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REGULACION DE VELOCIDAD EN TURBINAS KAPLAN

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO

REGULACION DE VELOCIDAD EN TURBINAS KAPLAN

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

22/11/2018

INTEGRANTES:     

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BARROS CERVANTES ALAN JAUCHA QUISPE, GIOVANNI GAMARRA SULCA RAFAEL SORIANO HOBISPO YOSIP VELASQUEZ MEZA MARCO

ÍNDICE

Contenido 1.

TIPOS DE REGULADORES EN GENERAL ........................................................ 1

1.1.

REGULADORES HIDROELECTRICOS........................................................... 1

1.2.

REGULADOR MECÁNICO O MANUAL .......................................................... 2

1.3.

REGULADOR HIDRÁULICO............................................................................. 2

1.4.

REGULADOR ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO ................................................. 3

1.5.

REGULADOR ELECTRÓNICO ......................................................................... 4

1.6.

REGULADOR MIXTO......................................................................................... 6

2. SISTEMAS DIGITALES DE CONTROL DE CARGA Y REGULACIÓN DE VELOCIDAD .................................................................................................................... 7 3.

REGULACION EN TURINAS KAPLAN ................................................................ 7

4.

MECANISMO DE REGULACION EN TURBINAS KAPLAN.......................................... 10

5.

REGULADOR DE VELOCIDAD OLEO-MECANICO DE UNA TURBINA KAPLAN ........ 13

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RESUMEN El regulador de velocidad es uno de los elementos fundamental de una turbina hidroeléctrica. Debe ser un equipo robusto, confiable, estable. La necesidad de remplazar un regulador de velocidad tiene varias razones:     

Un regulador antiguo falla y tiene problema de confiabilidad Un material obsoleto no tiene repuesto Se moderniza el sistema de control Muchas plantas operan con un regulador de velocidad mecánico. El manteniendo de este tipo de regulador esta cada día más difícil.

Beneficios:  Un costo bajo de instalación y de operación.  Repuestos disponibles con elementos estándares que provienen de fabricantes distribuidos mundialmente.  Mayor estabilidad, rapidez y confiabilidad vs un regulador mecánico y calidad de la energía mejorada.  Un funcionamiento totalmente automático.  Nuevas funcionalidades por la planta: regulación de potencia y de nivel.  La confiabilidad y la performance global del sistema aumentada.  Integración del regulador de velocidad en el SCADA para centralizar y facilitar la operación de la planta.

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INTRODUCCION Debido al cambio constante en la demanda de potencia que sufre un generador es necesario contar con los mecanismos de regulación que puedan adaptar en todo momento generado. Si la potencia mecánica de una máquina se mantiene constante y varía el consumo, la diferencia será absorbida por las partes rotantes del sistema variando su energía cinética. La variación de la velocidad de giro de un grupo generador ante los cambios en el consumo proporciona una referencia para efectuar la regulación. Cuando el consumo aumenta la velocidad baja, mientras que si disminuye la velocidad aumenta. Al control de velocidad realizado en cada grupo generador se lo llama regulación primaria. La magnitud objeto de la regulación es la velocidad o número de revoluciones por minuto a que ha de girar el rodete de la turbina, con el fin de que, por medio del eje se transmita el giro uniforme que debe de existir y mantenerse entre dicho rodete. Cuando se produce una variación en la carga, es decir, según aumente o disminuya el par resistente que actúa sobre la turbina, esta tenderá respectivamente a reducir o aumentar el número de revoluciones con que estuviese en funcionamiento normal antes de producirse la variación de carga. En tales condiciones, el funcionamiento de la turbina sería totalmente inestable. llegando a parase al aumentar la carga y a embalarse cuando ésta disminuyese. Dado que en la realidad las cargas solicitadas varían constantemente, es necesario adaptar el trabajo motor al resistente, y esto se consigue graduando adecuadamente el paso de agua hacia el rodete. Al regular el caudal de agua preciso para cada valor de carga en cada instante se dispondrá de la potencia requerida debiéndose obtener al mismo tiempo el número de revoluciones de funcionamiento normal de la turbina.

