Turbin As

TurbinasIngeniera Fluidomecnica-Tema 10 (UD4)

ndice

Elementos caractersticos de una turbina Descripcin de turbinas hidralicas

Tubinas de accin Turbinas Pelton

Turbinas de reaccin Turbinas Francis Turbinas Kaplan Otras

Grado de reaccin

Elementos caractersticosde una turbina

Los elementos por los que

circula el fluido son:

Cmara espiral

Distribuidor

Rodete

DifusorTURBINA FRANCIS

Cmara Espiral

Es el primer elemento que se

encuentra el fluido.

Se sita aguas arriba del

distribuidor y su finalidad es

conducir el fluido hasta la entrada

del distribuidor con una

distribucin de velocidad

uniforme.

En algunos tipos de turbinas

puede no existir.

TURBINA FRANCIS

Cmara Espiral TURBINA PELTON

Es el primer elemento que se

encuentra el fluido.

Se sita aguas arriba del

distribuidor y su finalidad es

conducir el fluido hasta la entrada

del distribuidor con una

distribucin de velocidad

uniforme.

En algunos tipos de turbinas

puede no existir.

Distribuidor

Es un rgano muyimportante, que

distribuye el fluidopor la periferia del rodete, imponiendola direccin de la

velocidad de entrada.

Adems puede realizar la funcinde regulacin de caudal cuandodispone de labes orientables

FRANCIS KAPLAN

FRANCIS

Rodete

Es el elemento principal, siempre existe.

Su clasificacin es la misma que la de los rodetes

de bombas:

Axiales

Mixtos

RadialesDIFERENCIA: Sentido del flujoEj. Rodete radial: el flujo penetra en elrodete por la periferia del mismo y salepor el centro.

Rodete

Dependiendo del tipo de rodete, la turbina

suele tomar un nombre distinto

Difusor

Es un tubo de seccinconstante o ligeramentedivergente, que conduce el flujo desde el rodete hasta el canal de desage.

Su segunda funcin es mejorar el rendimientomediante el aprovechamiento de la energapotencial del fluido a la salida del rodete y la recuperacin de parte de la energa cintica.

FRANCIS

Grado de reaccin

mquinas generadoras, se define como la relacin entre la energa de presin comunicada por el rotor y la energa de presin total comunicada por la mquina (o energa total comunicada por el rotor),

mquinas motoras, se define como la relacin entre la energa de presin comunicada al rotor por el fluido y la energa total comunicada alrotor

HHrotor

Grado de reaccin Cuantifica la calidad de la energa

intercambiada la energa de presin se considera de mayor calidad que la cintica, porque esta ltimarequiere una transformacin posterior en energa de presin, con las consiguientesprdidas

Grado de reaccin

Grado de reaccin

Las mquinas hidralicas pueden

subdividirse en:

Mquinas de accin

Mquinas de reaccin

Grado de reaccin


subdividirse en:

Mquinas de accin

Las presiones a la entrada y a la salida del rodete de la mquina son iguales, todo el

intercambio de energa con el fluido se realiza

a travs de la energa cintica.

Grado de reaccin


subdividirse en:

Mquinas de accin

Mquinas de reaccin

La presin a la salida es muy diferente de la de la entrada, la energa cintica slo es un

parte de la energa til intercambiada.

Turbinas de accin

Turbina Pelton: Son mquinas de accin

(slo aprovechan la energa cintica del agua-no existe diferencia de presin entre la entrada y la salida del rodete de la mquina)

Turbina Pelton: funcionamiento La admisin del agua se realiza por

medio de una tobera situada al final de la tubera forzada que trae el aguadesde el embalse hasta la turbina y en el mismo plano de la rueda.

El chorro que sale de la toberaimpacta sobre las cucharas de la rueda originndose as la transformacin de la energa cinticadel fluido en giro del rodete.

Turbina Pelton: funcionamiento

La regulacin del caudal se realiza porvariacin de la seccin de salida de latobera debido al desplazamientohorizontal de una aguja situada en el ejedel inyector.

