Este documento presenta información sobre turbinas hidráulicas. Explica que las diapositivas son material de apoyo para el profesor y no apuntes de la asignatura, e invita al alumno a elaborar sus propios apuntes. Luego describe los elementos constitutivos de las turbinas hidráulicas, como el canal de llegada, caja espiral, distribuidor y rodete. Finalmente clasifica las turbinas según su grado de reacción y explica las diferencias entre turbinas de acción y de reacción.
El documento describe las características principales de las turbinas hidráulicas. Explica que existen diferentes tipos de turbinas clasificadas según la dirección del flujo de agua y si la presión varía o no en el rodete. También describe los componentes clave como el distribuidor, el rodete, el difusor y sus funciones respectivas en el intercambio de energía entre el agua y la máquina. Por último, presenta fórmulas para relacionar las características de tamaños de turbinas similares.
Este documento describe diferentes tipos de turbinas hidráulicas. Explica la teoría unidimensional para turbinas, incluyendo la clasificación según la velocidad específica, la curva característica teórica y la regulación. También cubre temas como el embalamiento de turbinas y describe turbinas de impulso como la Pelton, turbinas centrífugas como la Francis y turbinas axiales como la Kaplan.
Características y detalles que difieren a la Turbina Pelton de otras como la Turbina Francias y la Turbina Kaplan. Damos detalles a sus componentes, junto con sus "Principios de Funcionamiento"; además de sus "ventajas y desventajas".
La turbina Francis es una turbina hidráulica de reacción de flujo mixto que funciona de manera eficiente para alturas medias. Transforma la energía hidráulica en energía mecánica mediante el paso de agua a través de su rotor, lo que hace girar un eje para generar electricidad. Requiere mantenimiento periódico para asegurar un funcionamiento óptimo a largo plazo.
La bomba periférica es una bomba de turbina ideal para construcciones que requieren altas presiones de agua, como piscinas. Está compuesta generalmente por un cuerpo de bomba y soporte de motor de hierro fundido resistente, con un rotor de latón y eje de acero inoxidable. Existen bombas periféricas de un solo paso o múltiples pasos. Se utilizan para bombear agua limpia y recircularla en piscinas, elevar la presión del agua en casas y suministrar agua a pequeños sistemas hid
Este documento proporciona información sobre las turbinas hidráulicas, en particular la turbina Pelton. Explica los objetivos generales y específicos de aprender sobre las turbinas, y describe las partes principales de una turbina hidráulica típica. Además, clasifica las turbinas según varios criterios como la dirección del flujo de agua, el tipo de acción, la posición del eje y la potencia producida. Finalmente, detalla los tipos principales de turbinas como la Pelton, Kaplan y Francis
Las turbinas hidráulicas se clasifican en turbinas de acción y de reacción. Las turbinas de acción, como la Pelton, funcionan mediante chorros de agua que inciden sobre un rodete. Las turbinas de reacción, como la Francis, conducen el agua a través de álabes en el rodete transformando parcialmente la presión en velocidad. Las turbinas Pelton se usan con altos saltos y bajos caudales, mientras que las turbinas de reacción funcionan mejor con saltos más bajos y may
El documento resume las tolerancias y ajustes recomendados para rodamientos. Establece las tolerancias de fabricación y ajuste con el eje o alojamiento según normas ISO y JIS. Luego detalla los diferentes tipos de ajustes (apriete, transición o deslizante) y recomienda los ajustes para ejes y alojamientos dependiendo del tipo y magnitud de la carga, diámetro del rodamiento y grado de precisión requerido.
El documento describe las características principales de las turbinas hidráulicas. Explica que existen diferentes tipos de turbinas clasificadas según la dirección del flujo de agua y si la presión varía o no en el rodete. También describe los componentes clave como el distribuidor, el rodete, el difusor y sus funciones respectivas en el intercambio de energía entre el agua y la máquina. Por último, presenta fórmulas para relacionar las características de tamaños de turbinas similares.
Este documento describe diferentes tipos de turbinas hidráulicas. Explica la teoría unidimensional para turbinas, incluyendo la clasificación según la velocidad específica, la curva característica teórica y la regulación. También cubre temas como el embalamiento de turbinas y describe turbinas de impulso como la Pelton, turbinas centrífugas como la Francis y turbinas axiales como la Kaplan.
Características y detalles que difieren a la Turbina Pelton de otras como la Turbina Francias y la Turbina Kaplan. Damos detalles a sus componentes, junto con sus "Principios de Funcionamiento"; además de sus "ventajas y desventajas".