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OBJETIVOS 1. 2. 3. 4.

Conocer los diferentes tipos de reguladores de velocidad. Analizar las clases de reguladores de velocidad. Encontrar las diferencias entre los reguladores electrónicos y mecánicos. Conocer la importancia de los reguladores de velocidad.

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DESARROLLO 1. TIPOS DE REGULADORES EN GENERAL Proceso en el cual se mantiene constante la velocidad de las maquinas que definimos como grupos. En nuestro caso más concreto es la regulación de la velocidad o número de revoluciones por minuto RPM a la cual gira el rodete de la turbina, con el fin de transmitir uniformemente el giro del rodete y del alternador. Cuando se produce una variación en la carga solicitada al grupo, esta tenderá respectivamente a reducir o aumentar el número de revoluciones con que estuviese el funcionamiento normal antes de producirse la variación de carga. Esto evitaría el funcionamiento inestable, llegando a pararse al aumentar la carga y embalarse cuando esta disminuyese. Podemos compararlo con un automóvil de caja de cambio directa. Es obvio que durante los ascensos y descensos tendería, respectivamente, a reducir y aumentar el número de revoluciones llegándose a parar o embalarse según la magnitud de dichas pendientes. 1.1. REGULADORES HIDROELECTRICOS Una de las vías más económicas para la producción de energía eléctrica, imprescindible para la época actual, es a partir de la hidroenergía en aquellos lugares donde sea posible; pero la electricidad se valora no solamente por su cantidad, sino también por su calidad. Uno de los problemas más comunes actualmente en las pequeñas, mini y microcentrales hidroeléctricas, es la mala calidad de la energía debido a una deficiente regulación del voltaje y la frecuencia, aspecto al que debemos prestar la mayor atención. Para el control automático de la frecuencia y el voltaje generado en pequeñas, mini y microcentrales hidroeléctricas que trabajan de forma aislada, se utilizan básicamente dos métodos: por regulación del flujo de agua que entra a la turbina, y por el control de la carga eléctrica que demandan los consumidores. Por su parte, para el control de la frecuencia y el voltaje a través del control de la demanda de los consumidores, se utiliza un regulador electrónico, llamado de carga fantasma. Existe un regulador mixto que permite la regulación del caudal de agua que entra a la turbina, y que, además, actúa sobre la demanda eléctrica de los consumidores.

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1.2. REGULADOR MECÁNICO O MANUAL Consiste en abrir o cerrar una válvula de forma manual, para dejar pasar más o menos flujo de agua a la turbina. Con la regulación manual es muy difícil garantizar que la frecuencia y el voltaje se mantengan constantes, pues estos parámetros dependen de la rotación de la turbina, y ésta varía con la demanda eléctrica; es decir, si la demanda aumenta, la turbina disminuye su velocidad de rotación, y viceversa. La rotación de la turbina es muy variable, pues sólo es constante cuando la carga eléctrica de los consumidores es igual a la potencia real que está entregando la turbina, según un caudal y una altura de agua concretos; pero la carga de los consumidores es muy variable, ya que constantemente se están apagando y encendiendo equipos consumidores, por lo que, para que el equilibrio entre la demanda y la potencia sean iguales, el operador tendría que estar abriendo y cerrando la válvula de entrada de agua a la turbina cada vez que se apague o encienda un consumidor. Esa forma de operar las mini y microcentrales hidroeléctricas, sólo se aplica cuando los parámetros de frecuencia y voltaje no son importantes para los consumidores, o cuando no se dispone de otro tipo de regulador. Ventajas: Es el más sencillo y barato, controla el flujo de agua a la turbina, y su mantenimiento es simple. Desventajas: Requiere de un operador permanentemente, y no garantiza, de forma eficaz, mantener constante la frecuencia y el voltaje. 1.3. REGULADOR HIDRÁULICO Es un equipo que tiene incorporado un regulador de watt conectado mecánicamente al eje de la turbina, de manera que sus revoluciones varían con las de la turbina. Su función es abrir o cerrar la válvula de entrada de aceite a un pistón hidráulico, el cual está acoplado mecánicamente a la válvula que controla el flujo de agua que entra a la turbina. De esta forma, cada vez que aumenta o disminuye la demanda, aumentan o disminuyen las revoluciones de la turbina, y con ellas, las del regulador de watt. Esta variación del regulador provoca que se abra o se cierre la válvula que da paso al aceite que va al pistón controlador de la cantidad de agua que entra a la turbina, y con ello, se logra de nuevo el equilibrio entre la potencia de la turbina y la potencia demandada (Fig. 1).

