UNIVERSIDAD CATLICA BOLIVIANA SAN PABLODepartamento de Ciencias Exactas e IngenieraIngeniera de TelecomunicacionesInstalaciones de Telecomunicaciones

TRABAJO PRCTICO Turbinas Francis, Peltonny y kaplan

NOMBRES:Gabriel Andres Jaimes Illanes

DOCENTE:Jorge Ramiro Iporre Tern

FECHA:8 de octubre de 2014

COCHABAMBA BOLIVIA

Turbina FrancisUna turbina es una mquina motriz que consiste de una parte giratoria llamada rodete, que se impulsa por un fluido en movimiento. Dependiendo de la naturaleza de este fluido, las turbinas se pueden dividir en: hidrulicas, a vapor y a gas.La funcin de una planta hidroelctrica es utilizar la energa potencial del agua almacenada en un lago, a una elevacin ms alta y convertirla, primero en energa mecnica y luego en elctrica.

Partes Cmara espiralTiene como funcin distribuir uniformemente el fluido en la entrada del rodete. La forma en espiral o caracol se debe a que la velocidad media del fluido debe permanecer constante en cada punto de la misma. La seccin transversal de la misma puede ser rectangular o circular, siendo esta ltima la ms utilizada.

PredistribuidorEst compuesto por labes fijos que tienen una funcin netamente estructural, para mantener la estructura de la caja espiral y conferirle rigidez transversal,que adems poseen una forma hidrodinmica para minimizar las prdidas hidrulicas.

DistribuidorEs un rgano constituido por labes mviles directores, cuya misin es dirigir convenientemente el agua hacia los labes del rodete (fijos) y regular el caudal admitido, modificando de esta forma la potencia de la turbina de manera que se ajuste en lo posible a las variaciones de carga de la red elctrica, a la vez de direccionar el fluido para mejorar el rendimiento de la mquina. Este recibe el nombre de distribuidor Fink.

Rotor o rodeteEs el corazn de la turbina, ya que aqu tiene lugar el intercambio de energa entre la mquina y el fluido. En forma general, la energa del fluido al momento de pasar por el rodete es una suma de energa cintica, energa de presin y energa potencial. La turbina convierte esta energa en energa mecnica que se manifiesta en el giro del rodete. El rodete a su vez transmite esta energa por medio de un eje a un generador elctrico dnde se realiza la conversin final en energa elctrica. El rotor puede tener diversas formas dependiendo del nmero especfico de revoluciones para el cual est diseada la mquina, que a su vez depende del salto hidrulico y del caudal de diseo.

Tubo de aspiracinEs la salida de la turbina. Su funcin es darle continuidad al flujo y recuperar el salto perdido en las instalaciones que estn por encima del nivel de agua a la salida. En general se construye en forma de difusor, para generar un efecto de aspiracin, el cual recupera parte de la energa que no fuera entregada al rotor en su ausencia.AplicacionesSe utilizan para produccin de electricidad. Las grandes turbinas Francis se disean de forma individual para cada aprovechamiento hidroelctrico, a efectos de lograr el mximo rendimiento posible, habitualmente ms del 90%. Son muy costosas de disear, 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 (contraembalse); el embalse superior se llena mediante la turbina (en este caso funcionando como bomba) durante los perodos de baja demanda elctrica, y luego se usa como turbina para generar energa durante los perodos de alta demanda elctrica.

Se fabrican microturbinas Francis baratas para la produccin individual de energa para saltos menores de 52 metros.Turbina Peltonny

Este tipo de turbina fue creada y patentada en 1889 por el norteamericano Lester Allan Pelton. El principio de funcionamiento es relativamente simple, ya que constituye una evolucin lgica de la antigua rueda hidrulica. Posee las mejores caractersticas para grandes alturas, y desde luego es la nica mquina capaz de funcionar con alturas superiores a 1.700 m. Son notables su suavidad de giro y su buen funcionamiento a carga parcial. En la figura se muestra la disposicin tpica de una turbina Pelton. La tobera lanza a la atmsfera un chorro de alta velocidad que incide sobre una serie de cucharas o labes montados en la periferia de una rueda. El par ejercido por el impacto y la desviacin del chorro provoca el giro de la rueda. Una vez transmitida su energa a la rueda, el agua sale de los labes a velocidad relativamente baja y es dirigida hacia el canal de desage. Por tanto, la turbina ha de estar colocada a suficiente altura sobre el nivel mximo de crecida para asegurar el derrame libre.

