Refrigeración de grandes Refrigeración de grandes alternadores sincrónicos para alternadores sincrónicos para turbinas hidráulicasturbinas hidráulicas

El circuito de refrigeración está estudiado El circuito de refrigeración está estudiado con particular cuidado para obtener la con particular cuidado para obtener la máxima uniformidad de temperatura en máxima uniformidad de temperatura en las distintas partes del alternador, las distintas partes del alternador, asimismo con las mínimas pérdidas de asimismo con las mínimas pérdidas de ventilación.ventilación.

Los refrigeradores están montados en la Los refrigeradores están montados en la parte externa del estator.parte externa del estator.

Detalle del circuito de Detalle del circuito de refrigeraciónrefrigeración

Turboalternadores refrigerados Turboalternadores refrigerados por hidrógenopor hidrógeno

La velocidad de rotación de un turboalternador de 60 Hz es de 3600 v.p.m. o si es de cuatro polos 1800 v.p.m.

Las pérdidas por ventilación a 3600 v.p.m. son superiores en un orden del 60% de las que se producen a 3000 v.p.m. razón por la cual el empleo del hidrógeno presenta algunas ventajas.

Propiedades físicas comparadas Propiedades físicas comparadas con el airecon el aire

Densidad 14,4 veces Densidad 14,4 veces menor que la del aire menor que la del aire (menores pérdidas por (menores pérdidas por ventilación 1/10 a 1/12)ventilación 1/10 a 1/12)

Conductividad térmica 7 Conductividad térmica 7 veces mayor (mejor veces mayor (mejor utilización de los utilización de los materiales activos)materiales activos)

Viscosidad 2 veces menorViscosidad 2 veces menor Coeficiente de Coeficiente de

transmisión del calor 1,35 transmisión del calor 1,35 veces mayor.veces mayor.

Ausencia de polvo y Ausencia de polvo y humedadhumedad

La sobrepresión del La sobrepresión del hidrógeno en el interior hidrógeno en el interior de la máquina puede de la máquina puede alcanzar 2 kg/cmalcanzar 2 kg/cm22 o más, o más, dependiendo de la dependiendo de la eficacia de los órganos eficacia de los órganos de estanqueidad.de estanqueidad.

El poder refrigerante del El poder refrigerante del gas aumenta con el gas aumenta con el incremento de la presiónincremento de la presión

VentajasVentajas

La vida de los aislantes de los devanados La vida de los aislantes de los devanados de alta tensión es mayor por no haber de alta tensión es mayor por no haber oxígeno, que en presencia de efluvios oxígeno, que en presencia de efluvios provoca la formación de agentes provoca la formación de agentes corrosivos.corrosivos.

Debido a la reducida densidad del gas, el Debido a la reducida densidad del gas, el zumbido provocado por el sistema de zumbido provocado por el sistema de refrigeración disminuye.refrigeración disminuye.

Otras consideracionesOtras consideraciones

La pureza del hidrógeno en el interior debe La pureza del hidrógeno en el interior debe ser superior al 95%, no obstante debe ser superior al 95%, no obstante debe considerarse la posibilidad de que se considerarse la posibilidad de que se formen mezclas explosivas hidrógeno-aire.formen mezclas explosivas hidrógeno-aire.

Las operaciones de llenado y vaciado de la Las operaciones de llenado y vaciado de la máquina, los equipos de regulación de máquina, los equipos de regulación de pureza, presión y humedad, como así pureza, presión y humedad, como así también los elementos de seguridad y también los elementos de seguridad y señalización, incrementan el costo de la señalización, incrementan el costo de la máquina comparada con máquinas máquina comparada con máquinas refrigeradas por aire.refrigeradas por aire.

Además del empleo de hidrógeno, el Además del empleo de hidrógeno, el enfriamiento directo de los conductores ha enfriamiento directo de los conductores ha permitido lograr el incremento de la potencia permitido lograr el incremento de la potencia unitaria de los turboalternadores, evacuando el unitaria de los turboalternadores, evacuando el calor directamente del cobre, en lugar de calor directamente del cobre, en lugar de disiparlo a través del aislamiento.disiparlo a través del aislamiento.Se tiene un menor salto de temperatura entre el Se tiene un menor salto de temperatura entre el cobre y el hierro, permitiendo de este modo cobre y el hierro, permitiendo de este modo alcanzar longitudes del paquete magnético alcanzar longitudes del paquete magnético crecientes, requeridas por las mayores crecientes, requeridas por las mayores potencias.potencias.El enfriamiento directo se obtiene formando los El enfriamiento directo se obtiene formando los devanados con conductores huecos por los que devanados con conductores huecos por los que se hace circular el fluido refrigerante.se hace circular el fluido refrigerante.

Detalle de la refrigeración a Detalle de la refrigeración a hidrógeno dentro de los hidrógeno dentro de los conductores huecosconductores huecos

Tipo de ventilación en función Tipo de ventilación en función de la potenciade la potencia

La figura muestra para distintos rangos de potencia, los distintos tipos de refrigeración utilizados por un fabricante de reconocido prestigio.

Detalle constructivo del Detalle constructivo del arrollamiento estatórico a doble arrollamiento estatórico a doble estrato de grandes alternadores.estrato de grandes alternadores.

TransposicionesTransposiciones Las barras están constituidas por Las barras están constituidas por

planchuelas de cobre electrolítico trafilado planchuelas de cobre electrolítico trafilado y recocido, revestidas cada una de ellas y recocido, revestidas cada una de ellas con hilo de vidrio y una resina. Las con hilo de vidrio y una resina. Las planchuelas son de pequeño espesor para planchuelas son de pequeño espesor para reducir las pérdidas por adensamiento de reducir las pérdidas por adensamiento de la corriente, y transpuestas en el tramo de la corriente, y transpuestas en el tramo de la ranura con el sistema Roebel para la ranura con el sistema Roebel para eliminar las pérdidas por corrientes de eliminar las pérdidas por corrientes de circulación.circulación.

Se observa el refuerzo del aislamiento en Se observa el refuerzo del aislamiento en los puntos de transposición.los puntos de transposición.