CAJA DE CAMBIOS

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA TURBINA PELTON
PARA GENERACIÓN ELÉCTRICA, CAPACIDAD 2 KW.

DISEÑO HIDRÁULICO Y MECÁNICO DE LA TURBINA

1.1.

INTRODUCCIÓN

TURBINAS PELTON

Las turbinas Pelton, se conocen como turbinas de presión por ser ésta constante
en la zona del rodete, de chorro libre, de impulsión, o de admisión parcial por ser
atacada por el agua sólo una parte de la periferiadel rodete. Así mismo entran en
la clasificación de turbinas tangenciales y turbinas de acción.

1.1.1. FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA PELTON

Principio de funcionamiento de las turbinas Pelton.

La energía potencial gravitatoria del agua embalsada, o energía de presión, se
convierte, prácticamente sin pérdidas, en energía cinética, al salir el agua a través del
inyector en forma dechorros libres, a una velocidad que corresponde a toda la altura
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del salto útil, se dispone de la máxima energía cinética en el momento en que el agua
incide tangencialmente sobre el rodete, empujando a los alabes, obteniéndose el
trabajo mecánico deseado.

Las formas cóncavas de los alabes hacen cambiar la dirección del chorro de
agua, saliendo éste, ya sin energía apreciable, por losbordes laterales, sin ninguna
incidencia posterior sobre los alabes. De este modo, el chorro de agua transmite su
energía cinética al rodete, donde queda transformada instantáneamente en energía
mecánica.

La válvula de aguja, gobernada por el regulador de velocidad, cierra más o
menos el orificio de salida de la tobera o inyector, consiguiendo modificar el caudal
de agua que fluye por ésta, alobjeto de mantener constante la velocidad del rodete,
evitándose embalamiento o reducción del número de revoluciones del mismo, por
disminución o aumento respectivamente de la carga solicitada al generador.

La arista que divide al alabe en dos partes simétricas, corta al chorro de agua,
seccionándolo en dos láminas de fluido, teóricamente del mismo caudal,
precipitándose cada una hacia laconcavidad correspondiente. Tal disposición
permite contrarrestar mutuamente los empujes axiales que se originan en el rodete,
equilibrando presiones sobre el mismo.

1.1.2.

ACCESORIOS DE LAS TURBINAS

El elemento principal de toda turbina hidráulica es el rodete mismo. Sin
embargo, el rodete por sí solo no puede hacer mucho, requiere de ciertos accesorios,
ya sea para la distribución,direccionamiento, control etc.
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Fig. 1.1. - Componentes de una turbina Pelton.

RODETE

Costa de una rueda con cucharas alrededor, a las que podemos llamar también
alabes, sobre las que actúa el chorro inyector. El tamaño y número de alabes
dependen de las características de la instalación y de la velocidad específica ns.
Cuanto menor sea el caudal y mayor la altura del salto, menorserá el diámetro del
chorro. Las dimensiones de los alabes vienen ligadas directamente por el diámetro
del chorro.

Fig. 1.2. – Esquema del rodete

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Cada vez que va a entrar un alabe en el campo de acción del chorro sufriría
un rechazo, por lo que a esta se le practica un hueco de aproximadamente un 10%
mayor a diámetro del chorro. Un alabe tiene forma elíptica dividida por una crestaafilada en dos partes simétrica. Al estar dividido en dos la componente axial de la
fuerza se contrarresta y de esta forma no sufren los cojinetes. La longitud del alabe es
de 2.1 veces el diámetro del chorro y la anchura del alabe es de 2.5 veces el mismo
diámetro.

Fig. 1.3. – Rodete Pelton

ALABES

También llamados, cucharas, son piezas de bronce o de acero especial para
evitar,dentro de lo posible, las corrosiones y cavitaciones.

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Están diseñados para recibir el empuje directo del chorro de agua. Su forma
es similar a la de una doble cuchara, con una arista interior lo más afilada posible y
situada centralmente en dirección perpendicular hacia el eje, de modo que divide al
alabe en dos partes simétricas de gran concavidad cada una, siendo sobre dicha arista...