Turbinas Hidraulicas














DEPARTAMENTO DE INGENIERIA

ELECTRICA Y ENERGETICA




UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

















TURBINAS HIDRÁULICAS















Pedro Fernández Díez
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I.- TURBINAS HIDRÁULICAS









Una máquina hidráulica es un dispositivo capaz de convertir energía hidráulica en energía mecánica; pueden ser motrices (turbinas), ogeneratrices (bombas), modificando la energía total de la vena fluida que las atraviesa. En el estudio de las turbomáquinas hidráulicas no se tienen en cuenta efectos de tipo térmico, aunque a veces habrá necesidad de recurrir a determinados conceptos termodinámicos; todos los fenómenos que se estudian serán en régimen permanente, caracterizados por una velocidad de rota- ción de la máquina yun caudal, constantes.
En una máquina hidráulica, el agua intercambia energía con un dispositivo mecánico de revolución que gira alrededor de su eje de simetría; éste mecanismo lleva una o varias ruedas, (rodetes o rotores), provistas de álabes, de forma que entre ellos existen unos espacios libres o canales, por los que circula el agua. Los métodos utilizados para su estudio son, elanalítico, el experimental y el análisis dimensional.
El método analítico se fundamenta en el estudio del movimiento del fluido a través de los álabes, se- gún los principios de la Mecánica de Fluidos.
El método experimental, se fundamenta en la formulación empírica de la Hidráulica, y la experimenta- ción.
El análisis dimensional ofrece grupos de relaciones entre las variables queintervienen en el proceso, confirmando los coeficientes de funcionamiento de las turbomáquinas, al igual que los diversos números adimensionales que proporcionan información sobre la influencia de las propiedades del fluido en movi- miento a través de los órganos que las componen.


I.2.- CLASIFICACIÓN DE LAS TURBOMAQUINAS HIDRÁULICAS

Una primera clasificación de las turbomáquinashidráulicas, (de fluido incompresible), se puede hacer con arreglo a la función que desempeñan, en la forma siguiente:
a) Turbomáquinas motrices, que recogen la energía cedida por el fluido que las atraviesa, y la transfor- man en mecánica, pudiendo ser de dos tipos:
Dinámicas o cinéticas, Turbinas y ruedas hidráulicas

Estáticas o de presión, Celulares (paletas), de engranajes, helicoidales, etcb) Turbomáquinas generatrices, que aumentan la energía del fluido que las atraviesa bajo forma poten- cial, (aumento de presión), o cinética; la energía mecánica que consumen es suministrada por un motor, pudiendo ser:
Bombas de álabes, entre las que se encuentran las bombas centrífugas y axiales

Hélices marinas, cuyo principio es diferente a las anteriores; proporcionan un empujesobre la carena de un buque
c) Turbomáquinas reversibles, tanto generatrices como motrices, que ejecutan una serie de funciones que quedan aseguradas, mediante un rotor específico, siendo las más importantes:
Grupos turbina-bomba, utilizados en centrales eléctricas de acumulación por bombeo

Grupos Bulbo, utilizados en la explotación de pequeños saltos y centrales maremotrices

d) Grupos detransmisión o acoplamiento, que son una combinación de máquinas motrices y generatri- ces, es decir, un acoplamiento (bomba-turbina), alimentadas en circuito cerrado por un fluido, en general aceite; a este grupo pertenecen los cambiadores de par.

RUEDAS HIDRÁULICAS.- Las ruedas hidráulicas son máquinas capaces de transformar la energía del agua, cinética o potencial, en energíamecánica de rotación. En ellas, la energía potencial del agua se transforma en energía mecánica, como se muestra en la Fig I.1c, o bien, su energía cinética se transfor-
ma en energía mecánica, como se indica en las Figs I.1a.b.


Se clasifican en:  

a) Ruedas movidas por el costado b) Ruedas movidas por debajo
c) Ruedas movidas por arriba


Fig I.1.a.b.c



Fig I.1.d.- Rueda movida...