Comparación Entre Tipos de Turbinas Hidroeléctricas

Comparación entre tipos de turbinas hidroeléctricas Las turbinas mayormente usadas en plantas hidroeléctricas son la Pelton, la Francis y la Kaplan. Cada turbina es única en sus características y deben ser empleadas bajo condiciones de operación apropiadas.

Naturalea de la !uera prima. Cuando pasamos de la Pelton a una Kaplan "emos #ue el mecanismo #ue produce la !uera de $iro cambia de impulso a reacción.

Fig.1 En la Pelton el mecanismo de produccion de la fuerza de giro es de impulso puro; en cambio, en la turbina Kaplan es reacción pura

Uso apropiado de la Pelton, de la francis y de la Kaplan %n la Pelton la !uera de impulso puro del chorro de a$ua es la #ue produce el $iro del rodete. %l a$ua embalsada a $ran altitud puede producir una $ran !uera de impulso debido a su alta "elocidad. &e manera #ue esta turbina es apropiada para operar cuando la ener$ía del a$ua se encuentra a $ran altura y el caudal es reducido.

Fig.2 La acción de impulso producido en el álabe de la Pelton se debe al impacto del corro de agua.

'ientras #ue las turbinas Kaplan son adecuadas para el caso in"erso. La !uera de $iro en la Kaplan se produce por la acción de (labes con un dise)o aerodin(mico. *n $ran caudal de a$ua $arantia la producción e!iciente de la !uera de $iro del rodete. +sí #ue cuando se dispone de a$ua bajo un $ran caudal bajo una caida pe#ue)a, la turbina Kaplan es la mejor opción. Las condiciones de !uncionamiento mas apropiadas para las turbinas Kaplan son  Caida - a - m. y Caudal /0 a 100 m23se$

Fig.! El "u#o de agua sobre los álabes del rodete producen una fuerza de giro causada por sus super$cies aerodinámicas.

La turbina Francis se ubica en medio. %s decir, es apropiada para una caida intermedia y un caudal también intermedio. La condición de !uncionamiento apropiado para las turbinas Francis son Caida entre 4 y 400 m. Caudal entre 50 y /00 m23se$ La turbina Francis no es una turbina de reacción pura. *na porción de la !uera de $iro pro"iene también de una acción de impulso. Los (labes #ue tienen una !orma cur"ada obtienen la ener$ía del a$ua tanto por impulso como por reacción.

Fig.% En la turbina Francis la ma&or magnitud de su fuerza de giro es causada por su reacción aerodinámica & la otra porción de su fuerza es debida a una acción de impulso.

Uso apropiado de la Pelton, de la francis y de la Kaplan %n el si$uiente $r(!ico se muestra claramente el concepto acerca de cuando usar cual turbina dependiendo del ran$o de caída y caudal disponible. 6b"iamente la turbina cubre un ran$o mas amplio de condiciones de operación, es decir #ue pueden trabajar e!icientemente bajo un amplio ran$o de condiciones de operación

Fig.' (rá$co )ue muestra los rangos de *aida +s. *audal en los cuales cada turbina puede operar con+enientemente .

Los ran$os intermedios de caudal 7 y caída 8 son los m(s !recuentes en topo$ra!ías menos accidentadas 9#ue no es el caso del Perú: y puede decirse #ue por esta raón la Francis resulta la turbina mas empleada. %l si$uiente $r(!ico muestra las cur"as de "ariación de la e!iciencia de las di!erentes turbinas en !unción de su "elocidad especí!ica. ;i hace trabajar la turbina !uera de su ran$o de operación su e!iciencia decaer(.

Fig. -ariación de la e$ciencia de cada turbina en función de su +elocidad espec$ca.

%s interesante también notar la dirección del !lujo de a$ua con respecto al eje de cada tipo de turbina. %n la Pelton el !lujo es tan$encial al eje de $iro. %n la Kaplan el !lujo del a$ua es a
Fig./ 0irección del "u#o del agua en los tres tipos de turbine.