Turbinas

TURBINAS

Por Jorge Gonzalez Delfin

INTRODUCCION

La turbina hidráulica es una turbomáquina motora, y por tanto esencialmente es una bomba rotodinámica que trabaja a la inversa.

Así como una bomba absorbe energía mecánica y restituye energía al fluido; una turbina absorbe energía del fluido y restituye energía mecánica.

Las turbinas hidráulicas son la evolución natural de la sencilla rueda hidráulica.

Cuando se une a un generador constituye un medio extraordinariamente eficaz de convertir energía hidráulica en eléctrica.

Aunque la inversión necesaria para un complejo hidroeléctrico, es muy grande, pero las ventajas existentes son muchas, como el alto rendimiento, la flexibilidad operativa, el bajo consumo y deterioro (siempre que no haya sequía), el complejo hidroeléctrico constituye una fuente inagotable de energía en que las turbinas cumplen el papel principal.

TURBINAS

La función de una turbina y de toda máquina hidráulica es efectuar un cambio de energía entre un sistema mecánico y un sistema fluido.

Los únicos tipos de máquina hidráulica con los cuales se relaciona directamente son las turbinas.

El uso de artificios mecánicos elementales para transformar energía mecánica en otra energía optativa se puede encontrar la turbina hidráulica sencilla que es una evolución natural de la rueda hidráulica, aunque el parecido físico es muy remoto.

Los elementos constitutivos de una turbina son:

1-. Canal de llegada (lámina libre) o tubería forzada (flujo a presión).

2-. Caja Espiral: transforma presión en velocidad.

3-. Distribuidor

4-. Rodete.

5-. Tubo de aspiración

CLASIFICACION DE LAS TURBINAS

1-. Turbinas de Impulso o Acción: Pelton, Laval, Curtiss, etc.

2-. Turbinas de Reacción: Francis, Dériaz, Hélice y Kaplan.

OBS: El grado de reacción para una turbina se define como la razón entre la altura de presión absorbida por el rodete y la altura total absorbida por el rodete

Estos apelativos proceden de que en las primitivas y rudimentarias máquinas, la potencia se obtenía, bien del impulso comunicado por el agua al dar contra unas paletas giratorias, o bien de la reacción producida al salir de ellas.

Sin embargo, el significado de estos términos se ha ido modificando con el uso.

• Turbina de Impulsión (Acción):

Actualmente se le llama a aquella en la que la energía de presión o potencial del agua se convierte en energía cinética antes de que esta agua incida sobre una limitada porción periférica de un elemento rotativo, sin que haya un cambio posterior de presión.

Las actuales máquinas de impulsión son casi todas del tipo Pelton, siendo las convenientes para grandes alturas.

• Turbina de Reacción:

La conversión inicial presión- velocidad se realiza sólo parcialmente, de forma que el agua entra en el elemento rotativo por toda la periferia y el flujo pasa por todos los espacios libres.

Las modernas turbinas de reacción son del tipo Francis o bien de hélice, utilizándose para alturas medias y bajas respectivamente.

A diferencia de las bombas, la mayoría de las turbinas han de funcionar a potencia distinta de la normal durante considerables períodos de tiempo, haciéndose frente a las variaciones de carga, mediante la regulación de la cantidad de agua, pero manteniendo constante la velocidad de sincronismo.

TURBINAS PELTON.

Este tipo de turbina fue creada y patentada en 1889 por el norteamericano Lester Allan Pelton.

El principio de funcionamiento es relativamente simple, ya que constituye una evolución lógica de la antigua rueda hidráulica.

Posee las mejores características para grandes alturas, y desde luego es la única máquina capaz de funcionar con alturas superiores a 1.700 m.

Son notables su suavidad de giro y su buen funcionamiento a carga parcial. En la figura se muestra la disposición típica de una turbina Pelton.

La tobera lanza a la atmósfera un chorro de alta velocidad que incide sobre una serie de cucharas o álabes montados en la periferia de una rueda.

El par ejercido por el impacto y la desviación del chorro provoca el giro de la rueda. Una vez transmitida su energía a la rueda, el agua sale de los álabes a velocidad relativamente baja y es dirigida hacia el canal de desagüe.

Por tanto, la turbina ha de estar colocada a suficiente altura sobre el nivel máximo de crecida para asegurar el derrame libre.

En la turbina Pelton actual, la energía cinética del agua, en forma de chorro libre, se genera en una tobera colocada al final de la tubería a presión.

La tobera está provista de una aguja de cierre para regular el gasto, constituyendo en conjunto, el órgano de alimentación y de regulación de la turbina.

Encuentra justa aplicación la turbina Pelton, en aquellos aprovechamientos hidráulicos donde la ponderación de la carga es importante respecto al caudal.

La velocidad especifica es baja, entre 10 y 60 en el sistema metrico y entre 2 y 12 en el sistema ingles aproximadamente, siendo preferibles valores centrales entre estos limites por razones del rendimiento, el cual es del orden del 90% y se conserva bastante bien a carga parcial.

Entre las turbinas Pelton mas grandes instaladas hasta el momento se encuentran las

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