Índice 1.- Introducción
2
2.- Funcionamiento
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3.- Características
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3.1.- Rueda de Impulsor de turgo
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4.-
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4.1.- Selección de turbina
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4.2.- Eficiencia energética
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4.2.1.- Comparación energética entre la turbina Francis y turbina Turgo
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4.3.- Confiabilidad
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5.- Empresas fabricadoras de turbina turgo
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6.- ventajas
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7.- conclusiones
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8.- Bibliografía
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Turbinas turgo 1.
Introducción:
La turbina turgo es una turbina de acción o impulso similar a la pelton (aunque mucho menos utilizada) diseñada para saltos de desnivel medio. La turbina de impulso Turgo fue inventada y patentada por el Sr. Eric Crewdson, abuelo de nuestro actual Presidente Charles Crewdson, en 1919. (www.gilkes.com) El diseño de la turbina turgo fue desarrollada para proporcionar una máquina de tipo impulso simple con un velocidad especifica jet. La primera turbina fue instalada en Escocia en 1919. Desde entonces las turbinas Gilkes originales han estado operando en más de 80 países y muchas de las unidades originales están en funcionamiento. La turbina turgo opera en un rango de desnivel en el que se solapan las turbinas Pelton y Francis (entre 20 y 300m), con presiones medias, con grandes variaciones de caudal u con muchas materias en suspensión en el agua a turbinar. Puede ser instaladas en proyectos donde normalmente se utilizarían turbinas pelton con múltiples chorros o turbinas Francis de baja velocidad. En 1936 y 1962 se pudo mejorar la velocidad del rotor y con una eficiencia más alta en un amplio rango de flujo. Hasta los años 70 Gilkes era el único fabricante de turbinas turgos, pero otra compañías empezaron a fabricar turbinas turgo, debido a eso la compañía Gilkes comenzó a mejorar aún más la eficiencia de la turbina, en la actualidad la eficiencia de la turbina supera el 90 %. (Maquinas Hidraulicas, Urbano Jesús Sánchez Domínguez, 2012, Pg244)
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Figura N°01 Turbina Turgo Gilkes Modelo 2015. Fuente: Página Oficial de Gilkes Company. 2.
Funcionamiento:
El diseño del impulso de Turgo es una turbina de impulsión de chorro de alta capacidad, de cabeza media y libre. En lugar de que el chorro golpee el centro del cubo en un ángulo recto y se divida en dos el chorro en la turbina Turgo entra en el corredor en un ángulo agudo con el cual su comportamiento no cambia cuando pasa a través de las alabes de la turbina, la energía potencial del agua se convierte en energía cinética en la tobera de entrada o inyector, el chorro de agua pasa a través de los alabes de la turbina que lo desvían e invierten el flujo, el impulso resultante hace girar el rodete de la turbina, comunicando la energía al eje de la turbina y luego el agua se descarga desde el otro lado. El canal está diseñado para pasar un chorro de agua de gran diámetro con respecto al diámetro medio, dando así a la turbina una alta velocidad específica para un diseño de impulso. Para una cabeza y una salida dada el diseño de Turgo funcionará ventajosamente más rápidamente que el diseño del impulso de Pelton.
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Figura N°02 Turbina Típico Jet Turgo Gemelo. Fuente: Gilkes Turgo Turbines. La Figura N°02 muestra la simplicidad, y proporciona una visión de la robustez de, un típico Jet Turgo gemelo. La tubería de entrada se encuentra a menudo bajo el suelo de la planta motriz. La turbina puede ser completamente automatizada eléctricamente o hidráulicamente. El agua simplemente descarga a través de la parte inferior de la caja de la turbina. El corredor se puede montar en un diseño de cojinete de Gilkes o, para unidades más grandes; El canal se puede montar directamente sobre un eje del generador. La Turbina Turgo está disponible en una disposición de chorros individuales y dos. El diagrama muestra una configuración típica de doble jet. (Gilkes, Pg6)
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3.
Características:
Este es una turbina que fue diseñado para saltos de desnivel medio. El rodete de una Turgo se parece a un rodete Pelton partido por la mitad. Para la misma potencia, el rodete Turgo tiene la mitad del diámetro que el de un rodete Pelton y dobla la velocidad específica. El turgo puede manejar un mayor flujo de agua que el Pelton debido a que el agua que sale no interfiere con las paletas adyacentes. La velocidad específica de los rodetes Turgo se encuentra situada entre la de las turbinas Francis y Pelton. Se pueden usar una o varias toberas o inyectores. Incrementando el número de inyectores se incrementa la velocidad específica del rodete en la raíz cuadrada del número de chorros (cuatro chorros rinden dos veces la velocidad específica de un chorro para la misma turbina). No existe peligro de daños de cavitación para el rodete o la carcasa.