Turbina Pelton

El rodete consta de unos labes

compuestos por dos alvolos simtricos

Desconexin(para evitar el

embalamiento al trabajaren vaco)

Deflectores: desvan el chorro para que no incida

sobre el rodete

Turbina Pelton

El rbol de turbinas Pelton puede ser:

Horizontal (hasta dos inyectores)

Vertical (hasta 6 inyectores)

Pelton de eje horizontalPelton de eje vertical

Utilizacin tpica: saltos ms elevados (>200 m)(Pequeas centrales: 0,1-15MW45-700m) Competencia (entre 200-700m FRANCIS)

Turbina Pelton

Turbina Pelton vs Francis

Turbinas de reaccin

Turbina Francis: Son mquinas de

reaccin (parte de la

energa intercambiada

es de presin y parte es

energa cintica)

Turbina Francis: Flujo radial (Francis lentas s)

Flujo diagonal o mixto (Francis rpidas s mayor)

Turbinas Francis:aspectos constructivos

Cmara espiralVelocidad media ypresin uniformesen la entrada deldistribuidor


DistribuidorTiene dos coronas: la externa-fija y la interna-mvil (orientable)Exterior: conduce el fluido /rigidiza la carcasaInterior: gua adecuadamente al fluido y regulacaudal

Rodete labes fijos

Francis lentas(flujo entrante radial)

mximoaprovechamientoCaudal limitado

(descarga)


Francis rpidas(flujo entrante

diagonal) componente axial

Difusor


Aprovecha la altura

Recupera energa cintica

(seccin divergente) Puede

ascender a ms del 20% de la

altura neta

Turbina Francis

Utilizacin tpica: saltos 30-700m 1-250MW(Saltos elevados-Francis radiales (lentas))(Saltos bajos-Francis diagonales (rpidas)Pequeas centrales (10-200m 0,1-4MW)

Turbinas Kaplan o hlice

Son tambin de reaccin pero de tipoaxial


Constan tambin de:

Cmara espiral

Distribuidor

Rodete

Tubo de descarga


Rodete:

Los labes tienen forma de

perfiles aerodinmicos y en

las turbinas Kaplan son

orientables. (en las hlice son

fijos). El nmero de labes

vara de 4-8. ( si labes)

Turbina Kaplan/ Hlice

Utilizacin tpica: Caudales grandes y saltos pequeos(6-70m 20-100MW)

Variaciones de caudal y salto Kaplan (labes mviles)Caudal constante Hlice (ms baratas)

Kaplan vs Francis

Turbina Driaz

Moderna (la primera: 1957Saltos del Nigara)

Variante de la Kaplan (el eje de giro en los labes del rotor inclinado respecto del eje de giro del rotor)

Aplicacin: Centrales reversibles

Turbina Driaz

Turbina Tubulares

Permiten aprovechar saltos que antes no era

rentable explotar con turbinas Kaplan

Saltos de 2-20m y potencias de 0,1 MW a 40 MW

Turbina Tubulares

Turbinas Bulbo Turbinas Straflo----------- (Straight Flow)

Turbinas S

Su eje se dispone en forma horizontal oligeramente inclinado (reduce el volumen deexcavacin)

Turbina Tubulares

No tienen cmara espiral se alimentandirectamente por una tubera.

El rodete es una hlice con labes orientables ofijos (su eje de giro coincide con el de la tuberade alimentacin trasiega grandes caudales)

41rea de Mecnica de Fluidos Curso 2010-2011J. Prez Garca

Unidad Didctica 4. Turbomquinas hidrulicas. Bombas centrfugase instalaciones de bombeo

Campo de aplicacin



Campo de aplicacin

Bibliografa

Universidad de Valladolid OCW Mecnica de Fluidos

Apuntes de Mquinas Hidrulicas

Tema 1: Descripcin de las Mquinas Hidralicas

Autores: Francisco Castro, Csar Mndez, M Teresa Parra, Jos

Manuel Villafruela

Afiliacin: rea de Mecnica de Fluidos. (Universidad de

Valladolid)

http://ocw.uva.es/course/view.php?id=31482&topic=1

Bibliografa

Fundamentals of Fluid Mechanics,

6th Edition

Bruce R. Munson, Donald F. Young,

Theodore H. Okiishi, Wade W. Huebsch,

ISBN: 978-0-470-26284-9

Chapter 12: Turbomachines

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