Tecnolog\u00eda del Turbogenerador Anfibio (TGA)<\/strong><\/p>\n\n Los Turbogeneradores Anfibios<\/strong> (TGA) desarrollados y patentados por HIGRA (figura 1) son dispositivos integrados de generaci\u00f3n de energ\u00eda que combinan una turbina y un generador sumergido exento de aceite, capaces de funcionar en distintas condiciones de flujo de agua. Concebidos para sustituir a los VRP en los sistemas de abastecimiento de agua y saltos de agua, los TGA se dise\u00f1an utilizando herramientas de simulaci\u00f3n de din\u00e1mica de fluidos (CFD) para optimizar su geometr\u00eda y maximizar el rendimiento. La turbina se dimensiona en funci\u00f3n de las caracter\u00edsticas operativas de cada aplicaci\u00f3n, garantizando un alto rendimiento en la conversi\u00f3n de energ\u00eda potencial en energ\u00eda el\u00e9ctrica. <\/p>\n\n El generador el\u00e9ctrico sumergido es de tipo h\u00famedo y cumple la norma internacional NSF\/ANSI 61 de compatibilidad para funcionar con agua potable, y utiliza el fluido que pasa por la propia m\u00e1quina para refrigerar el equipo. Este dise\u00f1o integrado proporciona un rendimiento monobloque robusto y ofrece las condiciones ideales para un funcionamiento continuo y seguro, con muy poco mantenimiento, gran durabilidad y bajos niveles de ruido. <\/p>\n\n El funcionamiento se basa en una turbina, que es accionada por el flujo de agua a una determinada presi\u00f3n aguas arriba. Esta turbina, conectada a un generador, convierte la energ\u00eda mec\u00e1nica en energ\u00eda el\u00e9ctrica. La energ\u00eda generada puede utilizarse para alimentar los propios sistemas de bombeo y tratamiento del agua, reduciendo el consumo de energ\u00eda de la red el\u00e9ctrica. Si la energ\u00eda generada es superior al consumo de la unidad, puede inyectarse en la red, generando cr\u00e9ditos energ\u00e9ticos como parte de la modalidad de generaci\u00f3n distribuida. <\/p>\n\n Figura 1 – Turbogenerador anfibio con secci\u00f3n transversal parcial para mostrar c\u00f3mo el flujo de agua atraviesa la m\u00e1quina intercambiando calor, pasa por el distribuidor y llega a la turbina hidr\u00e1ulica.<\/p>\n\n Sistema el\u00e9ctrico y automatizaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n\n El sistema de generaci\u00f3n de energ\u00eda con el turbogenerador en el \u00e1rea de saneamiento tambi\u00e9n est\u00e1 compuesto por un variador de frecuencia regenerativo de baja tensi\u00f3n (220Vac, 380Vac, 440Vac u otro), que se encarga de variar la rotaci\u00f3n del equipo, permitiendo el control de la presi\u00f3n y garantizando la calidad de la energ\u00eda generada que se inyecta en el circuito donde est\u00e1 conectado.<\/p>\n\n La soluci\u00f3n cuenta con una automatizaci\u00f3n que centraliza todas las variables que intervienen en el sistema, que se utilizan en diversos puntos y son esenciales para el control. A su vez, el control desarrollado para mantener constante la presi\u00f3n en la red de distribuci\u00f3n de agua utiliza principalmente la variable de presi\u00f3n de la red, as\u00ed como otras variables auxiliares para el correcto funcionamiento del turbogenerador. <\/p>\n\n El control de la presi\u00f3n en la red de distribuci\u00f3n se basa en la p\u00e9rdida de carga generada por el turbogenerador, que est\u00e1 dise\u00f1ado y dimensionado para el punto de trabajo con un determinado rango de funcionamiento. Como el caudal de agua de la red de abastecimiento var\u00eda en funci\u00f3n del consumo, el sistema de control hace que el turbogenerador var\u00ede su velocidad para ajustar y buscar la presi\u00f3n deseada, que puede ser un valor de consigna fijo o depender de la elecci\u00f3n del operador si es necesario. <\/p>\n\n Una de las preocupaciones en las redes de distribuci\u00f3n de agua son los transitorios hidr\u00e1ulicos, por eso se utiliza el control PID en la automatizaci\u00f3n del turbogenerador para evitar cambios bruscos de funcionamiento y garantizar la estabilidad hidr\u00e1ulica.