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Fig. 1. Esquema de un regulador hidráulico. Este tipo de regulador es el más universal, y su aplicación se puede adaptar a todo tipo de central hidroeléctrica, siendo su uso más generalizado en las grandes centrales hidroeléctricas. Ventajas: Controla el flujo de agua que entra a la turbina, mantiene con pequeñas oscilaciones la frecuencia y el voltaje, y trabaja de forma automática. Desventajas: Es costoso, su respuesta ante las variaciones de frecuencia y voltaje son lentas, y requiere personal calificado para su mantenimiento. 1.4. REGULADOR ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO Es un regulador electrónico acoplado eléctricamente con un motor que gira en los dos sentidos. Este motor está acoplado mecánicamente a la válvula que controla la entrada de agua a la turbina; es decir, cuando aumenta la frecuencia, el regulador electrónico envía una señal al motor para que gire la válvula de entrada, y disminuya el caudal de agua que entra a la turbina; y cuando disminuye la frecuencia, envía una señal al motor para que abra la válvula. De esta forma se controla la velocidad de rotación de la turbina, y con ello, la frecuencia y el voltaje (fig. 2).

Fig. 2. Esquema de un regulador eléctrico-electrónico. Página 3

(1) Conversor de frecuencia en voltaje. (2). Circuito comparador. (3). Valor de referencia. (4). Motor eléctrico. (5). Válvula de entrada de agua. Con este tipo de regulación, debido a la inercia del sistema, no se logra mantener constante la frecuencia, existiendo siempre pequeñas oscilaciones de la misma, alrededor de la frecuencia de trabajo (60 Hz). Ventaja: Controla el flujo de agua que entra a la turbina. Desventajas: Es relativamente costoso, su respuesta es lenta ante las variaciones de la frecuencia y el voltaje, se mantienen pequeñas oscilaciones de la frecuencia y requiere personal calificado para su mantenimiento. 1.5. REGULADOR ELECTRÓNICO El regulador electrónico, o regulador de carga fantasma, tiene como función mantener constante la potencia generada; es decir, la turbina funciona a potencia constante: Pg = Pd + Pc Donde: Pg: Potencia generada. Pd: Potencia disipada en el banco de resistencias. Pc: Potencia consumida por la población (Fig. 3).

Fig. 3. Esquema de un regulador electrónico.

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La energía no consumida se disipa en forma de calor en un banco de resistencias, que generalmente se ubica en la casa de máquinas. Esta energía disipada está en función de la variación de la frecuencia generada por el generador de la turbina. El regulador está constantemente comparando la frecuencia generada, con un patrón que previamente se fijó como referencia. Si la frecuencia generada es mayor que la de referencia patrón, el regulador desvía más energía al banco de resistencias. De la misma forma, si la frecuencia generada es menor que la de referencia patrón, el regulador desvía menos energía al banco de resistencia. Esto último sucede cuando en el consumidor varió la demanda de energía, y el regulador realizó los ajustes para mantener fijos los valores de frecuencia y voltaje. Para el control de la potencia disipada se utilizan componentes electrónicos, tales como tiristores, triacs, transistores de potencias, etcétera. En este método de control por disipación de energía, la respuesta a las variaciones de la frecuencia es prácticamente instantánea. En lugares donde el caudal de agua sea limitado, no es recomendable este tipo de regulador, debido a que se gasta determinada cantidad de agua para generar la energía que es necesario disipar para mantener constantes la frecuencia y el voltaje. Se trata de los reguladores de turbinas electrónicos, completamente digitales que garantizan el control automático de uno o más turbo grupos. Se caracterizan por su construcción robusta y operación segura teniendo los mínimos requerimientos de operación y mantenimiento. La versión básica de los sistemas de control dispone de la regulación de velocidad y de nivel; la versión ampliada cubre todas las necesidades de control de centrales hidráulicas pequeñas incluyendo el control automático de limpieza de rastrillos, la parte de aceite, turbinas, consumo propio después de la sincronización del generador y la salida de potencia. Es una cosa muy natural el control de condiciones importantes de la máquina, los avisos de estas condiciones visualizados en el panel de control local o a través de control remoto por el módem GSM, GPRS, SMS, red radioeléctrica etc. Ventajas: Es relativamente barato, mantiene constantes la frecuencia y el voltaje, y trabaja de forma semiautomática. Desventaja: No controla el flujo de agua, por lo que, en lugares donde ésta es escasa, no se debe instalar.

