Turbinas Pelton - Soluciones Prácticas

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Ficha Técnica
Turbinas
Pelton
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1. Definición
La turbina Pelton fue inventada por Lester A. Pelton. Esta turbina
se define como una turbina de acción, de flujo tangencial y de
admisión parcial.
Opera más eficientemente en condiciones de grandes saltos, bajos
caudales y cargas parciales.
2. Partes
Distribuidor
Es el elemento de transición entre la tubería de presión y los
inyectores.
Está hecho por un inyector o varios inyectores que pueden llegar a
ser hasta seis.
El inyector consta de una tobera de sección circular provista de
una aguja de regulación que se mueve axialmente, variando la
sección de flujo.
Si se requiere una operación rápida para dejar al rodete sin acción
del chorro, se adiciona una placa deflectora, así la aguja se cierra
en un tiempo más largo, reduciendo los efectos del golpe de
ariete.
En las turbinas pequeñas se puede prescindir de la aguja y operar
con una o más toberas, con caudal constante.
Rodete
Es de admisión parcial, depende del número de chorros o de
inyectores.
Está compuesto por un disco provisto de cucharas montadas en su
periferia. Las cucharas pueden estar empernadas al disco,
soldadas o fundidas convirtiéndose en una sola pieza con el disco.
Esta turbina puede instalarse con el eje horizontal con 1 o 2
inyectores, y con el eje vertical con 3 a 6 inyectores.
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Teléfono: (511) 447-5127/446-7324/444-7055 Fax: (511) 446-6621
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3. Tipos de Turbinas Pelton
Microturbinas Pelton
Se usan en zonas rurales aisladas donde se aprovechan los
recursos hidroenergéticos que existen en pequeños ríos o
quebradas para transformarlos en energía mecánica o eléctrica.
Para hacer posible este proceso se tiene que hacer un grupo de
obras así como obtener equipos especiales, estos se dividen
normalmente en tres grupos: obras civiles, equipo electromecánico
y redes eléctricas.
• Ensamblaje y Montaje
La turbina se ensambla en un sólido chasis construido con
perfiles estructurales que permiten el acoplamiento en un solo
bloque, de esta forma se puede realizar un pre-montaje del
sistema turbina-generador.
Miniturbinas Pelton
Según las normas europeas las minicentrales hidroeléctricas son
aquellas que están comprendidas en el rango de 100kW a 1000kW
de potencia.
Según la organización Latinoamericana de Energía clasifica en el
rango de 50kW a 500kW.
Los modelos desarrollados por ITDG cubren el rango de 50kW a
1000kW.
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El campo de aplicación es muy amplio, sobre todo para las
poblaciones locales de zonas aisladas.
• Ensamblaje y Montaje
La turbina se ensambla en un sólido chasis construido con
perfiles estructurales que permiten el acoplamiento en un solo
bloque. Previamente es posible realizar un pre-montaje en el
taller donde se fabrica, esto suele hacerse en el caso de
turbinas más pequeñas, debido a su bajo costo de instalación.
Picoturbinas Pelton
La aparición de picocentrales hidroeléctricas y consecuentemente
de picoturbinas, tiene apenas una década.
El rango de picocentrales está por debajo de los 10kW.
Las picoturbinas se aprovechan por los recursos hidráulicos
existentes en quebradas muy pequeñas, manantiales u otras
fuentes donde existen algunos chorros de agua y alguna pequeña
caída que podría transformarse n energía mecánica o eléctrica.
Las picoturbinas se diseñan en la actualidad como pequeños
bloques compactos, donde en una sola unidad se incluyen todas
sus partes.
Se caracteriza principalmente por su pequeño tamaño, su
versatilidad y por su facilidad para el transporte e instalación.
• Ensamblaje y Montaje
La turbina se ensambla en un sólido chasis construido con
perfiles estructurales que permite el ensamble con el
generador en un solo bloque, haciendo un equipo portátil.
