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Europa. Varias centrales existentes tienen unidades a velocidad ajustable, y otras se encuentran en las etapas de diseño y
construcción. El proyecto Goldisthal de cuatro unidades en
Alemania, con dos unidades de 351 MVA a velocidad ajustable y velocidad síncrona nominal de 333 r/min, puede operar
en un rango de velocidad de 300 a 346.6 r/min.

La evolución de la energía hidroeléctrica
al almacenamiento por bombeo
Las unidades de almacenamiento por bombeo construidas
hoy han experimentado cambios técnicos significativos
desde que se construyó la central de Rocky River en 1928.
Estas unidades se construyeron con motores/bombas y turbinas/generadores en ejes separados hasta 1956. La turbina
y el generador ubicados en un eje y el motor y la bomba en
otro era un factor de costo importante en las primeras centrales de almacenamiento por bombeo. El debate planteaba:
"¿Se puede accionar una turbina Francis como una bomba
cuando gira en una dirección, y como una turbina cuando
gira en la otra?" Existía una inquietud similar con respecto
al motor síncrono: "¿Se puede operar una máquina síncrona
como motor y como generador?"

Hiwassee Unit 2-La primera turbina de bomba
reversible
El debate se resolvió en 1956, cuando Allis Chalmer construyó la primera unidad reversible de eje único con motor/
generador y bomba/turbina de velocidad síncrona, instalada
y probada en la central hidroeléctrica de Hiwassee en el
sistema de la Autoridad del Valle del Tennessee (TVA, por
sus siglas en inglés). Hiwassee Unit 2 es una bomba/turbina
reversible que demuestra que un solo rodete puede funcionar
como bomba y turbina y que un generador síncrono a velocidad única también puede funcionar como motor.
ASME incluyó a Unit 2 en el proyecto de almacenamiento
por bombeo de Hiwassee como el proyecto 67 en su lista de
proyectos emblemáticos especializados en ingeniería mecánica. La siguiente descripción de ASME resume las mejoras
que logró la unidad tándem Hiwassee:
La bomba-turbina le demostró a las empresas de energía eléctrica de todo el mundo que las bombas-turbinas reversibles se podían usar en centrales de almacenamiento por bombeo, a fin de almacenar la energía
eléctrica de manera eficiente y económica durante
periodos de baja demanda y satisfacer los de máxima demanda. Antes de la instalación de Hiwassee
unit 2, las centrales de almacenamiento por bombeo
usaban bombas separadas y turbinas convencionales
para almacenamiento y generación. Pero el tamaño
y la naturaleza reversible de la unidad de Hiwassee
sirvieron como prototipo para diseñar y construir las
centrales de almacenamiento por bombeo posteriores.
La capacidad de 59.5 MW superó con creces el límite
de 25 MW previsto cuando se estudiaron por primera
vez las unidades reversibles. Unidades de mayor taseptiembre/octubre 2020 	

maño implicaron que el almacenamiento por bombeo
podía cumplir mejor su papel prometedor de satisfacer
la demanda máxima. La disposición física compacta
también mejoró las oportunidades para construir el
almacenamiento por bombeo. Hoy en día, las bombas-turbinas reversibles han reemplazado casi completamente el uso de bombas y turbinas separadas en
estas instalaciones. Además, Hiwassee fue la primera
bomba-turbina reversible construída en los Estados
Unidos con puertas de paso para controlar la potencia
de salida de la turbina y mejorar la eficiencia de la
bomba.
La combinación de bomba y turbina de la central Hiwassee fue la primera de muchas que se instalaron en los sistemas eléctricos de los Estados Unidos. En su momento,
la central era la más grande y poderosa del mundo. Como
unidad de almacenamiento por bombeo en el sistema TVA,
logró importantes ahorros en la generación de energía
eléctrica.

Arranque del motor de la bomba
Otro obstáculo tecnológico que se abordó fue el método para
poner en marcha las unidades de almacenamiento por bombeo en modo bombeo. En este modo, es necesario acelerar
la bomba mientras gira en el aire. Una vez que la bomba
alcanza velocidad síncrona, se pueden abrir las puertas para
permitir el ingreso de agua y luego abrir la válvula principal, lo que habilita a la bomba a transportar el agua desde el
embalse inferior al superior.
Existían varias formas de arrancar las unidades en modo
bombeo: arranque directo, arranque consecutivo, arranque
con motor auxiliar (pony), o mediante el uso de una turbina
hidroeléctrica pequeña separada en el eje. Cada método tenía
limitaciones técnicas, operativas y de despacho propias.
El arranque directo requería que un generador de una
central cercana estuviera en línea y fuera capaz de cumplir
con el requerimiento de corriente de arranque de la unidad
en modo de bombeo. El arranque consecutivo usaba agua
del embalse superior para accionar una unidad en la central en modo de generación, que a su vez, proporcionaba
la corriente de arranque para iniciar la unidad en modo de
bombeo. El método de arranque con motor auxiliar (pony)
todavía requería una fuente de generación especializada,
pero tuvo menor impacto en la red eléctrica de gran porte.
Este arranque utiliza un motor de inducción de rotor bobinado, instalado sobre el eje de la unidad y conectado a la
red o a un generador en la central que podía alimentar el
motor, para llevar la bomba a velocidad síncrona y permitir
que el motor de la bomba se sincronice con la red. Cuando
la bomba se conecta a la red, el motor auxiliar (pony) se
desconecta. La turbina separada implicaba costosas obras
hidráulicas y civiles adicionales.
Además de los gastos iniciales y los costos de mantenimiento, los métodos de arranque directo, consecutivo y con
motor auxiliar (pony) impusieron importantes restricciones
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