Turbinas Kaplan y Francis.
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Turbina Kaplan Estas fueron las primeras turbinas que se utilizaron, sin embargo el desarro llo y el empleo de estas turbinas no empieza hasta la mitad del siglo XIX , primero se emp leó la denominada rueda tangenc ial introducida por el ingeniero suizo Zup ping er en 1!", que ba#o las formas modifi cada s de hoy se conoce como rueda $elton, es importante anotar que son muy eficientes, el rendimiento de las ruedas tangenciales ha llegado hasta %&'( En la turbina $elton, el agua tiene una presión muy alta( )a *+l*ula de agu#a, que se usa para controlar el flu#o de agua, de#a pasar un chorro de agua que choca con los +labes de la turbina transfirindole su energ-a y haciendo girar la turbina( Esta, a su *ez, hace girar un generador que est+ acoplado al e#e de la turbina para producir energ-a elctrica, como medida de seguridad se usa una *+l*ula esfrica(
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Investigación de tipos de turbinas Kaplan y Francis.
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Turbina Kaplan
Estas fueron las primeras turbinas que se utilizaron, sin embargo el desarrollo y elempleo de estas turbinas no empieza hasta la mitad del siglo XIX , primero seempleó la denominada rueda tangencial introducida por el ingeniero suizo
Zuppinger en 1!", que ba#o las formas modificadas de hoy se conoce comorueda $elton, es importante anotar que son muy eficientes, el rendimiento de lasruedas tangenciales ha llegado hasta %&'(
En la turbina $elton, el agua tiene una presión muy alta( )a *+l*ula de agu#a, quese usa para controlar el flu#o de agua, de#a pasar un chorro de agua que chocacon los +labes de la turbina transfirindole su energ-a y haciendo girar la turbina(Esta, a su *ez, hace girar un generador que est+ acoplado al e#e de la turbina paraproducir energ-a elctrica, como medida de seguridad se usa una *+l*ula esfrica(
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Turbina .rancis
)as turbinas .rancis son turbinas hidr+ulicas que se pueden dise/ar para un
amplio rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de
desni*el que *an de los dos metros hasta *arios cientos de metros( Esto, #unto con
su alta eficiencia, ha hecho que este tipo de turbina sea el m+s ampliamente
usado en el mundo, principalmente para la producción de energ-a
elctrica en centrales hidroelctricas(
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Aplicaciones
0e utilizan para producción de electricidad( )as grandes turbinas .rancis se
dise/an de forma indi*idual para cada apro*echamiento hidroelctrico, a efectos
de lograr el m+imo rendimiento posible, habitualmente m+s del %2'( 0on muy
costosas de dise/ar, fabricar e instalar, pero pueden funcionar durante dcadas(
Tambin pueden utilizarse para el bombeo y almacenamiento hidroelctrico,
utilizando dos embalses, uno a cota superior y otro inferior 3contraembalse45 el
embalse superior se llena mediante la turbina 3en este caso funcionando
como bomba4 durante los per-odos de ba#a demanda elctrica, y luego se usa
como turbina para generar energ-a durante los per-odos de alta demanda
elctrica(
0e fabrican micro turbinas .rancis baratas para la producción indi*idual de energ-a
para saltos menores de &6 metros(
Ventajas de la turbina Francis
• 0u dise/o hidrodin+mico permite ba#as perdidas hidr+ulicas, por lo cual se
garantiza un alto rendimiento(
• 0u dise/o es robusto, de tal modo se obtienen dcadas de uso ba#o un
costo de mantenimiento menor con respecto a otras turbinas(
• 7unto a sus peque/as dimensiones, con lo cual la turbina puede ser
instalada en espacios con limitaciones f-sicas, tambin permiten altas
*elocidades de giro(
• 7unto a la tecnolog-a y a nue*os materiales, las nue*as turbinas requierencada *ez menos mantenimiento(
Desventajas
8o es recomendado para alturas mayores de 22 m, por las presiones eistentes
en los sellos de la turbina(
• 9ay que controlar el comportamiento de la ca*itación(
• 8o es la me#or opción para utilizar frente a grandes *ariaciones
de caudal debido a que el rendimiento cae al disminuir el caudal de dise/o,
por lo que se debe tratar de mantener un flu#o de caudal constante pre*isto,antes de la instalación(
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Turbina Pelton
:na turbina $elton es uno de los tipos m+s eficientes de turbina hidr+ulica( Es
una turbo m+quina motora, de flu#o radial, admisión parcial y de acción( ;onsiste
en una rueda 3rodete o rotor4 dotada de cucharas en su periferia, las cuales est+nespecialmente realizadas para con*ertir la energ-a de un chorro de agua que
incide sobre las cucharas(
)as turbinas $elton est+n dise/adas para eplotar grandes saltos hidr+ulicos de
ba#o caudal( )as centrales hidroelctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan,
en su mayor-a, con una larga tuber-a llamada galería de presión para trasportar al
fluido desde grandes alturas, a *eces de hasta m+s de 1&22 metros( <l final de la
galer-a de presión se suministra el agua a la turbina por medio de una o
*arias *+l*ulas de agu#a, tambin llamadas inyectores, los cuales tienen forma
de tobera para aumentar la *elocidad del flu#o que incide sobre las cucharas(
)a tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de
paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda, el doble
de la distancia entre el e#e de la rueda y el centro del chorro de agua se
denomina diámetro Pelton( El agua acciona sobre las cucharas intercambiando
energ-a con la rueda en *irtud de su cambio de cantidad de mo*imiento, que es
casi de 12=( >bsr*ese en la figura anea un corte de una pala en el di+metro
$elton5 el chorro de agua impacta sobre la pala en el medio, es di*idido en dos, los
cuales salen de la pala en sentido casi opuesto al que entraron, pero #am+s puede
salir el chorro de agua en dirección de 12= ya que si fuese as- el chorro golpear-a
a la pala sucesi*a y habr-a un efecto frenante( )a sección de entrada del fluido a la
cuchara se denomina 1, as- como 6 a la sección de salida(
El estudio anal-tico de la interacción agua?pala puede ser sumamente complicado
debido al desplazamiento relati*o entre la pala y el chorro de agua( $or otro lado
se simplifica el estudio de las turbinas $elton a la sección cil-ndrica del di+metro
.aubert(
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Turbinas @eriaz
Esta turbina, es el resultado de combinar las caracter-sticas de la turbina .rancis
r+pida con la turbina Kaplan, con el ob#eti*o de lograr una turbina que utilizara la
altura apro*echable en los rangos de 62 a 622 m( $ara este fin las palas est+n
colocadas formando un +ngulo de !& grados con el e#e de la turbina, condición
esta que le eige al flu#o una trayectoria diagonal al pasar a tra*s del rotor( El
nAmero espec-fico de re*oluciones *ar-a de 1&2 a !&2 rpm( $or la facilidad de
mo*er las palas en su posición diagonal y debido a su forma, este tipo de turbinas
tiene re*ersibilidad de traba#ar como bomba, razón esta que le ha permitido ser
utilizada en centrales hidroelctricas de acumulación de bombeo(
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