tema 6 turbinas pelton

M áquinas de Fluidos

Tem a 6.
6.1.

Tem a 6.Turbinas Pelton

Turbinas Pelton.

Elem entos de las Turbinas Pelton

Las turbinas Pelton, com o turbinas de acción o im pulso, están constituidas por la
tubería forzada, el distribuidor y el rodete, ya que carecen tanto de caja espiral com o de
tubo de aspiración o descarga. Dado que son turbinas diseñadas para operar a altos
valores de H , la tuberíaforzada suele ser bastante larga, por lo que se debe diseñar con
suficiente diám etro com o para que no se produzca excesiva pérdida de carga del fluido
entre elem balse y eldistribuidor.

6.1.1. Características delDistribuidor
El distribuidor de una turbina Pelton
es una tobera o inyector, com o el
esquem atizado en la Figura 6.1.La m isión del
inyector es aum entar la energía cinética delfluido, dism inuyendo la sección de paso, para
m axim izar la energía de fluido aprovechada
en la turbina,ya que en el rodete de este tipo
de turbinas sólo se intercam bia energía Figura 6.1.Esquem a delinyectorde una
cinética (tanto la sección 1, de entrada al
turbina Pelton.
rodete, com o la sección 2, de salida del
rodete, están abiertas a la atm ósfera). De esta m anera, no hay problem a para quela
sección de la tubería forzada sea m ayor,haciendo esta transform ación a energía cinética
inm ediatam ente antes de la entrada delfluido alrodete.
Una turbina Pelton puede tener entre 1 y un m áxim o de 6 inyectores. Cuando
tiene un solo inyector,el eje del rodete es norm alm ente horizontal.Cuando el núm ero de
inyectores es superior,el eje del rodete es norm alm ente vertical,con el alternadorsituado
por encim a. En este caso, la tubería forzada se bifurca tantas veces com o núm ero de
inyectores,y cada inyector tiene su propia tubería independiente.
El inyector dispone de una válvula de aguja para regular el caudal y ajustarlo a la
dem anda de energía eléctrica. La válvula de
aguja está diseñada para que el m ódulo de la Deflector
velocidad, c1, se m antenga prácticam ente
constanteaunque varíe el caudal (la sección
de salida cam bia en la m ism a proporción que
el caudal). Para evitar cam bios bruscos de
caudal, que podrían ocasionar golpes de
Pivote
ariete en la tubería forzada, cada inyector
de giro
dispone de un deflector que cubre
parcialm ente elchorro durante los cam bios de
caudal y perm ite realizarlos m ás lentam ente.
La Figura 6.2 m uestra un detalledeldeflector. Figura 6.2.Detalle deldeflectorde una
turbina Pelton.

© M .PilarGonzález M arcos,Febrero 2009

1

M áquinas de Fluidos

Tem a 6.Turbinas Pelton

6.1.2. Características delRodete
El rodete de una turbina
Pelton es una rueda con álabes en
form a de cucharas o cangilones,
con un diseño característico,
situados en su perím etro exterior,
com o se puede observar en la
Figura 6.3. Sobre estascucharas
es sobre las que incide el chorro
del inyector, de tal form a que el
choque del chorro se produce en
dirección tangencial al rodete,
para m axim izar la potencia de
propulsión (Pt).

u

D

Las cucharas tienen una
form a característica, tal com o
puede apreciarse en la Figura 6.4,
donde se aprecia la sección de
entrada (1) y la sección de salida
(2): presentan una m ella en la Figura 6.3.Esquema delrodete de una turbina Pelton.
parte externa, son sim étricas en
dirección axial, y presentan una
cresta central afilada. Las
dim ensiones de las cucharas, y su
núm ero, dependen del diám etro
del chorro que incide sobre ellas
(d): cuanto m enor sea ese
diám etro, m ás pequeñas serán las
cucharas y m ayor núm ero de ellas
se situarán en elrodete.
La m ella,con una anchura
ligeram ente superioral diám etro
del chorro (típicam ente, 1,1·d),
tiene com o función evitar el
rechazo. El m áxim o aprovecham iento energético del fluido se
obtiene cuando el chorro incide
perpendicularm ente sobre la
cuchara. Pero, al girar el rodete,
cuando se aparta una cuchara y
llega la siguiente, ésta tapa a la
anterior antes de estar en
condiciones de aprovechar su
energía adecuadam ente. La m ella
evita...