UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTALFRANCISCO DE MIRANDA

AREA DE TECNOLOGIAASIGNATURA: EQUIPOS MAQUINAS E INSTALACIONES INDUSTRIALES.

PROFESORA: MSc. ZOILA PONTILES DE HERNANDEZ.

UNIDAD I.GUIA 6

TURBINAS HIDRÁULICAS.

1. Definición. Es una turbo-máquina hidráulica que trabaja con un fluido incompresible, donde el fluido de trabajo cede energía a un rotor provisto de álabes. Son máquinas que aprovechan la energía hidráulica en la naturaleza ya sea en forma de saltos o alturas (cargas) o en forma de caudal (ríos caudalosos), para transformarla en energía mecánica en un eje.

2. Clasificación. 1.%2%. Según el Flujo de Fluido. Turbinas de flujo tangencial, turbina Peltón. Turbinas de flujo radial o semi radial, turbina Francis. Turbinas de flujo axial, turbinas Kaplan.

2.%2%. Según el Grado de Reacción. Turbinas de acción, Gr = 0, turbinas Peltón. Turbinas de reacción, Gr ≠0, turbinas Francis y Kaplan.

3.%2%. Según el Numero Especifico de Revoluciones. (Ns)Se entiende por número específico de revoluciones, la velocidad a la cual tendría que girar la turbina para que 1 (un) metro de altura genere un cv de potencia

RPM= número de revoluciones; P= Potencia en CV.,H= Carga o altura disponible. (mts)

Todas las turbinas que poseen igual numero especifico de revoluciones son semejantes.

Bajo ≈ 4 – 45, PeltónIntermedio ≈ 45 – 400, Francis

Altas ≈ 400 – 800, Kaplan.

3. Turbinas Peltón. Son turbinas de flujo tangencial, de acción (el agua entra y sale del álabe a presión atmosférica), y de numero especifico de revoluciones bajo, que se caracteriza por ser abierta, no están sumergidas en agua, ya que el agua actúa tangencialmente sobre el rotor. Presenta poca variación en la presión del agua entre la entrada y la salida de la turbo-máquina.

3.1. Componentes Principales. Rotor provisto de álabes en forma de cuchara. Inyector, dispositivo de forma de tobera donde la energía de presión se convierte en energía mecánica en los álabes móviles. El caudal es controlado en el inyector por medio de un servo-motor que es accionado por el regulador de velocidad.

3.2. Tipos.Estas son de tipo: De eje horizontal, no aceptan más de dos inyectores. ( El agua cae en la turbina y produce arrastres) presentan facilidad para el mantenimiento. Pequeñas De eje vertical, admiten varios inyectores, presentan dificultad para el mantenimiento. Grandes Dimensiones.

4. Turbinas Francis. Son turbinas de flujos radiales y semi-radiales de reacción (grado de reacción diferentes de cero) y número específico de revoluciones intermedias, son turbinas sumergidas en agua, es decir el rotor está totalmente cubierto de agua.

4.1. Componentes Principales. Carcasa en forma de voluta provista de álabes directrices o distribuidor que orienta el fluido hacia los álabes móviles y regula el caudal. Rotor provisto de álabes radiales o semi-radiales. Tubo de aspiración, es un tubo tronco-cónico que se usa para crear una depresión (vacío) con el propósito de aprovechar mas altura, (carga). Una vez que el fluido sale de la turbina el tubo de aspiración actúa como un difusor transformando la energía de velocidad con la cual sale el fluido de la turbina en energía de presión.

5. Turbinas Kaplan. Son sumergidas de tubo axial, de reacción y numero específico de revoluciones alto lo cual indica que requieren de grandes caudales para su funcionamiento. Generalmente de estructura de concreto.

5.1. Componentes Principales. Cámara de admisión de agua, para la descarga a través del distribuidor de Fink en la turbina en forma axial. Rotor provisto de álabes, donde el fluido entra axial y sale axial. Tubo de aspiración, tiene una función similar que en las turbinas Francis.

6. Aplicaciones. Principalmente en centrales hidroeléctricas.6.1. Centrales Hidroeléctricas, aprovechan la energía hidráulica de la naturaleza para transformarla en energía eléctrica. Estas presentan bajo mantenimiento y no contaminan, pero implican un alto costo inicial, son específicas para el sitio donde se van utilizar y de largo tiempo de construcción.

6.1.1. Tipos de Centrales Hidroeléctricas. Centrales de aguas fluyentes. Centrales de embalses. Reposición por bombeo. Centrales de mareo-motriz.

Centrales de aguas fluyentes, son construidas sobre él cause o al margen de un río previamente represado.

Centrales de embalses, son centrales que requieren de la construcción de un embalse o un canal o tubería forzada de descarga. La entrada de agua a la turbina se encuentra aguas debajo de la represa aprovechándose el desnivel Hs.

Reposición por bombeo, son centrales que utilizan dos (2) represas, una que sirve a la turbina y otra que almacena el agua a la salida de la turbina, se emplean para cargas picos, cuando no hay disponibilidad de energía en el sistema.

Centrales de mareo-motriz, utilizan el fenómeno de la marea para almacenar agua cuando esta sube y baja, generan potencia eléctrica a través de una turbina Kaplan de hélice (en Francia se consiguen mareas hasta 17 mts.).