INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD MADERO DEPARTAMENTO DE METAL-MECÁNICA ESTUDIANTE: JORGE EMILIO PUENTES ELVER 20071940 MAQUINAS FLUIDOS INCOMPRESIBLES GRUPO __7514 UNIDAD 6 TURBINAS HIDRAULICAS NOMBRE DEL MAESTRO: JOSE JESUS ELISEA ROCHA Las turbinas hidráulicas son dispositivos que convierten la energía del agua en energía mecánica. Aquí tienes una descripción de los diferentes tipos de turbinas hidráulicas, sus características generales y su funcionamiento: 1. TURBINA PELTON - Características Generales: - Utiliza el principio de impulso. - Adecuada para caídas de agua altas y caudales bajos. - Tiene cucharas (álabes) en el perímetro de una rueda. - Funcionamiento: - El agua a alta presión se dirige a través de una boquilla y golpea las cucharas de la rueda, haciendo que ésta gire. 2. TURBINA FRANCIS - Características Generales: - Utiliza el principio de reacción y algo de impulso. - Funciona bien con caídas medias y altas y caudales moderados. - Diseño de flujo mixto, con entrada radial y salida axial. - Funcionamiento: - El agua entra radialmente, pasa a través de los álabes y se dirige axialmente. La variación de presión y velocidad del agua produce el movimiento de la turbina. 3. TURBINA KAPLAN - Características Generales: - Tipo de turbina de hélice ajustable. - Adecuada para caídas bajas y altos caudales. - Los álabes del rotor son ajustables para optimizar el rendimiento. - Funcionamiento: - El agua fluye axialmente a través de la turbina y los álabes ajustables permiten un control eficiente del flujo y la velocidad del agua para generar movimiento. 4.TURBINA DE HÉLICE - Características Generales: - Similar a la Kaplan, pero con álabes fijos. - Utilizada en caídas bajas y altos caudales. - Eficiente para un rango específico de condiciones de operación. - Funcionamiento: - El agua fluye axialmente a través de la turbina y la hélice convierte la energía del flujo de agua en energía mecánica. 5. TURBINA BANKI-MICHELL (O TURGO) - Características Generales: - Funciona bien para caídas de agua pequeñas a moderadas y caudales variables. - Diseño simple y robusto. - Funcionamiento: - El agua entra tangencialmente en la rueda de la turbina, fluyendo a través de los álabes en un flujo transversal, lo que hace que la rueda gire. 6. TURBINA DERIAZ - Características Generales: - Variante de la turbina Francis con álabes ajustables. - Se adapta a variaciones de carga. - Funcionamiento: - Similar a la turbina Francis, pero con la capacidad adicional de ajustar los álabes para optimizar la eficiencia en diferentes condiciones de carga. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO COMUNES: - IMPULSO: La energía cinética del agua se transfiere directamente a las paletas de la turbina. - REACCIÓN: La energía del agua se transfiere a través de un cambio en la presión del agua mientras fluye a través de la turbina. Las turbinas hidráulicas son fundamentales en la generación de energía hidroeléctrica, aprovechando la energía potencial y cinética del agua para generar electricidad de manera eficiente y sostenible. Las turbinas hidráulicas tienen diversos tipos y cada una posee componentes específicos que se adaptan a sus principios de funcionamiento y características operativas. A continuación, se describen los diferentes tipos de turbinas hidráulicas y sus principales componentes: 1. TURBINA PELTON Componentes: - Rueda Pelton: Rueda equipada con cucharas (álabes) alrededor de su perímetro. - Boquilla: Dirige el chorro de agua a alta presión hacia las cucharas. - Álabes: Elementos de la rueda que reciben el impacto del chorro de agua. - Eje: Transmite la energía mecánica generada al generador eléctrico. - Carcasa: Protege y soporta la estructura de la turbina. 2. TURBINA FRANCIS Componentes: - Álabes Fijos: Dirigen el flujo de agua hacia el rodete. - Rodete (Rueda de la turbina): Contiene los álabes que convierten la energía del agua en energía mecánica. - Distribuidor (Agujas o alabes guía): Regula la cantidad de agua que entra en el rodete. - Eje: Conecta el rodete con el generador. - Tubo de Aspiración (Difusor): Canaliza el agua de salida, reduciendo la presión y mejorando la eficiencia. 3. TURBINA KAPLAN Componentes: - Rueda de Hélice: Contiene álabes ajustables para optimizar la eficiencia. - Álabes Ajustables: Permiten variar el ángulo para adaptar la turbina a diferentes caudales. - Distribuidor: Regula el flujo de agua hacia la hélice. - Eje: Conecta la hélice con el generador. - Tubo de Aspiración (Difusor): Canaliza el agua de salida y mejora la eficiencia. 4. TURBINA DE HÉLICE Componentes: - Rueda de Hélice: Similar a la Kaplan, pero con álabes fijos. - Alabes Fijos: No ajustables, diseñados para un rango específico de operación. - Distribuidor: Controla el flujo de agua. - Eje: Conecta la hélice con el generador. - Tubo de Aspiración (Difusor): Mejora la eficiencia al canalizar el agua de salida. 