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1.6. REGULADOR MIXTO Este sistema de regulación está basado en el funcionamiento del regulador electrónico, al cual se le acopla eléctricamente un motor eléctrico que gira en ambos sentidos, por lo que el regulador mixto tiene las características del regulador electrónico y las del eléctrico electrónico; es decir, tiene la posibilidad de controlar la demanda eléctrica y el flujo de agua que entra a la turbina. Su funcionamiento es totalmente automático y el ajuste de la frecuencia es instantáneo, ya que se realiza por el regulador electrónico, y la disipación de energía es mucho menor que en el caso del regulador electrónico. Por otra parte, una vez que el banco de resistencia cede la energía que estaba disipando, el motor eléctrico hace girar la válvula de entrada para que varíe el flujo de agua, y lleve de nuevo al banco de resistencias a disipar la misma cantidad de energía que estaba disipando antes del desequilibrio. Con este trabajo combinado se logra mantener la frecuencia y el voltaje constantes y, además, disminuir la cantidad de agua empleada en disipar energía. Ventajas: Controla el flujo de agua que entra a la turbina y mantiene constantes la frecuencia y el voltaje.

Fig. 4. La electricidad producida en pequeñas, mini y microcentrales hidroeléctricas es una de las formas más adecuadas para lograr el desarrollo local con una energética sostenible.

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Desventajas: Es caro y requiere personal calificado para su mantenimiento. La electricidad producida en pequeñas, mini y microcentrales hidroeléctricas, además de su ventaja económica, es una de las formas más adecuadas para lograr el desarrollo local con una energética sana, sin contaminación y de manera independiente Si el proyecto, la construcción y operación de la estación es correcta, la calidad de la corriente eléctrica puede ser óptima. 2. SISTEMAS DIGITALES DE CONTROL DE CARGA Y REGULACIÓN DE VELOCIDAD Lo último en el desarrollo de sistemas de control de carga y regulación de velocidad para complejos de generación, es la introducción de tecnología digital. Control, protección y funciones lógicas han sido implementadas digitalmente, duplicando esencialmente las funciones proporcionadas por circuitos análogos. Estos sistemas tienen la ventaja de ser más flexibles, permiten la sencilla implementación de más estrategias de control complejo, y además interactúan fácilmente con otros controles y funciones protectoras del complejo de generación. El sistema digital contiene las siguientes partes principales: Fuente de potencia, medidor de frecuencia, control y monitoreo de secuencia, interfase del servo, control automático de admisión de agua a la turbina, control del rotor, opciones como control de nivel de agua, entre otros. Dos sensores detectan un segmento de disco anclado al eje de la turbina, o bien del generador, esto permite que la frecuencia sea medida. Las señales medidas son transformadas a un código digital por el circuito de medición de frecuencia, existe una relación lineal entre el valor medido y el tiempo del ciclo de la unidad de frecuencia. De manera alternativa la medición de la frecuencia puede ser tomada por medio de un generador de imán permanente. 3. REGULACION EN TURINAS KAPLAN A las turbinas hélice se las regula mediante álabes móviles en la corona directriz, (distribuidor), en forma análoga a como se hace en las turbinas Francis. A la entrada del rodete se origina una pérdida por choque y a la salida resulta una c2 mayor en magnitud, pero de dirección más inclinada; ambas circunstancias contribuyen a la disminución del rendimiento, de forma que éste desciende tanto más rápida- mente, cuanto mayor sea la velocidad de la turbina. Una característica negativa de las turbinas hélice es el bajo rendimiento de las mismas a cargas distintas de la nominal o diseño. En las turbinas Kaplan, las paletas directrices del distribuidor también son móviles lo cual permite mejorar la regulación, pues al cambiar la inclinación de los Página 7

álabes del rodete se consigue mantener bastante elevado el rendimiento para un extenso margen del grado de apertura del distribuidor.

