Cálculos de rendimiento

¿Qué rendimientos podemos evaluar en una instalación hidroeléctrica?

El rendimiento o eficiencia en una central hidroeléctrica es el cociente entre la energía de salida y la energía de entrada del elemento en cuestión (circuito, alternador, turbina, grupo, etc.). La determinación de estos rendimientos requiere por tanto la medida y el cálculo de una serie de parámetros, tales como: potencia eléctrica, pérdidas, caudales, salto neto, salto bruto, salto estático, velocidades, aceleración de la gravedad, densidades, cotas, etc. En la siguiente figura se presentan, para el caso concreto de una central con conducción forzada, algunos de estos parámetros.

 

 

Rendimiento de la turbina (ηt): se define, en función de potencias (P), por la expresión:

 

Potencia de entrada a la turbina (Pe):

Donde

  • ρ = densidad del agua
  • g = aceleración local de la gravedad
  • Qt = caudal turbinado
  • Hn = salto neto

 

Potencia de salida de la turbina (Pt):

Donde

  • Pt = potencia en el eje de la turbina
  • Pa = potencia en barras del alternador
  • δa = pérdidas del alternador
  • δv = pérdidas en volantes de inercia
  • δc = pérdidas en cojinetes
  • δg = pérdidas en engranajes

 

Con lo cual la expresión del rendimiento de la turbina, expresado en %, queda como:


Rendimiento del circuito hidráulico (ηh): el circuito hidráulico es el elemento de transporte del fluido, su eficacia se mide en términos de pérdida de carga y se define como:

Donde

  • Phn = potencia hidráulica neta
  • Pht = potencia hidráulica total disponible
  • Hn = salto neto
  • HT = salto total

 

Rendimiento del alternador (ηa): es la relación entre la potencia eléctrica desarrollada por el alternador (Pa) y la potencia mecánica absorbida por el mismo (Pma).

 

Rendimiento del grupo (ηg): es el rendimiento del conjunto turbina-alternador.

 

Rendimiento total de la instalación (ηI): se define como la relación entre la potencia eléctrica desarrollada por los alternadores (Pa) y la potencia hidráulica total disponible (Pht).

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