Introduzca la altura manométrica y el caudal de diseño para seleccionar el tipo de turbina (impulso / Francis / Kaplan), el generador, la subestación elevadora y obtener la generación anual, el LCOE y una lista de materiales completa.
La potencia hidráulica es P = ρ·g·Q·H·η. La altura manométrica determina el tipo de turbina: impulso (Pelton) por encima de 200 m, Francis de 30 a 200 m, Kaplan/hélice por debajo de 30 m. La calculadora dimensiona el generador, la subestación elevadora de 0,4→10,5 kV (o 35 kV) y estima la energía anual mediante el método del factor de capacidad.
Central hidroeléctrica Francis de 1,6 MW (red de 10 kV)
Ejemplo resuelto 1 — Central hidroeléctrica Francis de 1,6 MW (red de 10 kV)
Pequeña central hidroeléctrica · Francis
1570 kW
H 80 m · Q 2.5 m³/s · η 80% · generador 2000 kW
Energía anual
6,875 MWh
LCOE
$16.7/MWh
BOM est. (FOB)
POA
📦 Lista de materiales
Equipo
Modelo
Especificación
Cant.
Grupo turbina-generador hidráulico
1570 kW
Francis · H 80 m · Q 2.5 m³/s · η 80% · incl. regulador + excitación · equipo adquirido (equipo adquirido)
6.Producción estacional: temporada seca 628 kW (40% caudal) ~ temporada húmeda 2000 kW (130% caudal)
7.LCOE = (CAPEX×CRF + OPEX) ÷ energía = $16.7/MWh (ilustrativo, factor llave en mano 1.6)
📋 Notas de diseño
Base de precios:El grupo turbina-generador se cotiza por kW según la referencia de grupos hidroturbina (FOB Qingdao, unidad completa incl. regulador + excitación; borrador, pendiente de revisión final). El transformador elevador utiliza el catálogo de subestaciones tipo caja (≤1600 kVA); las celdas de maniobra mayores y de 35 kV se cotizan por proyecto (POA).
Toma y obras civiles:Tubería forzada/cámara de carga, compuerta de toma, válvula de mariposa, canal de descarga y obras auxiliares de la central son alcance civil/mecánico cotizado por proyecto (POA) — dependen fuertemente de la altura del sitio, la geología y el diseño de la toma.
Factor de capacidad:La generación anual utiliza el método del factor de capacidad (predeterminado 50%, ajustable 20–70%). La producción hidráulica real depende de las curvas de duración de caudales estacionales y debe verificarse con la hidrología del sitio.
Producción estacional:Potencia indicativa en estación seca ≈628 kW (40% del caudal de diseño) y en estación húmeda ≈2000 kW (130% del caudal, limitada por la potencia nominal del generador). Utilice la curva de duración de caudales para un diseño firme.
Base del LCOE (ilustrativa):El LCOE de costo total anualiza el CAPEX durante 30 años al 7% y añade 2%/año de OPEX. El factor llave en mano 1.6 cubre obras civiles (toma, tubería forzada, casa de máquinas), instalación y puesta en marcha — los costos reales varían ampliamente según el sitio.
Modo aislado:El modo conectado a red vende toda la generación a la red.
Operación y mantenimiento:O&M rutinario: inspección del rodete/carcasa, calibración del regulador, mantenimiento de cojinetes y sellos, limpieza de la rejilla y muestreo de aceite del transformador. Intervalo de servicio típico de 2 000–4 000 horas de funcionamiento para una unidad Francis.
Revisión de diseño:Este es un dimensionamiento preliminar. Un ingeniero hidráulico autorizado debe verificar la selección de la turbina, la pérdida de carga en la tubería forzada, los márgenes de cavitación y la protección del generador antes de la compra.
Cómo se calculó
Fórmulas principales
P = 9,81 × Q × H × η (kW). Energía anual = P × 8760 × factor de capacidad. LCOE = (CAPEX × CRF + OPEX) ÷ energía anual (coste total, ilustrativo).
Normas aplicables
IEC 60193 (ensayos de modelo de turbina), IEC 60041 (aceptación en campo), GB/T 15468 (hidrogeneradores), GB/T 1094 (transformadores de potencia).
Preguntas frecuentes
¿Qué tipo de turbina necesita mi altura manométrica?
Una altura manométrica superior a 200 m corresponde a una turbina de impulso (Pelton); de 30 a 200 m, a una turbina Francis; por debajo de 30 m, a una turbina Kaplan o hélice de álabes fijos. La calculadora selecciona el tipo automáticamente a partir de su altura manométrica.
¿Cómo se estima la generación anual?
Mediante el método del factor de capacidad: potencia nominal × 8760 horas × factor de capacidad (50% por defecto, ajustable 20–70%). La producción real depende de la curva de caudales clasificados estacional de la ubicación.
¿Qué equipos se incluyen en el precio de la lista de materiales?
El grupo turbina-generador (referencia por kW), el transformador elevador, la unidad de maniobra anular / aparamenta de alta tensión y la aparamenta de baja tensión. Protecciones y secundarios y, en modo aislado, el respaldo diésel y la batería completan la lista; los transformadores de mayor tamaño y la aparamenta de 35 kV se cotizan por proyecto.
¿Qué es el LCOE en este contexto?
Coste nivelado de la energía: CAPEX anualizado (30 años al 7%) más OPEX, dividido por la generación anual. Es ilustrativo; un factor llave en mano de 1,6 cubre las obras civiles (toma, tubería forzada, casa de máquinas).
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Los resultados son estimaciones de ingeniería para referencia. El diseño final debe ser confirmado por un ingeniero local autorizado según las condiciones del sitio y los códigos aplicables. Los precios son FOB Qingdao (EXW) y no incluyen flete, aranceles ni instalación.
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