Fig .4.- Rendimiento total de los diferentes tipos de turbinas en función del grado de la carga La regulación más favorable se consigue cuando al girar las palas se conserva el mismo valor de c1 n En el caso ideal se tiene que cumplir la ecuación fundamental de las turbinas para cualquier grado de admisión, alcanzándose elevados rendimientos en toda la zona de regulación, lo que se puede conseguir actuando al mismo tiempo sobre las palas del distribuidor y de la rueda. La forma de conseguir este aumento de rendimiento variando la posición de los álabes se explica a la vista de las Fig 5 como sigue: La velocidad relativa de entrada w1 tiene que ser tangente al álabe, por lo que éste tiene que quedar en la dirección de ella, a fin de que la entrada de agua tenga lugar sin choque; a la salida c2 tiene que alcanzar un valor razonable procurando sea perpendicular a u2 o formar un ángulo próximo a los 90°. Al cambiar la posición de los álabes, disminuyendo por ejemplo la admisión, las velocidades se modifican; c1 será ahora menor que con admisión plena, porque el espacio libre existente encima del rodete resulta entonces excesivamente grande para un caudal menor, lo que origina una disminución de la velocidad; a la entrada, las paletas del rodete se pueden poner, aproximadamente, en la dirección w1 suavizándose así las pérdidas por choque. A la salida se tiene la ventaja de que al ser 2 más pequeño, la velocidad 2 es también más pequeña, que es precisamente lo que interesa para aprovechar al máximo la energía puesta a disposición de la máquina; Página 8

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como dato curioso, para caudales pequeños, menores que los de diseño, el tubo de aspiración quedará siempre lleno, en forma análoga a cuando se trabaja con el caudal de proyecto, pero saliendo a una velocidad 2 menor. La doble regulación de una turbina Kaplan hace que ésta sea más cara que una Francis de igual potencia, por lo que se utilizan en aquellas instalaciones en que se desee conseguir rapidez de giro y máxima facilidad de regulación.

Fig .5.- Modificación de los triángulos de velocidades al variar el ángulo de ataque

Fig .6.- Curva de rendimiento de una turbina Kaplan Si esta última condición no es muy precisa, es decir, si la turbina ha de funcionar casi siempre con poca variación de carga, es preferible utilizar una turbina hélice, que, por su sencillez, es muy superior a la Francis. La curva de rendimiento de una turbina Kaplan es una curva plana, y su rendimiento a cargas intermedias es superior no sólo al de las turbinas

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hélice, sino al de todas las turbinas Francis, siendo su curva de rendimiento comparable con las curvas planas características de las turbinas Pelton. Esta curva de rendimiento plana, como se muestra en la Fig .6, es la envolvente de las curvas que se obtendrían con un número infinito de rodetes de turbina hélice de ns crecientes. Esta curva sólo se obtiene utilizando una combinación óptima del ángulo del rodete y de la apertura del distribuidor 4. MECANISMO DE REGULACION EN TURBINAS KAPLAN En la Fig .7 se presenta un esquema del mecanismo de regulación de las palas móviles del rodete, dispuesto en el interior del cubo. Cada pala se prolonga mediante un eje, que penetra en el cubo, perpendicular al eje de giro de la rueda. Cada eje de pala pivota en dos palieres P1 y P2 entre los que se encuentra calada una palanca L que es la que regula la orientación de la pala, y que a su vez va sujeta al eje de la rueda. La fuerza centrífuga de la pala se transmite a la palanca L mediante bieletas, y en turbinas muy importantes, por un sistema de anillo incrustado en el eje y apoyado sobre L. Las bieletas X colocadas en la extremidad de la palanca L van sujetas al árbol mediante un soporte E; todo ello está dirigido por un vástago que pasa por el interior del árbol A, de forma que cualquier desplazamiento axial de este vástago provoca una rotación simultánea de todas las palas. Todo el mecanismo de regulación está bañado en aceite a una cierta presión, proporcionando la lubricación necesaria a todos los cojinetes y conexiones, y no permitiendo la entrada del agua en el interior del cubo.