<\/p>\n\n Ventajas de la aplicaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n\n Sustituir los VRP por Turbogeneradores Anfibios ofrece una serie de ventajas t\u00e9cnicas y medioambientales, como:<\/p>\n\n Caso pr\u00e1ctico: Sustituci\u00f3n de VRP en una tuber\u00eda DN800<\/strong><\/p>\n\n Un estudio de caso real, en SABESP y dentro de la ciudad de S\u00e3o Paulo, demuestra la aplicaci\u00f3n de un AGT para sustituir dos v\u00e1lvulas reductoras de presi\u00f3n (VRP) en una tuber\u00eda de 800 mm (DN800) de di\u00e1metro, controlando la presi\u00f3n de distribuci\u00f3n de agua en un sistema de abastecimiento. Los datos operativos incluyen: <\/p>\n\n El gr\u00e1fico 1 muestra los datos de funcionamiento de un d\u00eda de funcionamiento t\u00edpico, ilustrando el comportamiento de la presi\u00f3n de la red de distribuci\u00f3n seg\u00fan el valor de control y la generaci\u00f3n de energ\u00eda.<\/p>\n\n Gr\u00e1fico 1 – Control de la presi\u00f3n de la red de distribuci\u00f3n, que muestra la presi\u00f3n de suministro, la presi\u00f3n de la red, el valor de control y la generaci\u00f3n de energ\u00eda.<\/p>\n\n Figura 2 – Casa de control de presi\u00f3n que muestra las dos l\u00edneas de distribuci\u00f3n de agua que utilizan v\u00e1lvulas reductoras de presi\u00f3n.<\/p>\n\n Los resultados obtenidos tras 26 meses de funcionamiento fueron los siguientes:<\/p>\n\n Figura 3 – Instalaci\u00f3n de la UCHA (Central de Hidrogeneraci\u00f3n Anfibia Compacta) en serie y aguas arriba de las VRP.<\/p>\n\n Consideraciones finales<\/strong><\/p>\n\n Los Turbogeneradores Anfibios son una soluci\u00f3n viable y eficaz para sustituir a las v\u00e1lvulas reductoras de presi\u00f3n en los sistemas de abastecimiento de agua, con claras ventajas en t\u00e9rminos de generaci\u00f3n de energ\u00eda, sostenibilidad y automatizaci\u00f3n. La tecnolog\u00eda, desarrollada por HIGRA, ha demostrado un alto rendimiento en aplicaciones pr\u00e1cticas, como se ve en el caso pr\u00e1ctico presentado. Con un rendimiento del 79% de la energ\u00eda generada sobre la energ\u00eda potencial disponible y la posibilidad de automatizar completamente el control de la presi\u00f3n, la TGA se perfila como una alternativa prometedora para el futuro de las energ\u00edas renovables en los sistemas hidr\u00e1ulicos. <\/p>\n\n A pesar de sus ventajas, la implantaci\u00f3n de los turbogeneradores anfibios presenta algunos retos. La principal barrera est\u00e1 relacionada con el coste inicial de la instalaci\u00f3n y la necesidad de un estudio detallado para determinar la viabilidad t\u00e9cnica de cada sistema, ya que la cantidad de energ\u00eda generada depende de las caracter\u00edsticas del flujo de agua, como el caudal y la presi\u00f3n, que pueden variar a lo largo del d\u00eda y con la estacionalidad del suministro de agua. <\/p>\n\n Adem\u00e1s, la rentabilidad econ\u00f3mica de esta tecnolog\u00eda est\u00e1 directamente relacionada con la cantidad de energ\u00eda que puede recuperarse y con la existencia de incentivos econ\u00f3micos y normativos para adoptar tecnolog\u00edas limpias.<\/p>\n\n Autores:<\/strong><\/p>\n\n Greco Tusset de Moura <\/strong>– Ingeniero de Producci\u00f3n Mec\u00e1nica y Director T\u00e9cnico de HIGRA<\/em><\/p>\n\n Gustavo Fischborn Pohren<\/strong> – Ingeniero El\u00e9ctrico y Director T\u00e9cnico de HIGRA<\/em><\/p>\n\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" En los sistemas tradicionales de suministro de agua, las v\u00e1lvulas reductoras de presi\u00f3n (PRV) se utilizan para regular la presi\u00f3n en las redes de distribuci\u00f3n, disipando la energ\u00eda sobrante sin utilizarla. Sustituir estas v\u00e1lvulas por Turbogeneradores Anfibios (TGA) ofrece una soluci\u00f3n innovadora al convertir esta energ\u00eda desperdiciada en electricidad. 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