TURBINAS HIDRÁULICAS
Una máquina hidráulica es un dispositivo capaz de convertir energía hidráulica en energía mecánica;
pueden ser motrices (turbinas), o generatrices (bombas), modificando la energía total de la vena fluida
que las atraviesa. En el estudio de las turbomáquinas hidráulicas no se tienen en cuenta efectos de tipo
térmico, aunque a veces habrá necesidad de recurrir a determinados conceptos termodinámicos; todos
los fenómenos que se estudian serán en régimen permanente, caracterizados por una velocidad de rotación
de la máquina y un caudal, constantes.
En una máquina hidráulica, el agua intercambia energía con un dispositivo mecánico de revolución
que gira alrededor de su eje de simetría; éste mecanismo lleva una o varias ruedas, (rodetes o rotores),
provistas de álabes, de forma que entre ellos existen unos espacios libres o canales, por los que circula el
agua. Los métodos utilizados para su estudio son, el analítico, el experimental y el análisis dimensional.
El método analítico se fundamenta en el estudio del movimiento del fluido a través de los álabes, según
los principios de la Mecánica de Fluidos.
El método experimental, se fundamenta en la formulación empírica de la Hidráulica, y la experimentación.
El análisis dimensional ofrece grupos de relaciones entre las variables que intervienen en el proceso,
confirmando los coeficientes de funcionamiento de las turbomáquinas, al igual que los diversos números
adimensionales que proporcionan información sobre la influencia de las propiedades del fluido en movimiento
a través de los órganos que las componen.
CLASIFICACIÓN DE LAS TURBOMAQUINAS HIDRÁULICAS
Una primera clasificación de las turbomáquinas hidráulicas, (de fluido incompresible), se puede hacer
con arreglo a la función que desempeñan, en la forma siguiente:
a) Turbomáquinas motrices, que recogen la energía cedida por el fluido que las atraviesa, y la transforman
en mecánica, pudiendo ser de dos tipos:
Dinámicas o cinéticas, Turbinas y ruedas hidráulicas
Estáticas o de presión, Celulares (paletas), de engranajes, helicoidales, etc
b) Turbomáquinas generatrices, que aumentan la energía del fluido que las atraviesa bajo forma potencial,
(aumento de presión), o cinética; la energía mecánica que consumen es suministrada por un motor,
pudiendo ser:
Bombas de álabes, entre las que se encuentran las bombas centrífugas y axiales
Hélices marinas, cuyo principio es diferente a las anteriores; proporcionan un empuje sobre la carena
de un buque.
c) Turbomáquinas reversibles, tanto generatrices como motrices, que ejecutan una serie de funciones
que quedan aseguradas, mediante un rotor específico, siendo las más importantes:
Grupos turbina-bomba, utilizados en centrales eléctricas de acumulación por bombeo
Grupos Bulbo, utilizados en la explotación de pequeños saltos y centrales maremotrices.
d) Grupos de transmisión o acoplamiento, que son una combinación de máquinas motrices y generatrices,
es decir, un acoplamiento (bomba-turbina), alimentadas en circuito cerrado por un fluido, en general
aceite; a este grupo pertenecen los cambiadores de par.
RUEDAS HIDRÁULICAS.- Las ruedas hidráulicas son máquinas capaces de transformar la energía
del agua, cinética o potencial, en energía mecánica de rotación. En ellas, la energía potencial del agua se
transforma en energía mecánica, como se muestra en la Fig I.1c, o bien, su energía cinética se transforma
en energía mecánica, como se indica en las
Se clasifican en:
a) Ruedas movidas por el costado
b) Ruedas movidas por debajo
c) Ruedas movidas por arriba
Su diámetro decrece con la altura H del salto de agua. Los cangilones crecen con el caudal. Los rendimientos
son del orden del 50% debido a la gran cantidad de engranajes intermedios. El numero de rpm es
de 4 a 8. . Las potencias son bajas, y suelen variar entre 5 y 15 kW, siendo pequeñas si se las compara
con las potencias de varios cientos de MW conseguidas en las turbinas.
