Ensayos de rendimiento

La energía perdida en una máquina hidráulica por rozamientos internos del agua y de esta con los álabes-cucharas del rodete y paredes se transforma en calor que pasa al fluido; se observa pues a la salida de la máquina una elevación de la temperatura del agua que, midiéndola, permite calcular la cantidad de energía perdida y, en consecuencia, la eficiencia de la turbina.

El método termodinámico directo o sin descompresión, descrito por M. Poirson en 1914, se basa en medir la eficiencia absoluta de la turbina conociendo la diferencia de temperaturas entre dos secciones lo más próximas posible, una aguas arriba y la otra aguas abajo del rodete; consiste en la extracción mediante una toma dinámica, de un pequeño caudal que es llevado directamente a un recipiente de medida, aislado térmicamente del exterior, en un proceso isoentálpico en el cual se produce una pequeña descompresión que eleva levemente la temperatura del agua.

De todos los métodos que contempla la IEC 60041 el termodinámico directo es el que presenta la menor incertidumbre de medida, lo cual hace que sea el preferente en los ensayos de recepción y estudios de repotenciación de instalaciones de saltos superiores a 100 metros, particularmente en instalaciones Pelton.

El método absoluto de ultrasonidos se basa en la medida del tiempo de tránsito de un pulso acústico a lo largo de los caminos de medida. Las sondas de medida por ultrasonidos, a pares emisor-receptor, son emplazadas en posiciones específicas de la conducción y conectadas mediante cables de señal. La velocidad en cada uno de los caminos de medida, así definido, se determina utilizando el método de diferencia de tiempos de tránsito, que utiliza el hecho de que un pulso acústico se desplaza en dirección aguas abajo más rápido que uno que se desplaza aguas arriba.

La utilización de dos planos con ocho caminos de medida cruzados permiten minimizar al máximo los errores habituales de los sistemas de medida por tiempo de tránsito. No se permite la utilización de sensores externos tipo «clamp-on».

Para la determinación de la eficiencia de generadores de grandes máquinas eléctricas con sistemas de refrigeración aire-aire y aire-agua a partir del calor generado por ellas mismas debido a sus diferentes tipos de pérdidas (radiación, conducción y convección).

En el ensayo básicamente se consideran las transferencias de calor a través de los intercambiadores de calor aire-agua o aire-aire del sistema de refrigeración principal del generador, el intercambio de calor en el sistema de refrigeración aceite-agua de los cojinetes, las pérdidas por convección y radiación en las superficies radiantes de la carcasa del generador y de los cojinetes, las pérdidas por conducción a través del eje del generador y por conducción a través del hormigón de la obra civil, la energía necesaria para el funcionamiento del sistema de excitación del generador y las pérdidas en los elementos externos (bombas de circulación, engrase, etc.).

Permite determinar tanto las pérdidas totales como las pérdidas segregadas (fricción en los cojinetes, fricción y turbulencia con el aire, hierro, cobre del rotor, cobre del estator y adicionales).