso del agua hacia la turbina, colocadas en la represa. Con ellas se puede dejar seca a la turbina.