Turbina Pelton

La Turbina Pelton

  La Turbina pelton tiene la peculiaridad de aprovechar solamente la energía cinética del fluido, pues no existe gradiente de presión entre la entrada y la salida de la máquina.
 La energía cinética del agua, en forma de chorro libre, se genera en una tobera colocada al final de la tubería a presión. La tobera está provista de una aguja de cierre para regular el gasto,constituyendo el conjunto el órgano de alimentación y de regulación de la turbina.
    Las turbinas Pelton aumentan la velocidad del fluido mediante esta tobera, produciendo un chorro de agua dirigido a gran velocidad hacia las paletas. Debido a la forma de éstas, el chorro gira en casi 180º, con lo cual se produce un cambio de momentum que se traspasa al eje.
    En la turbina Pelton de ejehorizontal, el número de chorros por rueda se reduce generalmente a uno o dos, por resultar complicada la instalación en un plano vertical de las tuberías de alimentación y las agujas de inyección. Este sistema de montaje encuentra aplicación en aquellos casos donde se tienen aguas sucias que producen deterioros o notable acción corrosiva. Con el eje horizontal se hace también posible instalarturbinas gemelas para un solo generador colocado entre ambas, contrarrestando empujes axiales.
    Con la disposición de eje vertical, se facilita la colocación del sistema de alimentación en un plano horizontal, lo que permite aumentar el número de chorros por rueda (4 a 6); con esto se puede incrementar el caudal y tener mayor potencia por unidad. Se acorta la longitud del eje turbina-generador; seminimizan las excavaciones; se puede disminuir el diámetro de la rueda y aumentar la velocidad de giro, se reduce en fin el peso de la turbina por unidad de potencia. Esto hace que la utilización de esta disposición en turbinas pelton sea más ventajosa que la disposición horizontal. Su aplicación es conveniente en aquellos casos donde se tienen aguas limpias que no produzcan gran efecto corrosivosobre los alabes e inyectores, debido a que la inspección y las reparaciones con este montaje se hacen más difíciles.

Corredor de una turbina Pelton
    El rodete o rueda Pelton está constituido por un disco de acero con alabes periféricos en forma de doble cuchara. Estos pueden estar fundidos en el disco en una sola pieza o individualmente, sujetándose después al disco por medio de bulones.Rodete Pelton
    La fundición por separado de disco y alabes ha sido la forma más tradicional, ya que no sólo se facilita la construcción (fundición, maquinado y pulido de piezas) sino que también hace posible la reposición de cucharas averiadas por la erosión. Sin embargo, modernamente se advierte una gran tendencia a fundir el disco y alabes en una sola pieza, sobre todo cuando se trata deruedas de alta velocidad específica. Se consigue con este procedimiento mayor rigidez y solidez; uniformidad en la resistencia y montaje rápido; para la misma potencia, las ruedas resultan más ligeras. Existen métodos modernos de fundición y de control de calidad (Magnaflux, Magnaglo, ultrasonidos, etc.) que permiten obtener piezas sin grietas ni fisuras en el templado.

Posición del rodetecon respecto a las toberas en una turbina de eje vertical
    El material de los alabes debe resistir a la fatiga, a la corrosión y a la erosión. Cuando estas acciones son moderadas puede bastar la fundición de grafito laminar. Si las condiciones de trabajo son más drásticas debe recurrirse al acero, al carbono aliado con níquel (0.7 a 0.1)-molibdeno (0.3). Aceros con 13% de cromo y los acerosausteno-ferríticos (Cr 20, Ni 8, Mo 3) presentan una resistencia extraordinaria a la cavitación y la abrasión. El material del disco de la rueda es de acero fundido o forjado.

Modelo computacional de la geometría de una rueda Pelton
    El número de alabes suele ser de 17 a 26 por rueda, dependiendo de la velocidad específica de la turbina. Para alta velocidad específica el número de alabes es...