SISTEMAS DE REGULACIÓN EN CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

...

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Donde:

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y la frecuencia de la corriente debe ser constante (en Europa, 50 cps), exigiendo la tendencia moderna en la utilización de la energía eléctrica una constancia cada vez mayor en la misma. Así un grupo cuyo alternador tenga 20 pares de polos deberá girar (en Europa) a una velocidad de 150 rpm.

Ahora bien, según la 2da ley de Newton, en el movimiento de rotación,

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Donde:

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- Si El par motor es igual al par resistente.[pic 24]

- Si (carga del alternador) disminuye, sin variar, , el grupo se acelera. Para evitarlo hay que disminuir el par motor , cerrando el distribuidor de la turbina.[pic 25][pic 26][pic 27]

- si Mr (carga del alternador) aumenta, Mm r, [pic 28]

Regular una turbina es ir cerrando o abriendo e1 distribuidor siempre que disminuya o aumente la carga a fin de que el grupo gire siempre a velocidad constante.

La regulación puede hacerse manual o automáticamente. En los grupos hidroeléctricos, incluso en los pequeños (micro centrales), la regulación suele hacerse siempre automáticamente.

En los sistemas de regulación automática que vamos a estudiar no es posible mantener una velocidad del grupo rigurosamente constante. Es preciso admitir un error, ya que este error es el que se aprovecha para hacer la corrección. Este error relativo se denomina estatismo, ε, y se define así:

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Donde:

[pic 30][pic 31]

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En los reguladores de las turbinas normalmente

ϵ

Es fácil conseguir, complicando más el esquema de regulación, además del fin principal, o regulación de la velocidad del grupo, otros fines particulares. Así, por ejemplo, si una central de bombeo de agua fluyente consta de dos grupos: una turbina alimentada con el agua del rio y otra con el agua de un embalse superior; mediante un esquema de regulación apropiado, se puede conseguir que inicie el funcionamiento la turbina primera y solo si aumenta la carga, y no es suficiente el caudal del rio, la segunda.

- TIPOS DE REGULACION

- REGULACION TAQUIMETRICA

EI cerebro de La regulación taquimétrica es el regulador del cual existen muchos tipos, siendo el más conocido el regulador de bolas que se representa en la Fig. 1. EI eje del regulador se mueve en sincronismo con la máquina. Al girar el eje, la fuerza centrifuga hace subir las bolas y estando el manguito del regulador:

- en la posición 1, la turbina tiene la carga y velocidad nominal.

- en la posición 2, la velocidad de la turbina ha aumentado, por la carga ha disminuido.

- En la posición 3, la velocidad de la turbina ha disminuido, porque la carga ha aumentado.

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Fig. 3.2.1.1 Regulación de Watt.

Aunque el regulador de bolas actúa sobre el distribuidor de la turbina, abriéndolo o cerrándolo según los casos, como explicaremos más adelante, repetimos que la turbina no girará siempre a velocidad rigurosamente constante, sino que es preciso admitir un error. Las bolas pueden ocupar cualquier posición entre las dos posiciones extremas de la figura; además, observando el regulador en la central: si las bolas ocupan la posición 1 es señal de que la máquina está trabajando en carga nominal; si ocupan la posición 2 la carga es inferior y si ocupan la posición 3 la carga es superior a la carga nominal.

- REGULACION DIRECTA.

Con el esquema de la Fig. 3.2.2.1se comprenderá qué se entiende por regulación directa. En la figura la fuerza del manguito actúa directamente, o por medio de una simple articulación, sobre el distribuidor Fink de una turbina de reacción.

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Fig. 3.2.2.1 Esquema de regulación directa. En la regulación de turbinas hidráulicas este esquema no suele aplicarse porque la fuerza centrifuga de las bolas es insuficiente para accionar el distribuidor: hace falta amplificación.

Este esquema no se aplica jamás a la regulación de las turbinas hidráulicas porque, además de tener otros inconvenientes, la fuerza del manguito del regulador apenas puede alcanzar 5 N, mientras que la fuerza necesaria para accionar el distribuidor muchas veces es del orden de varias decenas de millones de N. Es necesario amplificar esta fuerza, lo cual se consigue con la regulación indirecta.

- REGULACION INDIRECTA CON AMPLIFICACION SIN RETROALIMENTACION

El esquema tiene una válvula de corredera que desempeña el mismo papel que una válvula electrónica amplificadora. En la regulación indirecta la débil fuerza del manguito solo sirve para mover la corredera de esta válvula. La fuerza de maniobra del distribuidor la ejerce un cilindro hidráulico que suele llamarse servomotor, porque es un motor hidráulico que forma parte de un servomecanismo cuya energía procede de la presión de aceite creada por un grupo moto-bomba de desplazamiento positivo. Si la carga de la turbina disminuye, se acelera la turbina, suben las bolas del regulador, sube el manguito, baja la corredera de la válvula y entra aceite a presión por la izquierda del embolo del servomotor, con lo que el distribuidor se cierra y el par motor vuelve a ser igual al par resistente.

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Fig. 3.2.3.1 La regulación indirecta sin retroalimentación constituye un esquema prácticamente irreversible.

Este sistema tiene amplificación; pero le falta la retroalimentación y, por tanto, no constituye un servomecanismo hidráulico

En efecto la figura, que