TURBINAS HIDRULICASUna presa se construye para captar agua que fluye de un ro.De esta forma se acumulan millones de metros cbicos de agua que poseen una energa potencial.

sta energa potencial depende: - De la diferencia de los niveles superior e inferior de agua (la altura de la cada de agua).TURBINAS HIDRULICASEn la cortina de la presa hay unas vlvulas, cuando stas se abren permiten que el agua circule libremente, cayendo desde grandes alturas a un depsito inferior, para continuar su trayecto hacia el mar (vase figura 26). - Y de el volumen de agua acumulada.

Figura 26. Diagrama de una central hidroelctrica.

TURBINAS HIDRULICAS

Cuando se abren las compuertas de una presa el volumen de agua que fluye por unidad de tiempo (llamado gasto) es muy grande (por ejemplo, en la presa Netzahualcyotl circulan 240 m cada segundo). TURBINAS HIDRULICASLa energa que inicialmente era potencial, ahora se transforma en energa cintica debido al gran chorro de agua que cae.

ste choca con los cangilones (especie de aspas en forma de cuchara con una estra en el centro) o rodete de una turbina, provocando que sta gire a gran velocidad. TURBINAS HIDRULICASLa turbina, a su vez, est unida a un generador de corriente elctrica, parecido al generador de un carro, pero de grandes dimensiones y de esta forma se produce electricidad.

Cuando la cada de agua es grande (100 mca o ms), se utiliza una turbina tipo Pelton, cuya eficiencia est entre 84 y 88%. TURBINAS HIDRULICASCuando los saltos de agua son menores de 100 mca, es ms conveniente usar turbinas Francis (eficiencia de 94-96%) y Kaplan (eficiencia de 93-95%).

Las Francis se utilizan en cadas de agua cercanas a los 100 m y las Kaplan para cadas an menores (vase la figura 27).

TURBINAS HIDRULICASFigura 27. Tipos de turbinas hidrulicas.

TURBINAS HIDRULICASVentajas que tiene una central hidroelctrica:Su alta eficiencia (entre 80 y 90%). Y adems no contamina.Desventajas: - Acumulacin de sedimentos en el fondo de la presa, por la erosin del agua. - Adems, son escasos los lugares adecuados para construirla.

TURBINAS HIDRULICASEn nuestro pas, hasta 1981, el 36% de la energa elctrica total se generaba con 45 plantas hidroelctricas. Sin embargo, en ese entonces ya se estaban construyendo siete nuevas plantas.

TURBINAS HIDRULICASExisten recursos hidrolgicos de baja potencia, donde es factible instalar sistemas Microhidroelctricos. Por lo regular se encuentran en las sierras o en las montaas.

TURBINAS HIDRULICAS Donde existen muchos asentamientos humanos con escasos recursos y muy limitados servicios.

TURBINAS HIDRULICASA continuacin se presentan las caractersticas ms relevantes de las turbinas ms comunes:

Para la generacin de energa las turbinas se clasifican en dos grupos: las turbinas de reaccin y las de impulso.

TURBINAS HIDRULICASPelton.

Por la patente:Francis.Hlice (alabes fijos).

Kaplan (alabes mviles).

TURBINAS HIDRULICASBulbo (Rodete Kaplan, sin espiral de alimentacin).

Reiffenstein (rodete Francis o Kaplan sin distribuidor).

Por la forma de transmisin de la energa: Impulso (presin constante=presin atmosfrica).Reaccin (presin variablepresin atmosfrica).TURBINAS HIDRULICAS

TURBINAS HIDRULICASRadiales (entrada segn el radio del rodete) .Axiales ( entrada paralela al eje) .

TURBINAS HIDRULICASRadioaxiales (entrada oblicua al eje).Tangenciales (entrada tangencial al rodete).

TURBINAS HIDRULICASPor la posicin del eje: Horizontal (plano del rodete vertical).Inclinada.Vertical (plano del rodete horizontal).

