Turbinas Hidroelectricas

8.7.2.1. Turbina Pelton
La turbina Pelton, inventada por el ingeniero estadounidense Lester Allen Pelton (1829- 1908), constituye la turbina de acción más ampliamente utilizada. Consta de una rueda o rodete, que dispone en su periferia una especie de cucharas (Figura 8.32). Este tipo de turbina no presenta una gran tipología de sistemas de admisión de agua, sino que, normalmente, la admisión serealiza por la tubería forzada. El chorro de agua, dirigido y regulado por uno o varios inyectores, choca contra las cucharas en dirección tangencial al rodete y perpendicu- lar a su eje de giro, que puede ser horizontal o vertical, provocando el movimiento de rota- ción del árbol de la turbina. Como puede observarse en la Figura 8.33, el rodete, con excep- ción de las cucharas que en un instanteson directamente impulsadas por el chorro del inyector, se mueve en el aire. Como el inyector dirige el chorro hacia una zona limitada del rodete la admisión es de tipo admisión parcial. La potencia se regula controlando la canti- dad de agua que sale por el inyector o inyectores. Normalmente, con el propósito de evitar el golpe de ariete cuando la válvula de aguja se cierra bruscamente, estasturbinas disponen de un deflector, el cual tiene como función desviar el chorro de agua hacia el canal de descarga (a la presión atmosférica) para que no incida sobre las cucharas y así la turbina no se acelere o embale.

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En las turbinas Pelton la función de la carcasa es evitar que el agua salpique, además de los riesgos de accidentes, ya que el agua una vez que impulsa las cucharas sale deéstas con velocidades muy bajas, por tanto, contiene escasa energía cuando cae al canal de descarga. Debido a la forma de operar de estas turbinas, el salto aprovechable es desde la cota de agua del embalse superior hasta la altura del inyector, que lanza el chorro contra el rodete. Este tipo de turbinas se suelen emplear en centrales hidroeléctricas que disponen de un gran salto, independientementede la variación de caudal. En la Figura 8.34 se muestra el edificio de la central hidroeléctrica de El Mulato (isla de La Palma). Se trata de una central tipo fluyente, que dispone de un salto de 450 m y utiliza un caudal de 790 m3/h. Debido a estos requisitos está equipada con una turbina Pelton de 820 kW.

Entre la diversidad de minicentrales hidroeléctricas españolas que utilizan turbinasPel- ton se pueden citar: San Vicente (río Leira-Orense), Murias (río Negro y de Los Tornos- Asturias), Barcena (río Besaya-Cantabria), Guriezo Superior (Arroyo Chirlia-Cantabria), Masustanegiko (río Oiartzun-Gipuzkoa), El Portet (Barranco de El Portel-Huesca), La ruda (Barranco La Ruda-Huesca) y El Castillejo (río Garganta de Cuartos-Cáceres). El rendimiento de las turbinas Pelton es muy alto, yaque prácticamente el 90% de la energía del agua se transforma en energía mecánica en el árbol. Además este rendimiento se mantiene en un rango de potencias superior al 80%. Son, por tanto, turbinas muy apropiadas para trabajar con cargas parciales, y en consecuencia, para regular sistemas eléctricos.
8.7.2.2. Turbina Francis
Dentro del grupo de turbinas de reacción pueden mencionarse la turbinaFrancis y la tur- bina Kaplan. A diferencia de la turbina de acción, en la cual el rodete opera al aire, en la turbina de reacción el rodete debe estar completamente sumergido para funcionar eficaz- mente, por tanto, las turbinas de reacción son turbinas de admisión total. La turbina Francis, inventada por el ingeniero de origen inglés James Bichens Francis (1815-1892), es la turbina más comúnmenteutilizada en las actuales centrales hidroeléctri- cas (Figura 8.35).

Este tipo de turbina, que puede presentar variedad de formas, se compone de: cámara de alimentación, predistribuidor, distribuidor, rodete y tubo de aspiración. Una característica de esta turbina es el hecho de que el agua cambia de dirección en su paso por la misma. El flujo entra en la turbina en dirección radial...