MARCO TEORICO
Turbinas Pelton
En las turbinas de acción se convierte previamente la energía de presión del fluido en energía cinética, creando un chorro libre en la atmósfera. Este chorro se hace incidir sobre los álabes de un rotor, que gira asimismo en el seno de la atmósfera, desviando el chorro, apareciendo por ello un par sobre él que se utiliza para extraer la energía. La turbina de chorro libre fue inventada alrededor de !!" por Lester #elton, quien después le dio su nombre. #or lo tanto, la materialización más com$n de este tipo de máquinas es la turbina Pelton. Pelton. En la figura se muestra el esquema de una de ellas. %on máquinas robustas & simples, capaces de un buen rendimiento.
'ig. ( )urbina de chorro libre
El chorro se crea por medio de una tobera estacionaria convergente cónica, cónica, denominada denominada inyector . Este in&ector va dotado de una espiga central axilsimétrica capaz de moverse axialmente, la cual controla el área de paso. En la figura se puede apreciar, estando actuada cada una de ellas por una
palanca. %e utiliza para variar la carga de la turbina. El in&ector hace incidir la corriente tangencialmente al rotor, ocurriendo la deflexión del chorro sin concurrencia de una variación global de radio significativa & en media en un plano paralelo al e*e del rotor & conteniendo al e*e del in&ector.
+on el ob*eto de aumentar la potencia de una misma turbina, con un determinado salto hidráulico, se aaden más in&ectores repartidos en la periferia, pudiendo llegar a - en turbinas de gran tamao figura /. 0n n$mero excesivo de in&ectores ocasiona una pérdida de rendimiento por interferir mutuamente sus flu*os, tanto al ser deflectados como al caer el agua. El rotor está constituido por un disco que soporta unas cucharas con doble cavidad, periódicamente dispuestas en su periferia, figura 1/.
'ig. 1 ( )urbina pelton
La me*ora más significativa hecha por #elton fue introducir las cucharas dobles simétricas. 2ediante un nervio central rígido están diseadas para deflectar hacia ambos lados del disco el chorro con las mínimas pérdidas posibles, tal & como indican las figuras 3 & 4, & con la simetría resultante evitar fuerzas laterales sobre el disco, aunque ocurre también una deflexión en el plano del disco.
'ig. 3 5 'unción de las cucharas en la turbina.
'ig. 5 6ista real de cómo pasa el
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fluido en las cucharas.
Estas cucharas están reba*adas en su extremo más externo al ob*eto de evitar interferir con la cuchara que recibe el chorro plenamente. 7ebido a la periódica entrada & salida en carga de las cucharas su resistencia a la fatiga es importante & el par e*ercido sobre el e*e oscila periódicamente una pequea cantidad. El rotor puede ser de e*e horizontal o vertical. Las verticales no suelen disponer de más de 1 in&ectores. En las grandes instalaciones hidroeléctricas este tipo de turbinas solo es considerada para alturas ma&ores a 8" metros. #ara aplicaciones en micro hidroenergía puede ser usada para saltos mucho menores. #or e*emplo una turbina #elton que gira a una alta velocidad de rotación puede ser usada para generar 9:. con alturas inferiores a 1" metros. #ara potencias más grandes la velocidad de rotación disminu&e & el rotor se hace mu& grande. El principio de la turbina #elton es convertir la energía cinética del chorro de agua en velocidad de rotación de la rueda o rotor. ; fin de que esto se haga con la máxima eficiencia el agua debe abandonar las cucharas con una pequea cantidad de energía cinética remanente.
Clasificación De Turbinas Pelton
La clasificación más general que puede hacerse de las turbinas #elton es en tipos de e*e horizontal & tipos de e*es vertical< 1-. Turbinas Pelton de Eje Vertical
En este tipo de turbinas #elton el n$mero de chorros por rueda se reduce generalmente a uno o dos, por resultar complicada la instalación en un plano vertical de las tuberías de alimentación & las agu*as de in&ección. Este sistema de monta*e encuentra aplicación en aquellos casos donde se tienen aguas sucias que producen deterioros o notable acción abrasiva. +on el e*e horizontal se hace también posible instalar turbinas gemelas para un solo generador colocado entre ambas, contrarrestando empu*es axiales.
2-.Turbinas Pelton de Eje Horizontal
E n este tipo de turbinas #elton se facilita la colocación del sistema de alimentación en un plano horizontal, lo que permite aumentar el numero de chorros por rueda 4 a -/= con esto se puede incrementar el caudal & tener ma&or potencia por unidad. %e acorta la longitud del e*e turbina( generador= se amenguan las excavaciones= se puede disminuir el diámetro de rueda & aumentar la velocidad de giro, se reduce en fin el peso de la turbina por unidad de potencia. Esto hace que la utilización de esta disposición en turbinas #elton sea más venta*osa que la disposición horizontal.
%u aplicación es conveniente en aquellos casos donde se tienen aguas limpias que no produzcan gran efecto abrasivo sobre los alabes e in&ectores, debido a que la inspección & las reparaciones con este monta*e se hacen mas difíciles. #or otra parte, las turbinas #elton se clasifican también en sencillas un rodete & un chorro/ & m$ltiples. Las turbinas #elton se multiplican por el n$mero de chorros, llamándose #elton doble, triple, etc. Las turbinas #elton séxtuples rodete de e*e vertical
& - chorros/ ca&eron un tiempo en desuso, por la complicación que entraa su duodécuple regulación - in&ectores & - pantallas deflectoras & por tanto, 1 servomotores/.