4. Selección de la turbina
De acuerdo al esquema antes mostrado de una microcentral, la
potencia generada se obtiene de las siguientes formulas:
PE = P.nTR.nG ....................................... (1.1)
P= ρgQHη/K = PE/ηTRηG=QHη/102 ……………. (1.2)
ηGR =η.ηTR.ηG …………………………………………….. (1.3)
Donde:
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PE Es la potencia en los bornes del generador, kW
P es la potencia al eje de la turbina, kW
Q es el caudal de la turbina en m3/s
H es el salto neto en metros
ρ es la densidad del agua, 1000 kg/m3
η eficiencia de la turbina, adimensional
ηTR es la eficiencia de la transmisión, adimensional
ηG eficiencia del generador, adimensional
ηGR es la eficiencia del grupo de generación, adimensional
K es una constante, donde K es 1000 W/kW
g es la gravedad
En relación a la determinación del salto neto, se puede proceder del
siguiente modo:
Turbinas de reacción: H = Hb – ΔHT
Turbinas de acción: H= Hb - ΔHT – Hm
Donde Hb es el salto bruto, metros
ΔHT es la altura de pérdidas en la tubería de presión, en metros
Hm es la altura de montaje de la turbina en metros.
En caso de que la turbina no accione un generador eléctrico, sino otra
máquina operadora, como una bomba, un molino, etc., se deberá
conocer la eficiencia, potencia y otros datos de dicha máquina,
utilizándose las mismas formulas anteriores.
Se puede realizar una selección rápida de la turbina para una M.C.H,
utilizando el diagrama de la figura que se muestra abajo, en las que
aparecen las diversas turbinas que se usan en la actualidad ubicadas
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por zonas de aplicación referidas al salto neto, caudal, potencia y una
eficiencia promedio.
Asumiendo una eficiencia promedio se obtiene una relación lineal
entre H y Q para una potencia constante P en coordenadas
logarítmicas.
El límite de estos diagramas en cuanto a potencia dependerá de la
definición nacional o regional, de los rangos establecidos y de lo que
se denomina una M.C.H como se muestra en el siguiente gráfico.
Clasificación de M.C.H según la potencia
Región
Institución
Mundial
ONUDI
Micro
central
<100 kW
Latinoamérica
OLADE
< 50 kW
Mini
central
101-2000
kW
51-500 kW
Pequeña
central
200010000 kW
500-5000
kW
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Recursos electrónicos relacionados:
Manual de mini y microcentrales hidráulicas: Una guía para
el desarrollo de proyectos
Autor: Federico Coz
Soluciones Prácticas-ITDG
http://www.itdg.org.pe/publicaciones/pdf/manualdeminiy
microcentraleshidraulicas.pdf
Picoturbinas Pelton
Autor: Programa de Energía, infraestructura y servicios básicos.
ENISER
Soluciones Prácticas-ITDG
http://www.itdg.org.pe/td/pdf/picoturbinaspelton.pdf
Miniturbinas Pelton
Autor: Programa de Energía, infraestructura y servicios básicos.
ENISER
Soluciones Prácticas-ITDG
http://www.itdg.org.pe/td/pdf/miniturbinaspelton.pdf
Microturbinas Pelton
Autor: Programa de Energía, infraestructura y servicios básicos.
ENISER
Soluciones Prácticas-ITDG
http://www.itdg.org.pe/td/pdf/microturbinaspelton.pdf
Bibliografía:
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ITDG Federico Coz. Manual de mini y microcentrales
hidráulicas: Una guía para el desarrollo de proyectos.1995.
Lima, Perú.
ITDG. Programa de Energía, infraestructura y servicios
básicos. Pico Turbinas. 2004. Lima, Perú.
ITDG. Programa de Energía, infraestructura y servicios
básicos. 2004. Lima, Perú.
ITDG. Programa de Energía, infraestructura y servicios
básicos. Microturbinas Pelton.2004.Lima, Perú.
Mayores informes:
Servicio de consultas técnicas
Persona de contacto: Giannina Solari
Email: [email protected]
Web: www.solucionespracticas.org.pe
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