Añadir leña al fuego de los fabricantes de válvulas

Grand Inga Dam, ubicado sobre el río Congo, está considerado como el megaproyecto de energía africano por excelencia. Se ha proyectado una capacidad de 4,8 gigavatios para finales de la primera fase (2025). Una vez que se complete la presa, se espera producir 40 gigavatios. Así Grand Inga, ubicada en el Congo, será prácticamente el doble que la presa más grande del mundo, la presa de las Tres Gargantas de China, que tiene un rendimiento anual equivalente a 30 plantas de energía nuclear.

Se realizará una inversión de 62 billones de euros en la presa Grand Inga, a 150 kilómetros de la desembocadura del río Congo. Esta área está considerada como completamente adecuada para la producción energética debido a la pendiente pronunciada de la que dispone. Con el fin de ejecutar este proyecto, el río entero deberá pasar por el valle colindante y será derivado 200 metros hacia arriba.

El proyecto no está libre de controversia. El sector crítico advierte de las consecuencias ecológicas de dicha intervención masiva. Por un lado, podrían secarse las principales llanuras aluviales y por otro, se inundarían zonas naturales de gran valor.

Si el plan permanece intacto, 2,5 gigavatios de una primera fase de un total de 4,8 gigavatios irán a Sudáfrica. El país de nuevo desarrollo dispone de una economía de crecimiento rápido para la cual requiere mucha energía.

No obstante, tanto las personas como la industria africana parecen beneficiarse de este proyecto. Más de 300 millones de personas carecen de acceso al agua y los expertos afirman que la sequía continuará aumentando.

Más estaciones fluyentes, presas convencionales, centrales de bombeo, estaciones de medición de mareas, y plantas que emplean la energía cinética del agua pueden ayudar a paliar la escasez global de agua y contribuir de manera significativa a la revolución energética de los países en desarrollo. Desde el punto de vista técnico, las válvulas son cruciales para el control del flujo, especialmente en el caso de las válvulas de cierre.

Los Ferrocarriles Federales Austriacos (ÖBB), por ejemplo, utilizan las plantas hidroeléctricas como fuente de energía. Las centrales eléctricas ferroviarias son trabajos de gran y media presión con torres que van desde los 182 a los 795 metros.

“El agua fluye desde el depósito a la estructura interior que va sobre el grueso y pantallas finas a los dispositivos de cierre de entrada”, afirma la empresa ferroviaria nacional. Después fluye a través de una tubería al depósito. “Desde el depósito, el agua es guiada por la válvula de cierre y los dispositivos de emergencia a través de la compuerta (tubería de presión o eje de presión) a la central eléctrica”. Aquí es donde se distribuye el agua a través de la tubería y los dispositivos de cierre, como las válvulas de bola, a las turbinas individuales. El agua transfiere su energía a las ruedas de la turbina y fluye fuera de la central eléctrica como exceso de agua.

Las turbinas accionan los generadores sincronizados de única fase para producir la fase individual CA. Esta corriente alterna se extiende sobre los transformadores de bloque y un equipo de conmutación de alta tensión a la red de suministro de tensión, tal y como explica ÖBB.

En las centrales hidroeléctricas se utilizan diferentes tipos de válvulas dependiendo de la calidad del agua, la dirección y el centro de trabajo. Más comunes son las válvulas mariposa, las válvulas esféricas, las válvulas cónicas, o las puertas de anillo.

Las válvulas mariposa se requieren en las centrales hidroeléctricas con un rango de presión bajo y medio con el fin de garantizar un sellado de gran calidad y una apertura y cierre rápidos.

Las válvulas esféricas se utilizan principalmente en aplicaciones de presión alta. Las válvulas de control se utilizan en el tratamiento de agua, sistemas de distribución así como en centrales hidroeléctricas.

Para evitar fallos en el funcionamiento, los fabricantes de equipos tratan de encontrar todo tipo de soluciones. Por ejemplo, la presión de entrada puede causar una oscilación automática que puede dañar la compuerta. Una detección a tiempo y automatizada de la oscilación automática puede evitar peligros. “Abriendo y cerrando la junta, se pueden disminuir tanto el sistema oscilante como los daños ya que puede evitarse la oscilación automática”, explica Andritz Hydro. Esta función se puede ejecutar de forma automática o manual después de la alarma.

En la planta hidroeléctrica de gran presión de Cerro del Águila (Perú), recientemente se ha obtenido una “mejora sustancial” de aproximadamente el 15% en términos de pérdidas de cabezales de válvulas utilizando programas de cálculo de Dinámica de fluidos de cómputo (CFD) y tomando como base los resultados de la comprobación del modelo existente de la geometría de disco de válvula estándar.

