TURBINAS HIDRAULICAS


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 Vamos a estudiar las turbinas hidráulicas y luego veremos las más usadas: la Pelton, la Francis y la Kaplan.

 ¿Qué es una Turbina Hidráulica?

 Una turbina hidráulica es una máquina que transforma la energía de un fluido (energía cinética y potencial), normalmente agua, en energía mecánica de rotación. La energía del agua puede ser por la caída en un salto de agua o por la propia corriente de agua.

que es una turbina hidraulica



 Normalmente esta energía de rotación se utiliza para transformarla en energía eléctrica, mediante el acoplamiento de la turbina a un generador en las centrales hidráulicas. La caída del agua y/o el paso del agua por ella hace girar la turbina y el eje de la turbina, que está acoplado al generador, hace que este último gire produciendo energía eléctrica. Las turbinas hidráulicas tienen un rendimiento muy alto que incluso puede llegar al 90%.

turbina hidraulica

 Partes de Una Turbina Hidráulica

 Si te fijas en la imagen anterior, el agua se recoge por una tubería de entrada y es distribuida por varios puntos de salida mediante el distribuidor. Los puntos por donde sale el agua se llaman toberas, hacen que el agua golpee los álabes del rodete que hace girar el eje de la turbina también llamado rotor. El rodete consta esencialmente de un disco provisto de un sistema de álabes, paletas o cucharas (dependiendo tipo de turbina) sobre las que golpea el agua. El agua sale por la tubería de desagüe o difusor hacia el cauce del río.

  Tipos-Clasificación de las Turbinas Hidráulicas

 Según la colocación de su eje: El eje de la turbina puede colocarse horizontal o vertical.

 Según la dirección en que entra el agua las turbinas pueden ser:

 - Turbinas radiales-axiales: El agua entra en el rodete de forma radial para posteriormente cambiar de dirección y salir paralela al eje de rotación de la turbina, es decir axial o en la dirección del eje. Fíjate en la imagen de abajo.

 - Turbinas axiales: el agua entra y sale paralela al eje de rotación de la turbina.

 - Turbinas Tangenciales: El agua golpea el rodete en su periferia.

clasificacion turbinas

 También hay otra clasificación, quizás la más importante, y es según el grado de reactividad, o lo que es lo mismo como mueve el eje de la turbina el agua. Hay dos tipo, de acción y de reacción.

accion y reaccion turbina

 Fíjate en la figura de arriba, vamos a empezar por la de acción, que es la más fácil. El agua mueve la turbina por el golpe directo sobre los álabes del rodete. En estos casos interesa que tengamos una gran altura de caída del agua para que golpee lo más fuerte posible.

 Ahora veamos la de reacción. En este caso el agua mueve el rodete, no por el golpe directo, sino por la reacción que provoca su salida sobre el rodete (fíjate en la figura de arriba). En este caso nos interesa que tengamos un gran caudal de agua que empuje el agua que entra en las tuberías  para que salga con mucha fuerza (presión) y mueva con más fuerza el rodete. La altura a la que cae el agua aquí no es muy importante porque no golpea directamente los álabes, aquí lo que interesa es que tengamos mucho caudal de agua empujando.

  eamos las características de cada una de estos tipos:

 - De acción: La incidencia del agua y el sentido del giro del rodete coincide en el punto en el que se produce el choque del agua sobre los álabes. Toda la energía cinética con la que llega el agua a la turbina es utilizada para su giro.  La energía de presión que el agua posee a su entrada, al ser dirigida al rodete directamente, se convierte totalmente en energía cinética (movimiento) en el rodete. La presión del agua a la entrada y a la salida es la misma. La más usada es la Pelton que luego veremos y explicaremos.

turbina hidraulica de accion

 - De reacción: El sentido de giro del rodete no coincide con la dirección de entrada y salida del agua. Estas turbinas utilizan energía cinética y de presión para mover el rodete y la presión del agua a la salida es inferior a la de entrada. Antes de llegar el agua al rodete parte de la energía de presión que trae el agua en su caída se transforma en energía cinética en el distribuidor, girando alrededor de él. El distribuidor en este caso rodea todo el rodete, llegando el agua por la totalidad de la periferia de éste, siendo por tanto la admisión del agua total.

turbina hidraulica reaccion

 El agua a la salida del rodete tampoco sale a la atmósfera, sino que penetra en un tubo llamado tubo difusor o tubo de aspiración, generándose una depresión (absorción), cuya misión fundamental es aumentar la energía hidráulica absorbida por el rodete. El tubo difusor desemboca en el canal de desagüe, que devuelve el agua al cauce.

 Pero veamos todo esto con los 3 tipos de turbinas que se utilizan en la actualidad

 Turbinas Más Utilizadas

 Las turbinas más usadas son 3: Pelton, Francis y Kaplan. Vamos a explicar cada una de ellas pero primero te dejamos una imagen del tipo de rodete que utiliza cada una de ellas, ya que es su principal diferencia.

rodetes de las turbinas hidraulicas

 Turbina Pelton

 También llamada "Rueda Pelton" es una turbina de acción o de chorro, tangencial y normalmente de eje horizontal. Se utiliza en saltos de agua de gran altura (superiores a 200m) y con pequeños caudales de agua (hasta 10 metros cúbicos por segundo). El distribuidor está formado por una o varias entradas de agua al rodete. Los álabes que están situados sobre la periferia del rodete tienen forma de cuchara. La fuerza del impulso del agua es la responsable del giro de la turbina.

turbina pelton

 Turbina Francis

 Es una turbina de reacción, radial-axial, normalmente de eje vertical, aunque pueden ser horizontal como muestra la figura de más abajo. Se utiliza en saltos de altura intermedia (hasta los 200m) y con caudales muy variados de agua, entre 2 y 200 metros cúbicos por segundo. El distribuidor está compuesto de aletas móviles para regular el caudal de agua que conduce al rodete. El agua procedente de la tubería forzada entra perpendicularmente al eje de la turbina y sale paralela a él.

 Para regular el caudal de agua que entra en el rodete se utilizan unas paletas directrices situadas en forma circular, y cuyo conjunto de denomina distribuidor. Se utiliza en sitios de muy diversas alturas de caída de agua y caudales. Esta turbina se puede utilizar en un gran rango de saltos y caudales de agua, es la más versátil. Algunas pueden variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento.

turbina francis

 Turbina Kaplan

 La turbina Kaplan es de reacción pura, radial-axial, y normalmente de eje vertical. Las características técnicas y de construcción son muy parecidas en ambos tipos (Francis y Kaplan). Se utiliza en saltos de pequeña altura de agua (hasta 50m) y con caudales que suelen superar los 15 metros cúbicos por segundo. Para mucho caudal de agua a poca altura esta turbina es la mejor opción. Pueden variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento.

turbina kaplan

 ¿Cómo Elegir el Tipo de Turbina?

 Aquí te dejamos un gráfico donde se muestra el tipo de turbina ideal en función del caudal y la altura de caída del agua.

elegir turbina

 Aqui os dejamos un video donde se explican muy bien los diferentes tipos de turbinas hidraulicas:





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