TURBINAS HIDRULICASPor el tipo de instalacin: Mltiple (varios rodetes en un mismo eje)

Sencilla (un solo rodete por eje)

TURBINAS HIDRULICASTurbina Francis: Puede tener labes mviles que permiten ser accionados por el regulador de la turbina para variar el gasto y la demanda. Es una turbina de reaccin, radioaxial, esgeneralmente centrpeta.

TURBINAS HIDRULICASEs de presin variable desde la entrada del rodete hasta abandonar el tubo de aspiracin. Los labes de rodete fijo son para cargas bajas y medianas de 25 a 380 mca y gastos del orden de 30 a 200 m3/s.

TURBINAS HIDRULICASLa eficiencia es sensible a la variacin del gasto como a la carga. Generalmente es de tipo vertical.

TURBINAS FRANCIS1. Rueda de paletas rodeada por una coraona de paletas fijas .2. Indica la camara de descarga, que es la parte por donde entra el agua en la turbina.

TURBINAS FRANCIS3. Tubo de aspiracion, que es por donde sale el agua.4. Corona de paletas fijas (distribuidor).

TURBINAS FRANCIS Funcin principal de los rganos:- transformar la energa de presin en energa cintica.Distribuidor.-- dirigir el agua siguiendo una direccin determinada sobre el rodete.- sirve como vlvula de emergencia.

TURBINAS FRANCIS- el distribuidor puede ser de concreto o acero.

TURBINAS FRANCIS- el distribuidor esta formado por un conjunto de labes mviles.

TURBINAS FRANCISRodete.- - es el rgano que hace la transmisin de la energa del agua a la turbina.- por el momento ejercido y la velocidad angular transmite a la flecha una potencia. proporcional de las cantidades mencionadas.- disminiur la velocidad del agua tanto como se pueda.

TURBINAS FRANCISJunto con las revoluciones aumenta la velocidad relativa del agua en el rodete. Por tal motivo aumentan las prdidas por rozamiento en el rodete.De manera que el rendimiento disminuye.

TURBINAS FRANCISSimulacin numrica que sigue el flujo en las paletas de una Turbina Francis.

TURBINAS FRANCISDependiendo de la forma del rodete, puede construirse de tipo:Lento.Normal.

Rpido.

Extrarrpido.

TURBINAS FRANCISRodetes lentos. Se utilizan para saltos grandes de agua.El dimetro de entrada es ms grande que el de salida.

Se aumenta el ngulo de entrada

TURBINAS FRANCISRodetes lentos. Tiende a disminuir el crecido nmero de revoluciones.

El nmero especfico de revoluciones varia entre 50-100.

TURBINAS FRANCISRodetes Normales.Tiene un rodete en el cual el dimetro de entrada es ligeramente superior al del tubo de aspiracin. El agua atraviesa las dos coronas del rodete y es desviada en la direccin radial, con que sale de los labes directores.

TURBINAS FRANCISRodetes Normales.Finalmente a la direccin axial, con la cual entra en el tubo de aspiracin.Alcanza un nmero especfico de revoluciones que varia entre 100-200.

TURBINAS FRANCISRodetes rpidos.El dimetro del rodete resulta menor que el del tubo de aspiracin. El cambio de direccin del agua se efecta ms bruscamente que en las turbinas normales.

TURBINAS FRANCISRodetes rpidos.Se obtiene mayores velocidades para la misma altura de salto. Alcanza un nmero especfico de revoluciones que varia entre 200-300.

TURBINAS FRANCISRodetes extrarrpidos.El agua entra en direccin radial y recorre cierto espacio sin paletas antes de alcanzar la entrada del rodete . En ese espacio se anula el rozamiento con las paletas.

TURBINAS FRANCISRodetes extrarrpidos.Por tal motivo se consigue una elevacin del rendimiento.

Alcanza un nmero especfico de revoluciones que varia entre 300 - 500.

