Turbina Kaplan ¿Cómo funciona? Estructura, ventajas, etc

Turbina Kaplan

Actualmente, es realmente difícil suponer en una vida sin electricidad y es por ello que hay muchas maneras de conseguir energía eléctrica, y una de ella se la debemos por medio de las centrales hidráulicas.

Dentro de las centrales hidráulicas, sucede un desarrollo que radica en la transformación de la energía del agua en energía eléctrica ¿Y cómo es viable? Esto hay que por medio de las capaces turbinas que se hallan en ellas, siendo una de las de mayor relevancia las turbinas Pelton.

📌 Menú Rápido
  1. Historia de la turbina Pelton
  2. Qué es una turbina Pelton
  3. Características de la turbina Pelton
  4. Funcionamiento de la turbina Pelton
  5. Partes de una turbina Pelton
    1. Distribuidor de una Turbina Pelton
    2. Rotor o Rodete de una Turbina Pelton
    3. La Estructura de la Turbina Pelton
    4. Cámara de Descarga
    5. Sistema de Frenado
    6. Eje de la Turbina Pelton
  6. Ventajas de desventajas de la turbina pelton

Historia de la turbina Pelton

Para comprender la narración de esta turbina, primero debemos dirigirnos en la época de 1800, donde un inventor estadounidense, llamado Lester Allan Pelton. Ha podido conocer a lo largo de su trabajo en las minas de oro una exclusiva forma de crear energía en la mina.

Sin embargo, la clave del hallazgo de Pelton, fue cambiar dónde impactaba el chorro de agua en los alabes. Hasta ese instante, lo hacían en su centro, pero Pelton, se percató que si el agua impactaba en los bordes de los álabes, estos provocarían que el fluído del agua regresara de manera inversa, consecuentemente, produciendo una más grande agilidad.

Qué es una turbina Pelton

Las turbinas Pelton son un tipo de turbina de acción tangencial. Entonces, son usadas en las centrales hidráulicas, donde la caída de agua es muy alta, pero tiene un reducido caudal.

Esta turbina se distingue de otras, cómo las Kaplan y Francis, gracias a que se constituye de numerosos distribuidores de agua que cubren el rodete de la turbina. Estos chorros de agua chocan en los álabes o paletas que están unidas al rodete, empujando el agua y realizando que el mismo rodete gire. Este movimiento pasa por el eje para por último, llegar al generador.

Características de la turbina Pelton

Debido a que conoces qué es una turbina Pelton, entonces es el instante de comentar de las propiedades técnicas de la turbina, que predominan en todos los tipos de turbinas Pelton.

  • En las turbinas de acción el chorro de agua trabaja en el rotor de la turbina.
  • También son turbinas tangenciales, esto quiere decir que el agua impacta al rodete en toda su periferia.
  • Normalmente tiene un eje horizontal o vertical (El eje, es un elemento, que transmite la energía cinética del rotor al generador).
  • Su utilización se otorga en su mayoría en saltos de agua que están a enormes alturas. Precisamente a 200 m o alturas superiores.
  • Además, son usados en chicos caudales de agua, comunmente hasta 10 metros cúbicos por segundo.
  • El giro de la turbina se produce por la fuerza del impulso del chorro de agua.

Por último, te vamos a dejar una chiquita tabla donde te indicamos los valores técnicos usados en instalaciones hidráulicas que van usar una turbina de estilo Pelton.

Valores de una Turbina Pelton

PE Significa la capacidad en los bornes del generador KWP Capacidad al eje de la turbina KWQ Es el caudal de la turbina en m3/s H Es el salto neto en metros ρ Es la consistencia del agua por 1000 kg/m3 η Eficacia de la turbina (Adimensional) ηTR Eficacia de la transmisión (Adimensional) ηG Eficacia del generador (Adimensional) ηGR Eficacia del grupo de generación (Adimensional) K Es una recurrente, donde K es 1000 W/kW G Gravedad

Funcionamiento de la turbina Pelton

  • Las puntas de los álabes cortaran el fuerte chorro de agua, lo que provocara una división en películas del fluido, de esta forma como de manera simétrica y provenientes del mismo caudal.
  • Ahora estos chorros de agua trabajan de manera directa en el rotor o rodete, que empujaran a los álabes. Entonces, alcanzan la mutación de la energía hidráulica a la mecánica.
  • El diseño de los álabes facilita direccionar el agua hacia otra sección, pero sin ningún tipo de energía por los bordes laterales. Lo que no brinda ningún inconveniente para los otros álabes que están haciendo un trabajo.
  • Por lo tanto, el chorro de agua pasa la energía cinética al rodete, y consecuentemente, se transforma en el instante en energía mecánica.
  • Ahora, la aguja de la turbina, que es monitoreada por el controlador de agilidad, escoge si cerrar más o menos el orificio de la tobera, lo que hace, el cambio en caudal del agua. Precisamente, esta parte es primordial, debido a que, mantiene una agilidad recurrente en el rodete, disminuyendo los riegos de embalamiento y bajada de revoluciones.

