Turbinas Hidraulicas

TURBINAS
HIDRAULICAS

TURBINA, palabra relacionada con el torbellino creado por un fluido, se entiende todo
dispositivo mecánico capaz de convertir en trabajo, en la forma de movimiento de
rotación, la energía cinética presente en masas de agua, vapor o gas, al encontrarse
éstas dotadas de una determinada velocidad de desplazamiento.

Turbina Hidráulica. (Motor Hidráulico)
Conjuntoturbina-generador.
(Grupo)

Una turbina hidráulica es accionada por el agua en movimiento, una vez que ésta
es debidamente encauzada hacia el elemento de turbina denominado distribuidor,
el cual, circularmente, distribuye, regula y dirige un caudal de agua que tiende a incidir,
con mayor o menor amplitud, hacia el centro del círculo descrito, sobre un rotor o
rueda móvil conocida con elnombre de rodete, que, conjuntamente con el eje en
el que está montado, ha de estar perfectamente equilibrado dinámica y estáticamente.

Componentes esenciales de una turbina hidráulica
(Vista en planta de una turbina Pelton de eje vertical con seis equipos de inyección.

De lo expuesto se deduce cómo la energía del agua, originalmente la mayoría de
los casos en forma de energía potencial detipo gravitatorio, se convierte en energía
cinética al pasar sucesivamente par el distribuidor y el rodete, debido a la diferencia
de nivel existente entre la entrada y la salida de a conducción (Figura).
En consecuencia, se provocan cambios en la magnitud y dirección de la velocidad
del fluido, lo que hace que se produzcan fuerzas tangenciales en el rodete,
generándose así energía mecánica algirar éste.

El rendimiento de las instalaciones con turbinas hidráulicas, siempre es
elevado, pudiendo llegar desahogadamente al 90% o más, después de tener
en cuenta todas las pérdidas hidráulicas por choque, de caudal, de fricción en
el generador, mecánicas, etc.
Los problemas de regulación de velocidad son importantes, principalmente a
causa de las grandes masas de agua que entran enjuego, con sus
aceleraciones positivas y negativas, que se transforman en ondas de presión.
La continuidad de las columnas de agua transmite a las ondas, produciéndose
fuertes choques o golpe de ariete que es necesario evitar o por lo menos
controlar.

TIPOS DE TURBINAS HIDRÁULICAS.
En el presente apartado, se inicia el estudio de los tres tipos de turbinas
hidráulicas utilizados conmejores resultados en la actualidad.
De cada uno de dichos tipos, mencionaremos las características técnicas y de
aplicación más destacadas que los identifican, la descripción de los distintos
elementos que componen cada turbina, así como el principio de funcionamiento de
las mismas.
Los tres tipos objeto de estudio son:
- Turbinas PELTON (a)
- Turbinas FRANCIS (b)
- Turbinas KAPLAN (c)

Paraestablecer esta relación en el orden indicado, nos basamos en el empleo de las turbinas en
función de la altura del salto, si bien no hay límites perfectamente definidos que separen los
márgenes de utilización de unos tipos respecto de los demás.
No ampliaremos el estudio a otros tipos de turbinas, tales como Fourneyron, Girard, Jonval,
Schwamkrug, Zuppinger, etc., por encontrarse en elmomento presente desfasados
tecnológicamente.

Turbina 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 periferia del rodete. Así mismo entran en
la clasificación de turbinas tangenciales y turbinas de acción, conceptos queanalizaremos a su debido tiempo.
Su utilización es idónea en saltos de gran altura (alrededor de 200 m y mayores), y
caudales relativamente pequeños (hasta 10 m3/s aproximadamente).
Por razones hidroneumáticas, y por sencillez de construcción, son de buen
rendimiento para amplios márgenes de caudal (entre 30 % y 100 % del caudal
máximo). Por ello se colocan pocas unidades en cada central que...