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. Para la regulación del flujo se utilizan tres tipos de reguladores: 1. Regulador mecánico o manual. 2. Regulador hidráulico. 3. Regulador eléctrico-electrónico. 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. 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 mi-ni y microcentrales hidr0eléc-tricas, 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. 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).
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. 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
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).
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.
Desventajas: Es caro y requiere personal calificado para su mantenimiento. * Profesor Auxiliar. Especialista de instalaciones solares de Ecosol Energía, COPEXTEL, Cuba. |