Figura N°03 Paletas de turbina Turgo Parecidas al T. Pelton. Fuente: Monografía Turbina Pelton (scribd).
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3.1
Rueda de Impulsor de turgo:
La rueda Turgo es básicamente una versión mejorada del Pelton. Era Diseñado por Eric Crewdson en 1920. La máxima eficiencia de un La rueda de impulso se alcanza cuando la velocidad de los corredores en el centro De la boquilla es la mitad de la velocidad del agua entrante. Conseguir Las velocidades más altas la relación entre el diámetro de la rueda y la El diámetro al centro de la boquilla debe ser lo más pequeño posible .La rueda tiene una relación mínima de 9: 1, el Turgo tiene una relación mínima De 4: 1. El Turgo es la mitad del tamaño del Pelton y opera a dos veces el velocidad. Esto hace que la unidad sea más barata y reduzca la cantidad de engranajes necesario. El Turgo tiene una eficiencia de más del 80% y corre sobre la cabeza De 40 pies o más. (Maquinas Hidraulicas, Urbano Jesús Sánchez Domínguez, 2012, Pg245)
Figura N°04 Rueda de Impulsor de Turgo. Fuente: Libro Maquinas Hidrahulicas.
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4.
:
4.1
Selección de turbina:
Seguimos seleccionando turbinas basadas en el rendimiento de potencia máxima para los esquemas de almacenamiento. Para los proyectos de Run-of-River consideramos los datos de flujo anual promedio relativos al rendimiento de la turbina en todas las tecnologías posibles. Si el jefe del esquema es mayor de 300 m, entonces sólo el diseño de Pelton es factible. Para esquemas con una cabeza de menos de 50m, sólo se puede considerar un Francis desde nuestra gama de tecnologías. Sin embargo, para todos los esquemas con la gama de cabezas de 50m a 300m consideramos las opciones de Francis, Turgo y Pelton.
Figura N°05 Altura Vs Flujos, comparación de alturas en turbinas. Fuente: gilkes.
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4.2
Eficiencia energética:
Las unidades de inyector único o inyectores múltiples se especifican para aumentar el rango de caudal con el que se pueden obtener eficiencias altas de la turbina. Las curvas de eficiencia brindadas aquí ilustran este punto.
Figura N°06 Curva de eficiencia. Fuente: Gilkes. 4.2.1 Comparación energética entre la turbina Francis y turbina Turgo: Durante los períodos de flujos elevados, es decir, cuando el flujo de diseño de la turbina está disponible para su uso, una turbina Francis bien construida producirá siempre más potencia (eje y 'primario y línea continua) y, por consiguiente, más energía (eje secundario' Y ' Y línea discontinua). A medida que el volumen de agua en el río disminuye la eficiencia del Turgo comienza a superar la eficiencia de los Francis - el resultado, por supuesto, el Turgo comienza a generar más energía y, lo que es más importante, más energía. Sólo el Turgo está funcionando durante la etapa final de la producción de energía - lo que equivale a más de 100 días.
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Figura N°07 Análisis en la producción de energía y fuerza entre una turbina francis y una turbina turgo por gilkes De la gráfica, el resultado: Tabla N°01 comparación entre turbinas francis y turbina turgo para flujos altos, medios y bajos FRANCIS
TURGO
FUERZA PROMEDIO (kW)
ENERGÍA (MWhoras)
FUERZA PROMEDIO (kW)
ENERGÍA (MWhoras)
Flujo alto
472
702
437
650
Flujo medio
221
466
242
508
0
0
0
0
TOTAL
N/A
1.169
N/A
1.304
Promedio
132
11.57
147
12.91
Flujo bajo
Fuente: Gilkes Company.
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4.3
Confiabilidad:
Al ser de construcción sencilla, el diseño de Turgo requiere un mantenimiento mínimo. Nuestros cojinetes se seleccionan para absorber las cargas de los peores escenarios y se ejecutan a velocidad fugitiva durante un período de tiempo diseñado, aunque el Turgo está diseñado para protegerse de una condición de sobre-velocidad. Siendo una tecnología de impulso y con deflectores instalados, el Turgo puede proteger instantáneamente el conducto forzado de presiones de oleaje durante una condición de pérdida de carga. Las turbinas Francis, incluso cuando están equipadas con un volante, pueden acelerar a la velocidad de escape en menos de un segundo. No es posible que el corredor Francis pase estos volúmenes incrementados de agua y, por consiguiente, cualquier presión transitoria no deseada (oleada) se introduce en el sistema. Las turbinas Turgo son particularmente adecuadas y populares para la recuperación de energía en plantas de tratamiento de agua y tenemos opciones disponibles para usar con agua potable para adaptarse específicamente a esa aplicación.
