Clasificación de las turbinas usadas en centrales hidroeléctricas

Por ser turbo máquinas siguen la misma clasificación de estas, y pertenecen, obviamente, al subgrupo de las turbo máquinas hidráulicas y al subgrupo de las turbo máquinas motoras. En el lenguaje común de las turbinas hidráulicas se suele hablar en función de las siguientes clasificaciones:

De acuerdo al cambio de presión en el rodete o al grado de reacción

Turbinas de acción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.

Turbinas de reacción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo si sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.

Para clasificar a una turbina dentro de esta categoría se requiere calcular el grado de reacción de la misma. Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior.

De acuerdo al diseño del rodete

Esta clasificación es la más determinista, ya que entre las distintas de cada género las diferencias sólo pueden ser de tamaño, ángulo de los álabes o cangilones, o de otras partes de la turbo máquina distinta al rodete. Los tipos más importantes son:

Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua pequeños y con grandes caudales.(Turbina de reacción)

Turbina Hélice: son exactamente iguales a las turbinas Kaplan, pero a diferencia de estas, no son capaces de variar el ángulo de sus palas.

Turbina Pelton: Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente de la evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o palas se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequeños.(Turbina de acción)

Turbina Francis: Son turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen algunos diseños complejos que son capaces de variar el ángulo de sus álabes durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios.

Turbina Ossberger / Banki / Michell: La turbina OSSBERGER es una turbina de libre desviación, de admisión radial y parcial. Debido a su número específico de revoluciones cuenta entre las turbinas de régimen lento. El distribuidor imprime al chorro de agua una sección rectangular, y éste circula por la corona de paletas del rodete en forma de cilindro, primero desde fuera hacia dentro y, a continuación, después de haber pasado por el interior del rodete, desde dentro hacia fuera.

Según su régimen de flujo

Centrales de agua fluyente.

También denominadas centrales de filo de agua o de pasada, utilizan parte del flujo de un río

para generar energía eléctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para

almacenar agua, no disponen de embalse. Turbinan el agua disponible en el momento,

limitadamente a la capacidad instalada. En estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical,

cuando el río tiene una pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja.

Centrales de embalse.

Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica. Utilizan un embalse para reservar agua e ir

graduando el agua que pasa por la turbina. Es posible generar energía durante todo el año si se

dispone de reservas suficientes. Requieren una inversión mayor.

Centrales de regulación. Almacenamiento del agua que fluye del río capaz de cubrir horas de consumo.

Centrales de bombeo o reversibles

Una central hidroeléctrica reversible es una central hidroeléctrica que además de poder

transformar la energía potencial del agua en electricidad, tiene la capacidad de hacerlo a la

inversa, es decir, aumentar la energía potencial del agua (por ejemplo subiéndola a un

embalse) consumiendo para ello energía eléctrica. De esta manera puede utilizarse como un

método de almacenamiento de energía (una especie de batería gigante). Están concebidas para

satisfacer la demanda energética en horas pico y almacenar energía en horas valle.

Aunque lo habitual es que esta centrales turbinen/bombeen el agua entre dos embalse a

distinta altura, existe un caso particular llamado centrales de bombeo puro donde el embalse

superior se sustituye por un gran depósito cuya única aportación de agua es la que se bombea

del embalse inferior.

Según su altura de caída del agua

Centrales de alta presión

Que corresponden con el high head, y que son las centrales de más de 200 m de caída del agua,

por lo que solía corresponder con centrales con turbinas Pelton.

Centrales de media presión

Son las centrales con caída del agua de 20 a 200 m, siendo dominante el uso de turbinas

Francis, aunque también se puedan usar Kaplan.

Centrales de baja presión

Que corresponden con el low head, son centrales con desniveles de agua de menos de 20 m,

siendo usadas las turbinas Kaplan.

Centrales de muy baja presión

Son centrales correspondientes con nuevas tecnologías, pues llega un momento en el cuál las

turbinas Kaplan no son aptas para tan poco desnivel. Serían en inglés las very low head, y

suelen situarse por debajo de los 4m..