TURBINAS HIDRÁULICAS.- Una turbomáquina elemental o monocelular tiene, básicamente, una
serie de álabes fijos, (distribuidor), y otra de álabes móviles, (rueda, rodete, rotor). La asociación de un
órgano fijo y una rueda móvil constituye una célula; una turbomáquina monocelular se compone de tres
órganos diferentes que el fluido va atravesando sucesivamente, el distribuidor, el rodete y el difusor.
El distribuidor y el difusor (tubo de aspiración), forman parte del estator de la máquina, es decir, son
órganos fijos; así como el rodete está siempre presente, el distribuidor y el difusor pueden ser en determinadas
turbinas, inexistentes.
El distribuidor es un órgano fijo cuya misión es dirigir el agua, desde la sección de entrada de la máquina
hacia la entrada en el rodete, distribuyéndola alrededor del mismo, (turbinas de admisión total), o a
una parte, (turbinas de admisión parcial), es decir, permite regular el agua que entra en la turbina, desde
cerrar el paso totalmente, caudal cero, hasta lograr el caudal máximo. Es también un órgano que transforma
la energía de presión en energía de velocidad; en las turbinas hélico-centrípetas y en las axiales
está precedido de una cámara espiral (voluta) que conduce el agua desde la sección de entrada, asegurando
un reparto simétrico de la misma en la superficie de entrada del distribuidor.
El rodete es el elemento esencial de la turbina, estando provisto de álabes en los que tiene lugar el intercambio
de energía entre el agua y la máquina. Atendiendo a que la presión varíe o no en el rodete, las
turbinas se clasifican en:
a) Turbinas de acción o impulsión
b) Turbinas de reacción o sobrepresión
En las turbinas de acción el agua sale del distribuidor a la presión atmosférica, y llega al rodete con la
misma presión; en estas turbinas, toda la energía potencial del salto se transmite al rodete en forma de
energía cinética.
En las turbinas de reacción el agua sale del distribuidor con una cierta presión que va disminuyendo a
medida que el agua atraviesa los álabes del rodete, de forma que, a la salida, la presión puede ser nula o
incluso negativa; en estas turbinas el agua circula a presión en el distribuidor y en el rodete y, por lo tanto,
la energía potencial del salto se transforma, una parte, en energía cinética, y la otra, en energía de
presión.
El difusor o tubo de aspiración, es un conducto por el que desagua el agua, generalmente con ensanchamiento
progresivo, recto o acodado, que sale del rodete y la conduce hasta el canal de fuga, permitiendo
recuperar parte de la energía cinética a la salida del rodete para lo cual debe ensancharse; si por
razones de explotación el rodete está instalado a una cierta altura por encima del canal de fuga, un simple
difusor cilíndrico permite su recuperación, que de otra forma se perdería. Si la turbina no posee tubo
de aspiración, se la llama de escape libre
En las turbinas de acción, el empuje y la acción del agua, coinciden, mientras que en las turbinas de reacción, el
empuje y la acción del agua son opuestos. Este empuje es consecuencia de la diferencia de velocidades entre
la entrada y la salida del agua en el rodete, según la proyección de la misma sobre la perpendicular al eje
de giro.
Atendiendo a la dirección de entrada del agua en las turbinas, éstas pueden clasificarse en:
a) Axiales ; b) Radiales {centrípetas y centrífugas} ; c) Mixtas ; d) Tangenciales
En las axiales, (Kaplan, hélice, Bulbo), el agua entra paralelamente al eje, tal como se muestra en la
Fig I.3a.
En las radiales, el agua entra perpendicularmente al eje, Fig I.3.b, siendo centrífugas cuando el agua
vaya de dentro hacia afuera, y centrípetas, cuando el agua vaya de afuera hacia adentro, (Francis).
En las mixtas se tiene una combinación de las anteriores.
En las tangenciales, el agua entra lateral o tangencialmente (Pelton) contra las palas, cangilones o
cucharas de la rueda, Fig I.3.c.
Atendiendo a la disposición del eje de giro, se pueden clasificar en:
a) Turbinas de eje horizontal
b) Turbinas de eje vertical.
DESCRIPCIÓN SUMARIA DE ALGUNOS TIPOS DE TURBINAS HIDRÁULICAS
TURBINAS DE REACCIÓN
- Turbina Fourneyron (1833), Fig I.4, en la que el rodete se mueve dentro del agua. Es una turbina radial
centrífuga, lo que supone un gran diámetro de rodete; en la actualidad no se construye.