En la turbina Pelton actual, la energa cintica del agua, en forma de chorro libre, se genera en una tobera colocada al final de la tubera a presin. La tobera est provista de una aguja de cierre para regular el gasto, constituyendo en conjunto, el rgano de alimentacin y de regulacin de la turbina. Encuentra justa aplicacin la turbina Pelton, en aquellos aprovechamientos hidrulicos donde la ponderacin de la carga es importante respecto al caudal. La velocidad especifica es baja, entre 10 y 60 en el sistema mtrico y entre 2 y 12 en el sistema ingles aproximadamente, siendo preferibles valores centrales entre estos lmites por razones del rendimiento, el cual es del orden del 90% y se conserva bastante bien a carga parcial. Entre las turbinas Pelton mas grandes instaladas hasta el momento se encuentran las de Mont-Cenis (Alpes franceses) de 272000 HP cada una, bajo 870 m de carga.

PartesUna instalacin tpica de microturbinas Pelton consta de los siguientes elementos:

Codo de entrada Inyector: transforma la energa de presin en energa cintica. La velocidad del chorro a la salida del inyector en algunas instalaciones llega a 150 m/seg. y an ms. Consta de Tobera y Vlvula de Aguja. Tobera Vlvula de Aguja Servomotor Regulador Mando del deflector Deflector o pantalla deflectora Corro Rodete labes o cucharas Freno de la turbina Blindaje Destructor de energaAplicaciones

Existen turbinas Pelton de muy diversos tamaos. Hay turbinas de varias toneladas montadas en vertical sobre cojinetes hidrulicos en las centrales hidroelctricas. Las turbinas Pelton ms pequeas, solo de unos pocos centmetros, se usan en equipamientos domsticos.

En general, a medida que la altura de la cada de agua aumenta, se necesita menor caudal de agua para generar la misma potencia. La energa es la fuerza por la distancia, y, por lo tanto, una presin ms alta puede generar la misma fuerza con menor caudal.

Cada instalacin tiene, por lo tanto, su propia combinacin de presin, velocidad y volumen de funcionamiento ms eficiente. Usualmente, las pequeas instalaciones usan paletas estandarizadas y adaptan la turbina a una de las familias de generadores y ruedas, adecuando para ello las canalizaciones. Las pequeas turbinas se pueden ajustar algo variando el nmero de toberas y paletas por rueda, y escogiendo diferentes dimetros por rueda. Las grandes instalaciones de encargo disean el par torsor y volumen de la turbina para hacer girar un generador estndar.Turbina KaplanLas turbinas Kaplan son uno de los tipos ms eficientes de turbinas de agua de reaccin de flujo axial, con un rodete que funciona de manera semejante a la hlice del motor de un barco, y deben su nombre a su inventor, el austriaco Viktor Kaplan. Se emplean en saltos de pequea altura y grandes caudales. Las amplias palas o labes de la turbina son impulsadas por agua a alta presin liberada por una compuerta.

Los labes del rodete en las turbinas Kaplan son siempre regulables y tienen la forma de una hlice, mientras que los labes de los distribuidores pueden ser fijos o regulables. Si ambos son regulables, se dice que la turbina es una turbina Kaplan verdadera; si solo son regulables los labes del rodete, se dice que la turbina es una turbina Semi-Kaplan. Las turbinas Kaplan son de admisin axial, mientras que las semi-Kaplan puede ser de admisin radial o axial.

Para su regulacin, los labes del rodete giran alrededor de su eje, accionados por unas manijas, que son solidarias a unas bielas articuladas a una cruceta, que se desplaza hacia arriba o hacia abajo por el interior del eje hueco de la turbina. Este desplazamiento es accionado por un servomotor hidrulico, con la turbina en movimiento.

Las turbinas de hlice se caracterizan porque tanto los labes del rodete como los del distribuidor son fijos, por lo que solo se utilizan cuando el caudal y el salto son prcticamente constantes.