Regulacion De Velocidad De Turbinas Francis

Regulación de velocidad de Turbina Francis
1. Introducción
Una primera pregunta que vale la pena responder es, ¿por qué se tiene que controlar la velocidad? Se controla la velocidad porque se desea mantenerla lo más próxima posible a un valor determinado.
Se requiere que la velocidad se mantenga constante la mayor parte del tiempo, y además, que cuando sufra vibraciones, regrese lo máspronto posible al valor de referencia. La frecuencia del voltaje se mantendrá constante siempre que se mantenga constante la velocidad.
Existen procesos industriales que demandan que la velocidad se mantenga constante, tales como: las centrales hidroeléctricas, las rotativas de la industria de papel, las textileras, la extrusión de caucho y plástico. Entre otras.
Además la potencia mecánicadesarrollada por las turbinas hidráulicas, sobre todo las de media y alta potencia (que trabajan en paralelo), es aprovechada excepcionalmente para accionamiento directo de otras máquinas; destinándose casi exclusivamente para accionamiento de alternadores de las centrales hidroeléctricas.
Las centrales hidroeléctricas modernas funcionan automáticamente con un mínimo de personal. El automatismo haadquirido ya un alto grado de seguridad y la investigación continúa con miras a su perfeccionamiento. Este automatismo comprende entre otras funciones:
1. Las operaciones preliminares a la puesta en marcha: suministro de aceite a los cojinetes, arranque de la bomba de aceite a presión, etc.
2. La puesta en marcha: apertura de la válvula general de admisión, sincronización y conexión del grupo ala red, etc.
3. El funcionamiento de la turbina hidráulica a frecuencia rigurosamente constante o variable entre límites predeterminados.
4. Control del funcionamiento de los diversos elementos de la central: presión de aceite en los cojinetes o en el sistema de regulación, temperatura de aceite en los mismos, amplitud de vibración del eje, presión en el tanque hidroneumático de aceite,funcionamiento del taquímetro, etc.
5. Parada normal con las mismas operaciones de la puesta en marcha realizadas en orden inverso, que conducen al frenado total de la Turbina, con la sola pulsación del botón de parada.
6. Parada automática en caso de avería.
Las ventajas de la automatización de las centrales son: disminución de personal, reducción de averías y posibilidades de seleccionarel régimen más económico de explotación, y consiguientemente reducción del precio de venta de la energía eléctrica.
Como vemos es una operación fundamental, por lo que resulta importante conocer un poco más de esta operación, en tal sentido los aspectos que voy a tratar son los componentes del sistema de regulación, los principios de funcionamientos de los reguladores y el concepto deestabilidad.
El consumo de energía en la red independiente o común suele variar entre amplios límites, y las turbinas deben estar equipadas con un sistema de regulación conveniente, por ello es muy importante visualizar la acción que se opera sobre la admisión del agua a la turbina, con el objeto de producir cambios en la velocidad de la máquina. Cuando se actúa sobre la posición de los álabes de unaturbina Francis, se afecta la velocidad de la turbina como consecuencia del aumento o disminución de la cantidad de agua que impacta en el rodete. Si se abre, entonces se aumenta la velocidad, y si se cierra, disminuye.
El objetivo fundamental del sistema de regulación de velocidad es poder actuar sobre la posición de los órganos que controlan la admisión del agua a las turbinas.
En el caso concretola magnitud 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 y el rotor del alternador.
Cuando se produce una variación en la carga solicitada al grupo, es decir, según aumente o disminuya el par resistente que actúa...