- Turbina Heuschel-Jonval, Fig I.5, axial, y con tubo de aspiración; el rodete es prácticamente inaccesible;
en la actualidad no se construye.
- Turbina Francis (1849), Fig I.6; es radial centrípeta, con tubo de aspiración; el rodete es de fácil acceso,
por lo que es muy práctica. Es fácilmente regulable y funciona a un elevado numero de revoluciones;
es el tipo más empleado, y se utiliza en saltos variables, desde 0,5 m hasta 180 m; pueden ser, lentas,
normales, rápidas y extrarápidas.
- Turbina Kaplan (1912), Fig I.7; las palas del rodete tienen forma de hélice; se emplea en saltos de
pequeña altura, obteniéndose con ella elevados rendimientos, siendo las palas orientables lo que implica
paso variable. Si las palas son fijas, se denominan turbinas hélice.
TURBINAS DE ACCIÓN.- Estas turbinas se empezaron a utilizar antes que las de reacción; entre
ellas se tienen:
- Turbina Zuppinger (1846), con rueda tangencial de cucharas
- Turbina Pelton, Fig I.8, es tangencial, y la más utilizada para grandes saltos
- Turbina Schwamkrug, (1850), radial y centrífuga, Fig I.9
- Turbina Girard, (1863), Fig I.10, axial, con el rodete fuera del agua; mientras el cauce no subía de nivel,
trabajaba como una de acción normal, mientras que si el nivel subía y el rodete quedaba sumergido,
trabajaba como una de reacción, aunque no en las mejores condiciones; en la actualidad no se utiliza.
- Turbina Michel, o Banki,Fig I.11; el agua pasa dos veces por los álabes del rodete, construido en forma
de tambor; se utiliza para pequeños y grandes saltos.
ESTUDIO GENERAL DE LAS TURBINAS HIDRÁULICAS
MOVIMIENTO DEL AGUA.- Para estudiar el movimiento del agua en las turbinas hidráulicas, se utiliza
una nomenclatura universal que define los triángulos de velocidades, a la entrada y salida del rodete,
de la forma siguiente:
u es la velocidad tangencial o periférica de la rueda
c es la velocidad absoluta del agua
w es la velocidad relativa del agua
α es el ángulo que forma la velocidad r
u con la velocidad r
c
β es el ángulo que forma la velocidad r
u con la velocidad r
El subíndice 0 es el referente a la entrada del agua en la corona directriz o distribuidor
El subíndice 1 es el referente a la entrada del agua en el rodete
El subíndice 2 es el referente a la salida del agua del rodete
El subíndice 3 es el referente a la salida del agua del tubo de aspiración
El agua entra en el distribuidor con velocidad c0 y sale del mismo con velocidad c1, encontrándose con
el rodete que, si se considera en servicio normal de funcionamiento, se mueve ante ella con una velocidad
tangencial u1.
El agua que sale del distribuidor penetra en el rodete con velocidad absoluta c1 y ángulo α1.
La velocidad relativa forma un ángulo β1 (ángulo del álabe a la entrada), con la velocidad periférica
u1; la velocidad relativa a lo largo del álabe es, en todo momento, tangente al mismo.
Puede suceder que el rodete inicie un aumento de la velocidad periférica u de tal forma que la nueva
velocidad u1’ > u1 sea la velocidad de embalamiento; en esta situación el agua golpearía contra la cara
posterior de los álabes al desviarse la velocidad relativa w1 en relación con la tangente al álabe, y la
fuerza tangencial se vería frenada por la fuerza de choque; aunque el rodete gire sin control y sin regulación,
existe una velocidad límite de embalamiento tal que:
u1'= (1,8 ÷ 2,2)u1, por lo que el rodete no aumenta
indefinidamente su velocidad.
A la salida, el agua lo hace con una velocidad absoluta c2 siendo w2 y u2 las velocidades relativa y
tangencial, respectivamente.