Así trabajan la mayor parte de turbinas Pelton, mencionamos la mayor parte, debido a que, cada modelo, puede enseñar algunas variaciones en su funcionamiento, no obstante, sigue el desarrollo general antes citado. Además, puede cambiar según el número de inyectores que posea la turbina Pelton.

Partes de una turbina Pelton

Para comprender de primera mano a una turbina hidráulica Pelton, debemos estudiar cuales son las partes que la conforman, entonces, vamos a repasar detalladamente cada una ellas.

Vamos primero a mencionarte los elementos que conforman a una turbina Pelton, que son los siguientes:

  1. Distribuidor
  2. Rotor
  3. Carcasa
  4. Cámara de Descarga
  5. Sistema de Frenado
  6. Eje de la Turbina

Distribuidor de una Turbina Pelton

El distribuidor es el corazón de una turbina Pelton, y el mismo se compone de uno o diferentes equipos que suministran el agua a la turbina. Estos mismos equipos tienen la considerable misión de conducir los chorros de agua de forma traje hacia el rotor.

Además, dentro del distribuidor, se regula el caudal exacto, que debe viajar hacia el rotor. Separando y también cortando todo caudal, que logre ocasionar un enorme inconveniente a toda la turbina Pelton.

¿Y porque observamos que hay turbinas con más inyectores? el número de inyectores de una turbina Pelton, va a depender de la capacidad y el desempeño del generador. Siempre, tomando presente, las propiedades del salto de agua. Por eso, nos logramos hallar con:

  • Turbinas Pelton de 2 Inyectores
  • Turbinas Pelton de 8 Inyectores

Rotor o Rodete de una Turbina Pelton

Vamos en este momento con el ingrediente angular de la turbina Pelton. El rotor o rodete. Esta es la parte encargada de editar toda la energía hidráulica final del agua en energía mecánica. En términos simples, usa la corriente del agua, para llevar a cabo trabajar las partes mecánicas de la turbina.

Dentro del rotor, poseemos dos elementos indispensables, que son los siguientes:

  • Rueda Motriz: Esta adherida al eje central de la turbina, y es la encargada de aguantar todos los álabes del rotor.
  • Álabes: Son una clase de cucharas o palas, y su funcionalidad primordial es la de mover el chorro de agua que viene de la cámara de organización.

Actualmente, tanto la rueda motriz como los Álabes, vienen unidos a una misma parte, más que nada, para economizar los costos de creación, para un mejor desempeño y para que logren aguantar los impactos de los fuertes chorros de agua.

La Estructura de la Turbina Pelton

La estructura, lo tenemos la posibilidad de determinar como el manto asegurador que protege a los inyectores, el rotor, y otros elementos mecánicos dentro de una turbina Pelton. Además de evadir que toda el agua que sucede por álabes salpique hacia fuera. Comunmente está llevada a cabo de un material metálico.

Cámara de Descarga

Una vez, que toda el agua, haya servido para mover el rotor o rodete, el agua residual requiere salir de la turbina, entonces, esta lo va a hacer por medio de la cámara de descarga, que no es más, que una tunería que conduce el agua hasta el desagüe.

Sistema de Frenado

Cada turbina Pelton necesita de un circuito de agua que se origina de la cámara de organización. Entonces, si el agua que sucede a los álabes incrementa su agilidad al punto que puede dañar a la turbina, el sistema de frenado, trabaja eficazmente en el rotor, frente todo, para su detención instantánea.

Eje de la Turbina Pelton

El eje, es una parte, que va unida al rotor de la turbina, lo que transmite el movimiento cinético del rodete al generador. Este puede estar colocado de manera vertical u horizontal, según donde se trabaje.

Ventajas de desventajas de la turbina pelton

¿Cómo es el Desempeño de una Turbina Pelton?

Sin lugar a dudas alguna, las turbinas Pelton, son las preferidas por las centrales hidráulicas en caídas de agua de enorme altura, debido a que, además, tiene mínimas proporciones de agua. Comunmente, su mejor rendimiento trabaja en un extenso margen de variantes del caudal, más o menos a 30% a 100% del más alto caudal.

Aquí es donde podemos consultar el más alto desempeño de una turbina Pelton, por lo cual acostumbra usarse en pequeñas centrales eléctricas. Sabiendo esto, tenemos la posibilidad de entablar algunas ventajas y desventajas en el desempeño de una turbina Pelton, observemos cuales son:

Ventajas de una Turbina Pelton:

  • Son muy robustas y resistentes.
  • Disminuye la eventualidad de la erosión en los álabes de la turbina.
  • Ciertamente, el cuidado y reparaciones son subjetivamente sencillas.
  • El control de la presión, y la agilidad es más confortable de hacer.
  • Presenta un increíble desempeño en cargas parciales.
  • Su composición es más simple y económica, en relación a otras turbinas hidráulicas.
  • Ya que, da un giro a una considerable agilidad, se puede juntar de manera directa con el generador, lo que impide, las perdidas en la trasformación de energía mecánica.

Desventajas de una Turbina Pelton:

  • Solo trabaja en alturas pequeñas.
  • Puede necesitar numerosos inyectores para enormes caudales.
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