Fig .7.- Mecanismo de regulación de las palas de una turbina Kaplan El vástago T se acciona por un servomotor S que gira solidario con el árbol; por encima de éste va situado un depósito fijo R, en el que las cámaras C1 Página 10

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y C2 están comunicadas con una válvula de regulación de aceite D de una entrada y dos salidas. En el interior del árbol A existen dos tubos concéntricos T1 y T2 por los que pasa el aceite a presión; el conducto entre el árbol y T1 pone en comunicación la cámara C1 con la parte inferior del servomotor a través del agujero t1 practicado en el pistón P que actúa directamente sobre el vástago T de regulación. Como se trata de piezas giratorias, hay que procurar en g2, g3 y g4 evitar pérdidas o fugas de aceite entre las diversas cámaras que están a presiones diferentes; asimismo, como el conjunto formado por el pistón P el vástago T y los tubos T1 y T2 situados en el interior del árbol A tienen que ir también engrasados, hay que disponer una junta de estancamiento en g1 de forma que se evite la comunicación desde la parte interior del cubo de la rueda hacia la parte inferior del pistón P del servomotor, que está a presión variable. Según sea la posición del distribuidor de aceite D se puede colocar una de las caras del pistón P en comunicación con la llegada de aceite a la presión de la tubería de entrada e, mientras que el otro lado del pistón P está a la presión de descarga. El interior del tubo T2 pone en comunicación la parte superior del depósito R (cámara C3), con el interior del cubo de la rueda, por medio de un agujero t2 practicado en la cruceta de mando T de orientación de las palas. Esta cámara C3, que está a la presión atmosférica, contiene aceite a un cierto nivel y juega el papel de depósito de expansión del aceite contenido en el cubo, siendo este volumen de aceite función de la posición de las palas. Esta cámara se debe situar en un nivel tal que la presión estática que asegura la presencia de aceite en el cubo, sea suficiente para evitar la entrada del agua en el interior del cubo. El servomotor S puede estar colocado en una posición cualquiera del árbol, como en la parte superior, o por encima del alternador, o bien entre el alternador y la turbina, o por debajo del mecanismo de orientación de las palas cuando el espacio lo permita, como en la Fig 8, etc.

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Fig .8.- Disposición del cubo y la pala (Kaplan) Momento hidráulico.- La reacción del agua sobre las palas de la rueda provoca en cada una de ellas un esfuerzo dR que a su vez se puede descomponer en otros dos, Fig .9, dFx y dFy la posición de dR, es decir, su brazo de palanca a, con relación al eje de la articulación elegido O, no se puede determinar más que a partir de un estudio teórico o experimental del movimiento del agua, capaz de crear presiones en todos los puntos del álabe. El momento hidráulico dC = a dR varía con la posición de las palas y es imposible situar el eje de la articulación en un punto en que para cualquier posición del álabe este momento sea nulo, lo cual implica el que, en una posición determinada de la pala, ésta tenga tendencia hacia la apertura o hacia el cierre; en la mayoría de los casos el eje está situado de forma que tienda a reducirse el par de maniobra todo lo que sea posible. En algunos casos, el eje del álabe se sitúa de forma que exista una tendencia al cierre, lo que constituye una medida de seguridad contra el embalamiento, ante la eventualidad de un fallo en el mecanismo de regulación. El servomotor se tiene que calcular para vencer el par hidráulico máxima de la pala, teniendo también en cuenta los efectos de rozamiento de los diversos mecanismos que conforman el sistema de regulación.