PÉRDIDAS DE CARGA.- Las pérdidas de carga que tienen lugar entre los niveles del embalse y el canal
de desagüe, aguas abajo de la turbina, se pueden resumir en la siguiente forma, Fig I.13:
ht es la pérdida de carga aguas arriba de la turbina, desde la cámara de carga (presa), hasta la sección de
entrada en el distribuidor de la turbina; esta pérdida no es imputable a la turbina, siendo despreciable en
las turbinas de cámara abierta; en cambio, en las turbinas de cámara cerrada, con largas tuberías con corriente
forzada de agua, sí son importantes.
hd es la pérdida de carga en el distribuidor
hd´ es la pérdida de carga entre el distribuidor y el rodete, sobre todo por choque a la entrada de la rueda
hr es la pérdida de carga en el rodete
hs es la pérdida de carga en el tubo de aspiración
hs’ es la pérdida de carga a la salida del difusor, por ensanchamiento brusco de la vena líquida; según Belanguer
es de la forma:
La potencia efectiva Hef es la energía hidráulica generada en la turbina y se calcula teniendo en
cuenta la Fig I.14; tomando como plano de referencia el AA', aplicando la ecuación de Bernoulli a los
puntos (1) y (2), e igualando ambas expresiones, se tiene:
TURBINA PELTON
FUNCIONAMIENTO
Las turbinas Pelton son turbinas de chorro libre que se acomodan a la utilización de saltos de agua
con mucho desnivel y caudales relativamente pequeños, Fig III.1, con márgenes de empleo entre 60 y
1500 metros, consiguiéndose rendimientos máximos del orden del 90%.
Cazoletas.- En una rueda Pelton la dirección del chorro no es ni axial ni radial, sino tangencial; el elemento
constructivo más importante es la cazoleta en forma de doble cuchara, Fig III.2, que recibe el
chorro exactamente en su arista media donde se divide en dos, circulando por su cavidad y recorriendo
hasta la salida casi un ángulo de 180º, contrarrestándose así los empujes axiales por cambio de dirección
de los dos chorros.
Inyector.- El inyector es el órgano regulador del caudal del chorro; consta de una válvula de aguja cuya
carrera determina el grado de apertura del mismo; para poder asegurar el cierre, el diámetro máximo de
la aguja tiene que ser superior al de salida del chorro cuyo diámetro d se mide en la sección contraída, situada
aguas abajo de la salida del inyector y en donde se puede considerar que la presión exterior es igual
a la atmosférica.
Cuando se dispone de un solo inyector, el rodete tiene el eje de giro horizontal y el eje de salida del chorro
es tangente horizontal, inferior a la circunferencia del rodete, cuyo diámetro se denomina diámetro
Pelton, cayendo el agua a la salida de las cucharas al fondo de la turbina, sin interferir el giro del rodete.
Para un número superior de inyectores, Fig III.4, la rueda Pelton es de eje vertical ya que de ser horizontal,
sería imposible evitar que el agua cayera sobre la rueda a la salida de las cucharas. Un chorro
bien diseñado no debe tener un diámetro d superior a 27 cm, por lo que para establecer el número de inyectores
hay que partir de la condición de que su diámetro no sea superior a este límite, teniendo en
cuenta a su vez, el límite superior impuesto por la velocidad específica por chorro, en función del salto.
TURBINA FRANCIS
Las turbinas Francis, Fig IV.1.a.b, son de tipo radial, admisión centrípeta y tubo de aspiración; siempre se construyen en condiciones de rendimiento máximo, dando lugar a tres tipos fundamentales, lentas, normales y rápidas, diferenciándose unas de otras en la forma del rodete.
RODETES LENTOS.- Los rodetes lentos, Fig IV.3, se utilizan en los grandes saltos; con ellos se tiende a
reducir el número de revoluciones, lo cual supone un aumento del diámetro D1 del rodete respecto al del
tubo de aspiración D3. El ángulo a la entrada β1 < 90º, (α1 < 15º) y su número de revoluciones específico
está comprendido entre 50 y 100. En estas turbinas se obtienen velocidades tangenciales reducidas. Los
álabes tienen forma especial, aumentando su espesor a fin de que su cara posterior guíe mejor el chorro
que atraviesa el rodete deslizándose en contacto con las paredes de los álabes, ya que de no ser así el
chorro se despegaría de la cara posterior de los mismos, originando remolinos.
