La rueda pelton

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INTRODUCCIÓN

En la actualidad es imposible imaginar la vida sin energía eléctrica, estamos tan acostumbrados a encender y apagar el interruptor de la luz y otros aparatos que muy rara vez nos ponemos a pensar de donde viene esta electricidad; pues bien, un tipo de centrales generadoras son las HIDROELÉCTRICAS, éstas son plantas encargadas de convertir la energía del agua en energía eléctrica,pero mas específicamente, la TURBINA es la encargada de transformar esa energía hidráulica en energía mecánica, para posteriormente convertirla en energía eléctrica con un generador. Como decía La turbina es el alma de una central hidroeléctrica y dependiendo de la turbina que se use es la cantidad de electricidad que se produzca. En este capítulo hablaremos de las turbinas de impulso, yespecíficamente de la turbina PELTON.

GENERALIDADES DE LA TURBINA PELTON

La turbina PELTON debe su nombre al ingeniero norteamericano Lester Allen Pelton (1829-1908), quien en busca de oro en California concibió la idea de una rueda con cucharas periféricas que aprovecharan la energía cinética del agua que venía de una tubería y actuaba tangencialmente sobre la rueda. Por fin en 1880 patentó unaturbina con palas periféricas de muy particular diseño, de tal manera que el chorro proveniente de la tubería golpea el centro de cada pala o cuchara con el fin de aprovechar al máximo el empuje del agua.

Fig. 1 muestra el esquema básico de una turbina PELTON (cortesia de Microsoft Encarta 2003).

A las cucharas y palas que mencionamos anteriormente se les nombran ÁLABES. El álabe tiene la formade doble cuchara, con una arista diametral sobre la que incide el agua produciéndose una desviación simétrica en dirección axial, buscando un equilibrio dinámico de la máquina en esa dirección. En las siguientes imágenes veremos y analizaremos la forma del álabe.

fig. 2 En esta foto se puede mostrar a detalle la forma de la pala y la forma en la que incide el chorro en ella. (cortesía de WKVInc.).

Las dimensiones del álabe son proporcionales al diámetros del chorro que impacta sobre él; el chorro a su vez está en función del diámetro de la rueda y de la velocidad específica. El diámetro de chorro (do) está entre el 5% y el 12% del diámetro de la rueda (Dp). En la siguiente figura se muestra a detalle la forma del álabe y sus variables correspondientes

fig. 3 figura que muestra adetalle las partes de un álabe PELTON

El angulo a, ubicado entre las dos caras interiores del álabe es del orden de los 20°, lo ideal seria que fuera igal a 0°, pero, de ser asi, debilitaría la arista media donde pega el chorro y transmite la energía.

El angulo b, ubicado en la salida del álabe esta entre los 8° y los 12°. Se debe de dar salida al agua con la propia forma de del borde defuga, a la cual ayudan las líneas de "thalweg" .

Los álabes deben estar colocados lo mas cerca posible a los inyectores, debido a que la distancia hace decrecer la energía cinética del agua.

CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS PELTON

Las turbinas PELTON se clasifican generalmente por la posición del eje que mueven, por lo tanto existen dos clasificaciones: EJE HORIZONTAL Y EJE VERTICAL.DISPOSICIÓN VERTICAL

En esta disposición solo se pueden instalar turbinas de uno o dos chorros como máxmo, debido a la complicada instalación y mantenimiento de los inyectores. Sin embargo, en esta posición, la inspección de la rueda en general es mas sencilla, por lo que las reparaciones o desgastes se pueden solucionar sin necesidad de desmontar la turbina.



fig.4 PELTON de 1 chorro ejehorizontal. fig. 5 PELTON de 2 chorros eje horizontal.

DISPOSICIÓN VERTICAL

En esta posición se facilita la colocación de alimentación en un plano horizontal y con esto es posible aumentar el número de chorros sin aumentar el caudal y tener mayor potencia por unidad. Se acorta la longitud entre la turbina y el generador, disminuyen las escavaciones y hasta...
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