5. TURBINA BANKI-MICHELL (O TURGO) Componentes: - Rodete Cilíndrico: Contiene álabes en un diseño de flujo transversal. - Álabes: Reciben el impacto del agua en un flujo tangencial. - Entrada de Agua (Boquilla): Dirige el agua hacia el rodete. - Eje: Transmite la energía mecánica al generador. - Carcasa: Protege y soporta la turbina. 6. TURBINA DERIAZ Componentes: - Rodete de Álabes Ajustables: Similar a la turbina Francis, pero con álabes ajustables. - Álabes Ajustables: Permiten modificar el ángulo para adaptarse a diferentes caudales y cargas. - Distribuidor: Regula el flujo de agua hacia el rodete. - Eje: Conecta el rodete con el generador. - Tubo de Aspiración (Difusor): Canaliza el agua de salida para mejorar la eficiencia. Componentes Comunes en Todas las Turbinas: - Generador: Convierte la energía mecánica en energía eléctrica. - Sistema de Control: Regula la operación de la turbina y optimiza la eficiencia. - Sistema de Enfriamiento: Mantiene operativas dentro de límites seguros. las temperaturas - Soportes y Cojinetes: Mantienen el alineamiento y reducen la fricción en el eje y otros componentes móviles. Cada tipo de turbina se adapta a diferentes condiciones de caída de agua y caudal, optimizando la generación de energía hidroeléctrica según las características del entorno y la infraestructura disponible. Las turbinas hidráulicas se clasifican en dos categorías principales: de acción y de reacción. Cada una opera bajo principios diferentes y se utiliza en condiciones específicas de caída de agua y caudal. Aquí te explico la clasificación y las características de cada tipo: TURBINAS DE ACCIÓN Las turbinas de acción funcionan al convertir la energía cinética del agua en energía mecánica mediante el impacto directo del agua en los álabes de la turbina. Estas turbinas son adecuadas para caídas altas y caudales bajos. CARACTERÍSTICAS GENERALES: La conversión de energía se realiza principalmente a través de la velocidad del agua. El agua se convierte en un chorro a alta velocidad mediante una boquilla antes de golpear los álabes. La presión del agua se mantiene constante antes y después de la interacción con los álabes. EJEMPLOS DE TURBINAS DE ACCIÓN: 1. TURBINA PELTON: - Componentes: Rueda Pelton con cucharas, boquilla, eje. - Funcionamiento: El chorro de agua a alta presión golpea las cucharas, haciendo que la rueda gire. - Aplicación: Usada en lugares con grandes alturas de caída y pequeños caudales. 2. TURBINA TURGO: - Componentes: Rodete con álabes, boquilla, eje. - Funcionamiento: Similar a la Pelton, pero el chorro de agua golpea los álabes en un ángulo diferente. Aplicación: Adecuada para caídas intermedias. TURBINAS DE REACCIÓN Las turbinas de reacción operan mediante la conversión de la energía potencial y cinética del agua en energía mecánica a través de un cambio en la presión y velocidad del agua dentro de la turbina. Estas turbinas son adecuadas para caídas bajas a medias y caudales altos. Características Generales: La conversión de energía se realiza mediante la presión y la velocidad del agua. El agua fluye a través de los álabes de la turbina, donde se produce un cambio de presión. Tanto la presión como la velocidad del agua varían al interactuar con los álabes. EJEMPLOS DE TURBINAS DE REACCIÓN: 1. TURBINA FRANCIS: - Componentes: Rodete con álabes, distribuidor, tubo de aspiración, eje. - Funcionamiento: El agua entra radialmente y sale axialmente a través del rodete, cambiando de presión y velocidad. - Aplicación: Usada en caídas medias y altas con caudales moderados. 2. TURBINA KAPLAN: - Componentes: Rueda de hélice con álabes ajustables, distribuidor, tubo de aspiración, eje. - Funcionamiento: El agua fluye axialmente a través de la hélice y los álabes ajustables optimizan la eficiencia. Aplicación: Adecuada para caídas bajas y altos caudales. 3. TURBINA DE HÉLICE: - Componentes: Rueda de hélice con álabes fijos, distribuidor, tubo de aspiración, eje. - Funcionamiento: Similar a la Kaplan, pero con álabes fijos, optimizada para condiciones de operación específicas. - Aplicación: Usada en caídas bajas y altos caudales. Resumen de la Clasificación - TURBINAS DE ACCIÓN: - Convierten energía mediante la velocidad del agua. - Utilizadas en caídas altas y caudales bajos. - Ejemplos: Pelton, Turgo. - TURBINAS DE REACCIÓN: - Convierten energía mediante cambios en presión y velocidad del agua. - Utilizadas en caídas bajas a medias y caudales altos. - Ejemplos: Francis, Kaplan, Hélice. Cada tipo de turbina se selecciona en función de las características del sitio y las condiciones hidráulicas, optimizando la generación de energía hidroeléctrica.