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Fig 9.- Reacción del agua sobre las pala 5. REGULADOR DE VELOCIDAD OLEO-MECANICO DE UNA TURBINA KAPLAN Los valores paramétricos del modelo de un regulador de turbina Kaplan tiene especial interés ya que no aparecen frecuentemente en la bibliografía. Este regulador experimentado de la firma ESCHER-WYSS pertenece a una central hidroeléctrica con cuatro grupos accionados por turbinas Kaplan de una potencia nominal de 68 MW cada uno. Dichos reguladores son de diseño especial ya que, originalmente, habían sido concebidos para turbinas Francis. Aunque en un principio se intentó el desarrollo de un modelo específico más ajustado a su estructura física finalmente se abandonó la idea por el gran esfuerzo experimental que requería, regresando al modelo propuesto por la IEEE. Para ello se partió de la hipótesis de que el movimiento de los álabes del rodete seguía de forma prácticamente instantánea al distribuidor (hipótesis que ha sido confirmada experimentalmente para potencias superiores a los 8 MW). Una dificultad en la identificación de estos reguladores ha sido la difícil correlación entre las variables del modelo adoptado y las variables directamente accesibles: en primer lugar porque el modelo está orientado a los reguladores de turbinas Francis y, por lo tanto, no contempla el lazo de coordinación de los álabes del rodete; en segundo lugar, como es característica de los reguladores de esta firma, los ajustes del estatismo permanente y del transitorio no están dentro del lazo de posición del servomotor sino que están implementados en el propio regulador de velocidad. En cuanto a las técnicas de identificación, la presencia de ciertas alinealidades que disminuyen el valor de la función de coherencia, ha obligado a dar más énfasis a la información constructiva y a los registros temporales que a la información derivada de los análisis frecuenciales.

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Fig. 9. Esquema del regulador de velocidad de una turbina Kaplan. Finalmente, y considerando que el estatismo transitorio queda constructivamente anulado al acoplar el grupo a la red, se obtuvieron los resultados experimentales de la primera columna de la Tabla 1 (para la validación del modelo ver Bertrán 1984)).

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Se presenta un esquema del mecanismo de regulación de las palas móviles del rodete, dispuesto en el interior del cubo. Cada pala se prolonga mediante un eje, que penetra en el cubo, perpendicular al eje de giro de la rueda. Cada eje de pala pivota en dos palieres P1y P2entre los que se encuentra calada una palanca L que es la que regula la orientación de la pala, y que a su vez va sujeta al eje de la rueda. La fuerza centrífuga de la pala se transmite a la palanca L mediante bieletas, y en turbinas muy importantes, por un sistema de anillo incrustado en el eje y apoyado sobre L. Las bieletas X colocadas en la extremidad de la palanca L van sujetas al árbol mediante un soporte E; todo ello está dirigido por un vástago que pasa por el interior del árbol A, de forma que cualquier desplazamiento axial de este vástago provoca una rotación simultánea de todas las palas. Todo el mecanismo de regulación está bañado en aceite a una cierta presión, , proporcionando la lubricación necesaria a todos los cojinetes y conexiones, y no permitiendo la entrada del agua en el interior del cubo.

Fig 10 Regulador de la Turbina

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CONCLUSIONES 1. Existen diferentes tipos de reguladores de velocidad para cada tipo de turbina, es muy importante conocer cada uno de ellos. 2. Al ver las clases de reguladores de velocidad de las turbinas notamos que depende a la turbina que tengas el regulador será más eficaz. 3. Los reguladores de velocidad electrónica y mecánica tienen muchas diferencias, pero son muy útiles para la turbina que necesitas. 4. Los reguladores de velocidad son muy importantes para una central hidroeléctrica ya que nos permiten regular la frecuencia en el sistema.

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BIBLIOGRAFIA 1. Daugherty, Robert Turbinas hidráulicas. New York, Estados Unidos: McGraw-Hill, Inc 1920. 2. Donald G. Fink H Wayne Beaty. Manual de Ingeniera Eléctrica, 13 ed. México: 3. Fitzgerald, A.E y otros Maquinas eléctricas, 5ta edición Mexico: 1992 4. Kenneth G. Jackson, Rapale Feinberg, Diccionario de Ingenieria Eléctrica 1era edición Barcelona: Hurope 1986.

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