Figura N°08 pulgadas de diámetro medio de chorro singelo Gilkes Turgo instalado en
Draper Irrigation Company, UT, EE.UU. Net Head 633ft, Flujo Nominal 11.7cfs, Velocidad 1800 rpm, Potencia 511kW, Año 2004
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Cuando se trabaja con agua agresiva, ya sea arena, limo o materia glacial, los efectos de la abrasión son significativamente menores en el diseño Turgo. El chorro de agua y el perfil del canal son críticos al mantener altas eficiencias. El desgaste, por supuesto, ocurre pero la eliminación de metal es pequeña y uniforme a través del perfil del corredor - teniendo así un efecto negativo mínimo en el rendimiento de la turbina.
Figura N°09 Ilustraciones que muestran la diferencia entre el principio de
funcionamiento del Corredor de Impulsor del Pelton y Turgo. Fuente Gilkes. El desgaste en las turbinas de Pelton tiene más de un efecto negativo mientras que el borde que parte comienza a desviar el jet. El desgaste en las turbinas de Francis aumenta las holguras críticas dentro de la turbina que, a su vez, tiene un efecto negativo en el rendimiento de la turbina. El mantenimiento del Turgo puede planificarse y sería muy inusual que se incurriera en cualquier costo inesperado de la turbina.
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La fiabilidad del diseño Turgo, y su receptividad de los sistemas de red más pobres, los hace populares con esquemas remotos de generación de energía. 5.
Empresas fabricadoras de turbina turgo:
Andritz AG , empresa de Austriaca
BIS Burger Insdustrie- Service WasserKraft und Technik GmbH, empresa Alemana
PROJEKTPLUS AG , empresa Suiza
MONTBAU Wojciech Nowak, empresa Polaca
OSSERBEGER GmbH, empresa Alemana
GLOBAL HYDRO ENERGY, empresa Austriaca
6.
Ventajas:
No existe peligro de daños de cavitación para el rodete o la carcasa. La curva de rendimiento es plana, lo que brinda una alta eficiencia sobre
variaciones amplias de caudal y carga. A pesar de la eficiencia pico inferior, la turbina de impulsión Turgo comparada con la turbina Francis puede dar como resultado una producción de energía anual superior. Esto es particularmente importante donde las turbinas se emplean en sitios de ríos sujetos a cambios estacionales de caudal, o en conjunción con esquemas de suministro o irrigación de agua.
El diámetro de chorro más grande relativo al diámetro efectivo promedio del rodete brinda una máquina compacta capaz de transmitir grandes cantidades de agua. Esto es útil en particular cuando la turbina se utiliza como dispositivo de regulación de caudal en un esquema de suministro o irrigación de agua.
La característica de velocidad alta específica en general significa que se puede utilizar un generador más compacto y económico en comparación con las turbinas Pelton de inyectores múltiples.
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7.
Conclusiones:
“Al realizar este recopilacion de datos obtube como conclución que es una máquina de acción y se diferencia de la Pelton por su ángulo de incidencia del chorro del agua”.
Según la información abarcada y el entendimiento que implica el funcionamiento de sus diferentes partes tenemos que:
Primero,
el corredor es menos caro de hacer que una rueda de Pelton (bajo
coste).
Segundo,
esto no necesita un alojamiento hermético como Francis (fácil
hermeticidad)
Tercero ,
tiene la velocidad específica más alta y puede manejar un flujo
mayor que la Pelton, (bajo coste de instalación y alta velocidad).
Los Turbina Turgo funcionan en una variedad principal donde Francis y Pelton se superponen.
8.
Linkografia:
https://prezi.com/w1eqhzn7-7ap/turbinas-hidraulicas-turgo/
http://www.wkv-ag.com/es/productos/turbinas-e-equipamientocompleto/turbina-turgo.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_Turgo
https://books.google.com.pe/books?id=YnDjDAAAQBAJ&pg=PA16&dq=tu rbina+turgo&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjYg4ub5bzVAhVDRCYKHWL mCFkQ6AEIPzAF#v=onepage&q&f=false
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