TURBINAS DE REACCIÓN

Caja espiral.

Es un ducto en forma de caracol de sección generalmente circular de diámetro decreciente que circunda al

rodete, el caracol recibe el agua del canal de llegada o tubería forzada, y provee de agua al rodete a través del

distribuidor. Pasa a este último a través de unos alabes fijos a la carcasa que pueden estar o no.

Tiene la misión de dirigir el agua hacia el rodete, con un mínimo de pérdidas.

Material: Según las dimensiones de la turbina se construye de acero colado, chapa roblonada o soldado u

hormigón armado, siendo este último más común en las Kaplan.

Se mantiene constante la energía del fluido en toda la periferia del distribuidor, por razones de equilibrio

dinámico.

Distribuidor Fink

Está constituido por una serie de alabes directores en forma de persiana circular, cuyo paso se puede modificar

con un servomotor, lo que permite imponer al fluido la dirección de ataque exigida por el rodete móvil y además

regular el caudal de acuerdo con la potencia exigida por el generador, desde valores máximo hasta cero.

Podemos destacar dos funciones fundamentales:

1. Dirige el agua hacia el rodete con un mínimo de perdidas, y transforman parte de la energía de presión

en energía cinética, pero no toda como sucede en las turbinas de acción.

2. Los alabes orientables sirven para reducir el caudal conservando el mejor rendimiento posible, es decir,

reduciendo al mínimo las perdidas por choques y turbulencias. La reducción del caudal esta aparejada con

la potencia exigida por el generador.

El Fink es el distribuidor corriente de las turbinas de reacción, mediante un servomotor puede hacer girar sus

alabes de perfil aerodinámico, que pivotan en torno a un eje fijo.

Rodete

Es el elemento fundamental de la turbina pues en él se produce la transferencia de energía.

Francis

Está formado por los propios alabes que van sujetos a un plato perpendicular al eje de la máquina, de cuyo plato

arrancan siguiendo la dirección axial, tomando en forma progresiva la dirección radial y abriéndose con lo que el

conjunto presenta una forma cónica, tanto más acentuada cuando mayor sea la acción axial. Los alabes se ciñen

en su extremo final por un zuncho en forma de anillo para dar rigidez al conjunto.

Kaplan

Tiene forma de hélice, está constituido por un cubo robusto, en el cual van empotrados los alabes encargados de

efectuar la trasferencia de energía, del agua al eje de la unidad. La robustez es debida a las solicitaciones

mecánicas, y también porque en su interior aloja el mecanismo de regulación de los alabes.

Los alabes tienen un perfil de ala de avión y desarrollo helicoidal.

El perfil de ala de avión: permite obtener una acción útil del agua sobre el alabe.

Los alabes del rodete giran todos el mismo ángulo al moverse longitudinalmente el vástago, hacia arriba o hacia

abajo, el cual hace subir o bajar la cruceta, donde están articuladas las bielas (una por alabe), cuyos extremos

opuestos están articuladas las manivelas solidarias a los alabes y que giran con ellas.

De esta manera la incidencia del agua en el borde de ataque se produce siempre en condiciones de máxima

acción, logrando mantener valores elevados de rendimiento a diferentes valores de potencia, salvando las

deficiencias que tiene la hélice de alabes fijos. En estas la acción se produce bajo ángulos inapropiados, dando

lugar a separaciones o choques, que reducen el rendimiento.

El cubo interior es hueco y aloja en su interior el mecanismo de regulación.

Tubo de aspiración

Sirve para dar salida al agua procurando una ganancia del salto de presión

Crea una depresión a la salida del rodete, la presión va aumentando desde la salida del rodete hasta la salida del

tubo (sección S), donde reina la presión atmosférica porque:

1. La energía geodésica disminuye en la dirección del flujo.

2. La energía cinética disminuye, porque el tubo es troncocónico.

Por lo tanto tiene dos funciones principales:

1. Función difusora: Recuperar la energía cinética que tiene el agua a la salida del rodete, ya que a costa de

ella se crea la depresión mencionada.

2. Función aspiradora: Recuperar la energía geodésica que tiene el agua a la salida del rodete, porque este

se ha de colocar elevado para proteger el grupo contra una posible inundación, a costa de ella se crea la

depresión mencionada.

La depresión que se obtiene a la salida del rodete, permite mejorar el rendimiento de la máquina.

TURBINAS DE ACCIÓN

Inyector

Tiene forma de tobera convergente.

Misión principal: transforma la energía estática en energía cinética, gracias a su forma convergente, para que

pueda ser aprovechada por la rueda móvil provista de álabes (cucharas).

Consta de tobera y válvula de aguja.

Tobera: Es de forma convergente.

Válvula de aguja: se desplaza longitudinalmente mediante un servomotor. Cumple la función de

alimentación y de regulación del caudal. La potencia exigida, queda de esta manera regulada por el gasto

Tanto la boquilla como al aguja debe construirse de una acero muy duro debido a la corrosión y a la erosión,

análogo al de los alabes.

Pantalla deflectora

Sirve para evitar el golpe de ariete y el embalamiento de la turbina.

Su misión es desviar el chorro fuera de la rueda, impidiendo la acción sobre esta cuando la turbina se queda sin

carga repentinamente, por alguna avería en el sistema de distribución de energía eléctrica a que da servicio la

turbina.

El servomotor acciona la aguja y también la pantalla deflectora mediante un mecanismo.

Rodete

Constituido por un disco de acero con alabes periféricos en forma de doble cuchara, pudiendo estar fundidos con

el disco, o por separado.

La fundición por separado es la más tradicional ya que hace posible reemplazar las cucharas dañadas.

Hay una tendencia a hacerlo todo en una pieza, lo que permite rápidos montajes, mayor rigidez y resistencia.

El alabe tiene la forma de doble cuchara con una arista diametral sobre la que incide el agua, produciéndose una

desviación simétrica en la dirección axial, buscando el equilibrio dinámico en esa dirección

Material: debe resistir a la corrosión y a la erosión, cuando son moderadas se usa fundición de grafito laminar,

sino aceros aleados con níquel molibdeno. El disco es de acero fundido o forjado.