RODETES NORMALES.- Los rodetes normales, Fig IV.4, se caracterizan porque el diámetro D1 es ligeramente superior al del tubo de aspiración D3. El agua entra en el rodete radialmente y sale de él axialmente, entrando así en el tubo de aspiración. El valor de β1 es del orden de 90º, (15º< α1 < 30º) y se alcanza un ns comprendido entre 125 y 200 rpm. No existen apenas huelgos entre el distribuidor y la rueda. En estas turbinas, en el triángulo de velocidades a la entrada, al ser β1 = 90º, se cumple: u1 = c1 cos α1 ; u1 2 = ηhid g Hn
RODETES RÁPIDOS.- Los rodetes rápidos, Fig IV.5, permiten obtener elevadas velocidades de rotación
para valores de ns comprendidos entre 225 y 500. El diámetro del rodete D1 es menor que el D3 del tubo
de aspiración y el cambio de dirección del agua se efectúa más bruscamente que en las turbinas normales.
El ángulo de entrada β1 > 90º, (α1< 45º) favorece el aumento del número de revoluciones, porque aumenta
u1; en estas turbinas hay un huelgo bastante grande entre el rodete y el distribuidor, sin que ello
tenga apenas ninguna influencia en el rendimiento; el agua entra radialmente y recorre un cierto espacio
antes de entrar en el rodete; en este espacio al no existir rozamientos con los álabes, se consigue mejorar
el rendimiento.
En estas turbinas, para unos mismos valores de Hn y α1 en comparación con las normales, se obtiene un valor de c1 menor, resultando mayor la velocidad tangencial u1. Los conductos entre álabes resultan más largos y estrechos y, en consecuencia, las pérdidas por rozamiento son relativamente altas, lo cual reduce el rendimiento; los rodetes trabajan con mucha sobrepresión, produciéndose grandes aceleraciones en los conductos.
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.
El esquema general de una central hidroeléctrica puede ser:
- Agua embalsada
- Presa
- Rejas filtradoras
- Tuberia forzada
- Conjunto de grupos turbina-alternador
- Turbina
- Eje
- Generador
- Líneas de transporte de energía eléctrica
- Transformadores
Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energía potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.
Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes:
Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas:
TIPO
DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Central Hidroeléctrica de Pasada
En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del río "como viene", con sus variaciones de estación en estación, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento.
En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebosamiento.
El esquema de una central de este tipo puede ser el siguiente:
En la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa.
El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande.
Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada.
Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva
En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales.
El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas.
Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se seque por completo durante algunos meses , cosa que sería imposible en un proyecto de pasada.
Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.
Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroeléctricas:
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La de casa de máquina al pie de la presa:
En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una central de este tipo:
En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una central de este tipo:
PLANTA
CORTE
La casa de máquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo, en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de caracter mediano.
Aprovechamiento por derivación del agua:
En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una central de este tipo:
PLANTA
| En el lugar apropiado por la topografía del terreno, se ubica la obra de toma de agua, y el líquido se lleva por medio de canales, o tuberias de presión, hasta las proximidades de la casa de máquinas. |  |
| Allí se instala la chimenea de equilibrio, a partir de la cual la conducción tiene un declive más pronunciado, para ingresar finalmente a la casa de máquinas. |  |
| La chimenea de equilibrio es un simple conducto vertical que asegura al cerrar las válvulas de la central, que la energía cinética que tiene el agua en la conducción, se libere en ese elemento como un aumento de nivel y se transforme en energía potencial. |  |
Centrales Hidroeléctricas de Bombeo
Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo del día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía.Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo más racional de los recursos hidraúlicos de un país.Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador.
Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hace rel ciclo productivo nuevamente.
Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores.
| Situada en el curso alto del Aragón, casi en su cabecera, la Central de Ip es la más importante de las obras realizadas para la regulación y aprovechamiento hidroeléctrico de las aguas de este río, procedentes de los deshielos de las cumbres pirenaicas. Consta, en síntesis, de un embalse superior —utilizando el ibón de Ip— capaz de regular las aportaciones naturales de la pequeña cuenca propia, la del vecino ibón de Iserías y otros de posible captación, y de recibir, a la vez, la aportación por bombeo que se produzca. Un embalse inferior sobre el Aragón permite tanto la recepción del agua turbinada y su almacenamiento hasta la hora aconsejable de bombeo como la regulación de parte de las aportaciones naturales del río |  |
PRINCIPALES
COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
La Presa
El primer elemento que encontramos en una central hidroeléctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el río y remansar las aguas.Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la contención, y otro nivel diferente después de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energía.
Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en:
| - Presa de tierra |  |
| - Presa de hormigón |  |
De gravedad:
Como se muestra en la figura tienen un peso adecuado para contrarrestar el momento de vuelco que produce el agua
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De bóveda:
Necesita menos materiales que las de gravedad y se suelen utilizar en gargantas estrechas.
En estas la presión provocada por el agua se transmite integramente a las laderas por el efecto del arco.
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Los Aliviaderos
Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misión liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas.
La misisón de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades de agua o atender necesidades de riego.
Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguación.
Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas, de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según la demanda de la situación.
Tomas de agua
Las tomas de agua son construcciones adecuadas que permiten recoger el líquido para lleverlo hasta las máquinas por medios de canales o tuberias.
Las tomas de agua de las que parten varios conductos hacia las tuberias, se hallan en la pared anterior de la presa que entra en contacto con el agua embalsada. Estas tomas además de unas compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas, poseen unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los álabes y producir desperfectos.
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El canal de derivación se utiliza para conducir agua desde la presa hasta las turbinas de la central.
Generalmente es necesario hacer la entrada a las turbinas con conducción forzada siendo por ello preciso que exista una cámara de presión donde termina el canal y comienza la turbina.
Es bastante normal evitar el canal y aplicar directamente las tuberias forzadas a las tomas de agua de las presas.
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Debido a las variaciones de carga del alternador o a condiciones imprevistas se utilizan las chimeneas de equilibrio que evitan las sobrepresiones en las tuberias forzadas y álabes de las turbinas. A estas sobrepresiones se les denomina "golpe de ariete".
Cuando la carga de trabajo de la turbina disminuye bruscamente se produce una sobrepresión positiva, ya que el regulador automático de la turbina cierra la admisión de agua.
La chimenea de equilibrio consiste en un pozo vertical situado lo más cerca posible de las turbinas. Cuando existe una sobrepresión de agua esta encuentra menos resistencia para penetrar al pozo que a la cámara de presión de las turbinas haciendo que suba el nivel de la chimenea de equilibrio. En el caso de depresión ocurrirá lo contrario y el nivel bajará. Con esto se consigue evitar el golpe de ariete.
Actúa de este modo la chimenea de equilibrio como un muelle hidraúlico o un condensador eléctrico, es decir, absorbiendo y devolviendo energía.
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| Las estructuras forzadas o de presión, suelen ser de acero con refuerzos regulares a lo largo de su longitud o de cemnto armado, reforzado con espiras de hierro que deben estar ancladas al terreno mediante solera adecuadas. |  |
Casa de máquinas
Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando.
En la figura siguiente tenemos el corte esquemático de una central de caudal elevado y baja caida. La presa comprende en su misma estructura a la casa de máquinas.
Se observa en la figura que la disposición es compacta, y que la entrada de agua a la trubina se hace por medio de una cámara construida en la misma presa. Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sin agua la zona de las máquinas en caso de reparación o desmontajes.
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En la figura siguiente mostramos el croquis de una central de baja caida y alto caudal, como la anterior, pero con grupos generadores denominados "a bulbo", que están totalmente sumergidos en funcionamiento.
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En la figura que sigue se muestra el corte esquemático de una central de caudal mediano y salto también mediano, con la sala de máquinas al pie de la presa.
El agua ingresa por las tomas practicadas en el mismo dique, y es llevada hasta las turbinas por medio de conductos metálicos embutidos en el dique.
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En la figura siguiente tenemos el esquema de una central de alta presión y bajo caudal. Este tipo de sala de máquinas se construye alejadas de la presa.
El agua llega por medio de una tuberia a presión desde la toma, por lo regular alejada de la central, y en el trayecto suele haber una chimenea de equilibrio.
La alta presión del agua que se presenta en estos casos obliga a colocar válvulas para la regulación y cierre , capaces de soportar el golpe de ariete.
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