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TURBINAS HIDRAULICAS

Una turbina hidráulica es un elemento que aprovecha la energía cinética y potencial del agua para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica.

En cuanto a su modo de funcionamiento, se pueden clasificar en dos grupos:
-Turbinas de acción-Turbinas de reacción

Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior.

TIPOS DE TURBINAS HIDRÁULICAS.

El tipo de turbina de acción más conocido es la que se emplea generalmente para saltos de agua de gran altura (más de 50 m), pero existen otros como la turbina Turgo yla de flujo cruzado (también conocida como turbina Ossberger o Banki-Mitchell).

Los principales tipos de turbina de reacción son los siguientes: turbina Francis, Deriaz, Hélice, turbina Kaplan, Tubular y Bulbo. La turbina Francis es muy utilizada en saltos de altura media (5 a 100 m) y la turbina Kaplan lo es en los saltos de baja altura (menos de 10 m).

La potencia de un salto de agua vienedada por la siguiente fórmula:

[pic]

Donde:
N = potencia en W

r = rendimiento del sistema, que depende del tipo de turbina, adimensional.

g = aceleración de la gravedad en m/s²

Q = caudal de agua másico en kg/s

h = altura de salto en m.

De acuerdo con lo anterior, una misma potencia se puede conseguir con gran altura de salto y poco caudal (centraleshidroeléctricas de montaña), pequeño salto y gran caudal (centrales de llanura) o con valores medios de ambas magnitudes (centrales de pie de presa, generalmente).

TURBINA PELTON.

Lester Allan Pelton, carpintero y montador de ejes y poleas, inventó la turbina Pelton en 1879 mientras trabajaba en California. Obtuvo su primera patente en 1880. Una historia dice quePelton inventó su rueda cuando se fijó en cómo el agua salpicaba fuera de las fosas nasales de una vaca mientras esta bebía de un chorro de agua. Otra historia indica que se inspiró en una noria en la que árbol se había aflojado mientras estaba trabajando en él. El chorro de agua golpeó el borde de la paleta de la noria e invirtió su dirección (en lugar de llenar la paleta). Pelton observó unincremento en la velocidad de la desalineada rueda. Una turbina Pelton es una de las más eficientes tipos de turbinas hidráulicas.

FUNCIONAMIENTO
La tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda. Cada paleta invierte el flujo de agua, disminuyendo su energía. El impulso resultante hace girar la turbina.Las paletas se montan por pares para mantener equilibradas las fuerzas en la rueda. La turbina Pelton es un tipo de turbina de impulso y es la más eficiente en aplicaciones donde se cuenta con un gran desnivel de agua.

Dado que el agua no es un fluido compresible, casi toda la energía disponible se extrae en la primera etapa de la turbina. Por lo tanto, la turbina Pelton tiene una sola rueda,al contrario de las turbinas que operan con fluidos compresibles.

APLICACIONES.
Existen turbinas Pelton de todos los tamaños. Hay turbinas de varias toneladas montadas en vertical sobre cojinetes hidráulicos en las centrales hidroeléctricas. Las turbinas Pelton más pequeñas, solo de unos pocos centímetros, se usan en equipamientos domésticos.

En general, a medida que la altura de la caída deagua aumenta, menor volumen de agua puede generar la misma potencia. La energía es la fuerza por la distancia y por lo tanto presiones más altas pueden aplicar la misma fuerza con menor caudal másico.

Cada instalación tiene por lo tanto su propia combinación de presión, velocidad y volumen de funcionamiento más eficiente. Usualmente las pequeñas instalaciones usan paletas estandarizadas y...
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