HISTORIA DE LAS TURBOMAQUINAS

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA ESPAÑA DE DURANGO

INGENIERÍA MECÁNICA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

SEXTO CUATRIMESTRE

TURBOMAQUINAS

HISTORIA DE LAS TURBOMAQUINAS HIDRAHULICAS

CATEDRÁTICO: ING. OBED GALVÁN LÓPEZ

ALUMNO: EDGAR JESÚS RÍOS CASSIO

VICTORIA DE DURANGO, DGO., MAYO DE 2013

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

HISTORIA DE LAS TURBINAS HIDRÁULICAS

• Clasificaciones

• Construcción y aplicación de una turbina

CONCLUSIÓN

BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo de investigación tiene como objetivo comprender y conocer la importancia de Las turbomaquinas hidráulicas, esta es la encargada de transformar la energía mecánica en energía eléctrica, por esto es de vital importancia saber elegir la turbina adecuada para cada sistema hidroeléctrico que se requiera.

En el siguiente apartado estudiaremos un poco acerca de la historia de las primeras turbinas hidrahulicas y cómo fue que han ido evolucionando con el paso del tiempo, también veremos qué tipos de turbinas hay y como puede ser su construcción así como su campo de aplicación

El propósito u objetivo de las turbinas hidráulicas como ya se ha comentado, es la obtención de energía mecánica a partir de energía de fluido, para aplicaciones a pequeña escala, y gran escala. Se puede emplear esta energía mecánica en infinidad de aplicaciones.

Dado que las máquinas de desplazamiento positivo son, en general, reversibles, las aplicaciones a gran escala de las turbinas es la producción de energía eléctrica, para acoplarla a la red de suministro. En estas situaciones, suelen emplearse turbomáquinas. Para ello, la energía mecánica generada en el eje se utiliza para mover una máquina eléctrica generadora (generador eléctrico o alternador).

HISTORIA DE LAS TURBINAS HIDRÁULICAS

Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental de una Central hidroeléctrica.

No se sabe con exactitud quién, dónde o hace cuánto tiempo se aprovechó por primera vez la fuerza y energía que posee una corriente de agua, aunque parece probable que la inspiración haya venido de otro uso más antiguo del agua: la irrigación. Eran empleados diversos medios en los tiempos antiguos para elevar el agua de los ríos a una altura mayor que la de sus márgenes, de donde correría por canales y zanjas a los campos. Uno de éstos era la rueda persa o saqia que es una rueda grande montada en un eje horizontal con cucharas en su periferia. Estas ruedas pueden verse todavía trabajando en Egipto, acopladas a engranes y movidas por un búfalo, burro o camello.

Alguien debe haber notado, hace mucho tiempo, que cuando se desenganchaba la bestia, la corriente tendía a hacer girar la rueda en dirección opuesta, concibiendo así la idea revolucionaria de que la corriente de agua tiene energía y por lo tanto podía hacer trabajo. De todas maneras, las ruedas hidráulicas primitivas no eran diferentes de la saqia y se conectaban con un mecanismo semejante, a una piedra de molino. Seguramente el inventor se regocijó al hacerse la idea de que evitaría muchas molestias en la molienda de granos, aunque probablemente no vislumbró el alcance que traería a las generaciones posteriores. La primera alusión literaria al invento, hecha por Antiparter de Tesalónica, data de los años 80 a.C. y dice, quitando la afectación lírica: “Dejad vuestra labor vosotras doncellas que trabajáis en el molino... porque Ceres ha ordenado a las ninfas del agua que hagan vuestra tarea”.

Los romanos conocían y usaban las ruedas hidráulicas como una fuente de fuerza mecánica, y la historia recoge el nombre de Vitruvius como el ingeniero que llevó a cabo tal modificación. Se cree que las guarniciones del muro Adriano, tenían unas cuantas ruedas hidráulicas para mover molinos de trigo; pero quizás porque contaban con abundantes esclavos, los romanos no explotaron la energía de la corriente de agua extensamente. En su imperio, el trigo se molía generalmente en molinos de mano, algunos de los cuales se han encontrado en los sitios donde existieron colonias romanas en Inglaterra.