Debido al alto número de transiciones diarias en las plantas hidroeléctricas, las válvulas sufren mucho durante su funcionamiento y uno debe adherirse a la normativa a la hora de seleccionar una válvula. Es obligatorio utilizar las válvulas adecuadas, garantizar un mantenimiento regular y, en caso necesario, realizar las revisiones correspondientes.

Los ingenieros de planta y fabricantes de válvulas requieren productos de gran calidad en todos los continentes. Especialmente, desde que el potencial está a menudo lejos de agotarse. Algunos continentes, como África, son cada vez más conscientes. La instalación hidroeléctrica Lauca, en construcción en el río Cuanza de Angola comenzará a funcionar en 2017. La planta dispondrá de dos turbinas. Andritz Hydro recibió el pedido correspondiente, que está por debajo de los 300 millones de euros. El pedido incluye seis turbinas Francis, cada una de ellas con 340 megavatios, así como generadores y equipamiento adicional.

India también tiene una gran reserva de energía a través de la hidroelectricidad. No obstante, del potencial de 150.000 horas de megavatios, solo se utiliza una cuarta parte. Tiempo para actuar: el gobierno indio pretende aumentar la participación de la hidroelectricidad en la mezcla energética del 25% actual al 40% a medio plazo. De esta manera, se trata de disminuir el número de apagones y mejorar la estabilidad de la red de suministro. Esto proporcionó a Voith India la oportunidad de lanzar un contrato lucrativo para la planta hidroeléctrica de Omkareshwar. Voith instaló ocho turbinas Francis, incluidos los ductos del generador y los sistemas auxiliares. Cada unidad tiene una capacidad de 65 megavatios.

Incluso Nepal tiene un gran potencial de energía hidráulica (40.000 MW). Para la planta Rasuwaghadi de Nepal, Voith suministrará una solución completa de agua a cable, incluidas tres turbinas verticales de 37 MW, los generadores y los sistemas automáticos y un equipamiento de balance de planta. El proyecto está ubicado al norte de Nepal, a aproximadamente 150 kilómetros de la capital, Katmandú.

Se ha encargado un pedido inusual de aproximadamente 250 millones de euros a Andritz Hydro. El proyecto de la primera planta hidroeléctrica mareomotriz del mundo en el lago está siendo llevado a cabo en Swansea Bay, Gales, Reino Unido. Se espera que proporcione electricidad a más de 155.000 hogares. Al contrario que las plantas eléctricas mareomotrices, ninguna bahía natural ni estuario está separado del mar abierto, pero en lugar de estar fabricada por el ser humano, la estructura de tipo puerto cierra el área mareomotriz, creando un lago generador de energía.

Como el mar de fuera del rompeolas se eleva y se mantiene, se crea espuma y una vez que esta alcanza una altura suficiente, se abren las esclusas y el agua fluye en el lago a través de las 16 turbinas para generar electricidad. Este proceso ocurre a la inversa en las mareas menguantes, ya que los niveles del mar comienzan a caer y la espuma mareomotriz se crea cuando se retiene el agua dentro del lago.

La planta contribuirá de forma significativa a conseguir los objetivos de reducción de emisiones de carbono dentro del Reino Unido con más de 236.000 toneladas de CO₂ anuales. Andritz Hydro fabricará el equipamiento electromecánico para la planta, cuya finalización se espera que sea a principios de 2019 como pronto.

Resulta sorprendente la capacidad actual de la hidroplanta. Obtiene aproximadamente el 80 por ciento de la energía renovable y cubre el 20% de la energía generada en todo el mundo. Lo que la hace atractiva es que se trata de la energía renovable más investigada y avanzada. Además, las plantas hidroeléctricas son extremadamente eficientes y proporcionan electricidad allí donde resulta necesario, algo que es impensable, por ejemplo, en el caso de la energía eólica y la fotovoltaica.

“El potencial hidroeléctrico está lejos de agotarse. Es el momento de que la tecnología vuelva a las políticas de energía”, afirma Heike Bergmann, miembro de la junta directiva de Voith Hydro Germany. De hecho, un informe encargado por Voith al instituto de investigación TNS Emnid para encuestar a 600 expertos de Alemania, Austria, Suiza, Noruega y Suecia parece confirmar esta afirmación. El 63% de los expertos cree que existe un enorme potencial de energía hidráulica en Noruega, el 46% en Alemania, el 42% en Austria y Suiza, y el 37% en Suecia.

En Alemania solo 7.000 de 50.000 diques y presas están equipamos con plantas hidroeléctricas. Los expertos creen que solo un tercio de las posibles inversiones cuentan con modernización, reactivación y nueva construcción. Por lo tanto, aún existe espacio para los ingenieros de planta, fabricantes de válvulas y proveedores para seguir esta corriente.

Las últimas innovaciones dentro de la industria de las válvulas pueden conocerse en la Valve World Expo, que se celebrará en la feria de Düsseldorf del 29 de noviembre al 1 de diciembre de 2016.