TURBINA FRANCISLa Turbina Francis es, en la actualidad, la turbina hidrulica tpica de reaccin de flujo radial. Lleva este nombre en honor al ingeniero James Bichano Francis (1815-1892).

TURBINA PELTON Turbina Pelton:El agua es dirigida al rodete por medio de chiflones.Es una turbina de impulso y de accin tangencial.

TURBINA PELTONTrabaja con cargas entre 150 a 2200 mca. Si es tipo horizontal podr tener uno o dos chiflones. Pero si es vertical podr tener hasta ocho.

TURBINA PELTONEsta sometida a presin atmosfrica, por lo que no podr ser sumergida.Y con gastos muy bajos, menores a los 30 m3/s por ejemplo.

TURBINA PELTONPero es ms sensible a los cambios de carga.En caso de variar el gasto, la eficiencia no se altera.

TURBINA PELTONEn la Pelton, el agua tiene una presin muy alta. La vvula de aguja (chiflon), se usa para controlar el flujo de agua. De tal manera que deja pasar un chorro de agua que choca con los labes de la turbina.

TURBINA PELTONTransfirindole su energa y haciendo girar la turbina. Esta, a su vez, hace girar un generador para producir energa elctrica.De tal manera que deja pasar un chorro de agua que choca con los labes de la turbina.

TURBINA PELTONNo existe gradiente de presin entre la entrada y la salida de la mquina.Aprovecha solamente la energa cintica del fluido.

TURBINA PELTONEspecialmente para usos micro-hidrulicos. Las turbinas de impulso son generalmente ms convenientes que las turbinas de reaccin. Turbina Pelton para uso micro-hidroelctrico

TURBINA PELTON- Mayor tolerancia a la arena y a otras partculas en el agua. - Un mejor acceso a las piezas.

Debido a que presentan una serie de ventajas tales como : - Ningn sello de presin alrededor del eje. - Ms fcil de fabricar y mantener.

TURBINA PELTON El rodete Pelton, est constituido por un disco de acero con labes en forma de doble cuchara. Ver figuras.

TURBINA PELTONSimulacin numrica de una rueda Pelton.

TURBINA HORIZONTAL PELTON

TURBINA HORIZONTAL PELTONSISTEMA DE INYECCION DEL AGUA

TURBINA VERTICAL PELTON

TURBINA VERTICAL PELTON

La Turbina Pelton es una rueda de cucharas perifricas que aprovecha la energa cintica de un chorro de agua.Debe su nombre a Lester Allan Pelton (1829-1908) quien era un buscador de oro en California.

Este chorro de agua proviene de una tubera de presin, incidiendo tangencialmente sobre la misma.

Es una turbina de reaccin, radioaxial. Y de alabes fijos (centrpeta). Diseada para grandes gastos, hasta 500 m3/s y cargas bajas, menores a 30 metros, aproximadamente.

TURBINA DE HLICE

Es de presin variable. Esta fue la primera versin de turbina inventada por Victor Kaplan.El rendimiento de estos tipos de turbinas se encuentra del orden del 90% como mnimo y 93% lo ms tpico.

TURBINA DE HLICE

Es una turbina de reaccin, radioaxial. Es de hlice con labes ajustables. TURBINA KAPLANEl rodete recuerda la forma de una hlice de barco.

Esto hace que la eficiencia se mantenga constante durante el funcionamiento. Esta diseada para grandes gastos 500 m3/s,pero para cargas menores a los 80 metros. TURBINA KAPLANLos labes se mueven automticamente al variar las condiciones de operacin.

TURBINA KAPLANEsta turbina debe su nombre al ingeniero Vctor Kaplan (1876-1934).

Que concibi la idea de corregir el paso de los labes automticamente con las variaciones de la potencia.

La regulacin se efectua por medio de un distribuidor como en la francis y por medio de los labes.

TURBINA KAPLANLas siguientes figuras muestran a una turbina Kaplan y de Hlice.

TURBINA KAPLAN

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