Fueron los sajones los que popularizaron su uso en la gran Bretaña. Las evidencias más antiguas encontradas en documentos, son las de una concesión dada por el rey Ethelbert de Kent, tiene la fecha de 762 d.C. La costumbre se difundió rápidamente. En aquella época el oficio del constructor de molinos era viajar por todo el país construyendo molinos nuevos y atendiendo a los que necesitaban reparaciones y era una ocupación importante antes de la conquista de los normandos. Están registrados más de 5000 molinos en el censo de 1086.

Los motores hidráulicos precursores de las turbinas son las ruedas hidráulicas. Estas ruedas giraban por la acción del agua (generalmente por gravedad), y su energía se empleaba para elevar agua o mover molinos cuya finalidad fundamental era la de moler el grano de los cereales. Llegaron a alcanzarse buenos rendimientos, de hasta el 80 %; pero tenía el inconveniente de los pequeños caudales que utilizables y de las pequeñas alturas no superiores al diámetro de la rueda que obviamente tenía una limitación.

Sus orígenes se centran, coincidiendo los estudiosos más comprometidos con el tema, en el Mediterráneo oriental. Estrabón cita ya ruedas elevadoras en el río Nilo. En Egipto se han encontrado arcaduces (recipientes cerámicos para recoger el agua) semejantes a los de las norias, fechados en una o dos centurias antes de Cristo. Se conoce que Siria tenía ruedas hidráulicas en la época Imperial. En el libro Pneumática, que se atribuye a Filón de Bizancio (300-200 a.C) son tratados aparatos para sacar agua, y Vitruvio (de origen Romano), en su libro Arquitectura, habla de cuatro tipos de aparatos elevadores de agua, entre ellos la noria, y distingue las impelidas por una corriente superior y las impelidas por una corriente inferior.

Hacia el año 1000 se registraban en Irán un número basto de norias en el rio Ahwaz. Los Árabes hacían referencia a las ruedas hidráulicas como saqiya. Con este término también se conocía a las norias de tracción animal y la un tipo particular de canales. En diversos tratados se hace referencia a este tipo de artefactos como nazura, dawlab, as-saniya, y hattara, aunque el más común resulta ser el de na´ura. Podemos encontrarnos tanto ruedas de madera (las más usuales) como de hierro. Los elementos constructivos de las mismas quedan reflejados en los siguientes dibujos.

Desde mediados del siglo XIX, y con los avances de la técnica, que permitieron crear motores hidráulicos más potentes, que pudieran aprovechar mayores alturas y/o caudales. Aparece la turbina, en la que la energía potencial del agua se transforma previamente en energía cinética que luego es cedida al rodete.

Una mayor velocidad del agua a su paso por la maquina reduce las secciones por lo que se puede producir potencias importantes con dimensiones relativamente pequeñas de la máquina.

Clasificaciones:

De acuerdo al cambio de presión en el rodete o al grado de reacción

• Turbinas de acción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.

• Turbinas de reacción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo si sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.

Para clasificar a una turbina dentro de esta categoría se requiere calcular el grado de reacción de la misma. Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior.

De acuerdo al diseño del rodete

Esta clasificación es la más determinista, ya que entre las distintas de cada género las diferencias sólo pueden ser de tamaño, ángulo de los àlabes o cangilones, o de otras partes de la turbomáquina distinta al rodete. Los tipos más importantes son:

• Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua pequeños y con grandes caudales.(Turbina de reacción)

• Turbina Hélice: son exactamente iguales a las turbinas kaplan, pero a diferencia de estas, no son capaces de variar el ángulo de sus palas.

• Turbina Pelton: Son turbinas

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