La turbina Francis es una turbina hidráulica de reacción de flujo mixto que funciona de manera eficiente para alturas medias. Transforma la energía hidráulica en energía mecánica mediante el paso de agua a través de su rotor, lo que hace girar un eje para generar electricidad. Requiere mantenimiento periódico para asegurar un funcionamiento óptimo a largo plazo.
La bomba periférica es una bomba de turbina ideal para construcciones que requieren altas presiones de agua, como piscinas. Está compuesta generalmente por un cuerpo de bomba y soporte de motor de hierro fundido resistente, con un rotor de latón y eje de acero inoxidable. Existen bombas periféricas de un solo paso o múltiples pasos. Se utilizan para bombear agua limpia y recircularla en piscinas, elevar la presión del agua en casas y suministrar agua a pequeños sistemas hid
Este documento proporciona información sobre las turbinas hidráulicas, en particular la turbina Pelton. Explica los objetivos generales y específicos de aprender sobre las turbinas, y describe las partes principales de una turbina hidráulica típica. Además, clasifica las turbinas según varios criterios como la dirección del flujo de agua, el tipo de acción, la posición del eje y la potencia producida. Finalmente, detalla los tipos principales de turbinas como la Pelton, Kaplan y Francis
Las turbinas hidráulicas se clasifican en turbinas de acción y de reacción. Las turbinas de acción, como la Pelton, funcionan mediante chorros de agua que inciden sobre un rodete. Las turbinas de reacción, como la Francis, conducen el agua a través de álabes en el rodete transformando parcialmente la presión en velocidad. Las turbinas Pelton se usan con altos saltos y bajos caudales, mientras que las turbinas de reacción funcionan mejor con saltos más bajos y may
El documento resume las tolerancias y ajustes recomendados para rodamientos. Establece las tolerancias de fabricación y ajuste con el eje o alojamiento según normas ISO y JIS. Luego detalla los diferentes tipos de ajustes (apriete, transición o deslizante) y recomienda los ajustes para ejes y alojamientos dependiendo del tipo y magnitud de la carga, diámetro del rodamiento y grado de precisión requerido.
Turbo Máquinas Hidráulicas
- SEGUNDA FORMA DE LA ECUACIÓN DE EULER.
- GRADO DE REACCIÓN.
- CLASIFICACIÓN DE LAS TURBO MAQUINAS SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO EN EL RODETE.
- BOMBAS ROTO DINÁMICAS
- DEFINICION Y CLASIFICACION DE LAS BOMBAS
Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas de sobrepresión variable que funcionan de manera óptima entre el 60-100% del caudal máximo. Se clasifican según la velocidad específica del rodete en lentas, normales, rápidas y extrarrápidas. Están compuestas principalmente por la cámara espiral, el distribuidor, el rotor y el tubo de aspiración, y su diseño permite aprovechar la energía del agua de saltos de diferentes alturas y caudales.
Este documento presenta un informe técnico sobre una turbina de vapor realizado por estudiantes de ingeniería de la Universidad Fermín Toro. El informe describe el funcionamiento de una turbina de vapor, incluyendo sus elementos, clasificaciones y cómo transforma la energía del vapor en energía mecánica. También discute consideraciones para el mantenimiento de turbinas de vapor.
El documento clasifica las centrales hidroeléctricas en centrales de agua fluyente y centrales de agua embalsada, y describe los diferentes tipos de turbinas hidráulicas como las turbinas Pelton, Francis, Kaplan y de bulbo. Explica conceptos como la velocidad específica y cómo se utiliza para elegir el tipo de turbina apropiado dependiendo de la altura de salto del agua.
Las bombas centrífugas se pueden clasificar de diferentes maneras, incluyendo por la dirección del flujo, posición del eje de rotación, diseño de la coraza y forma de succión. También se clasifican por el número de rodetes, como bombas simples de un solo rodete o múltiples con varios rodetes en serie. Las bombas de eje vertical pueden funcionar en seco con el motor por encima o sumergidas con el motor también dentro del agua, eliminando el problema del cebado. Las partes principales de una bomba centrífuga incluy
El documento presenta las ecuaciones fundamentales para analizar turbinas hidráulicas, incluyendo la ecuación de Euler, la altura dinámica y de presión, y el grado de reacción. Explica que la ecuación de Euler relaciona la variación de energía mecánica específica con la variación de velocidad y presión del fluido a lo largo de la máquina. También define el grado de reacción como la proporción de energía transferida en forma de presión con respecto a la energía total transferida. Finalmente, il
El documento presenta la solución a 5 problemas relacionados con el diseño y cálculo de engranajes rectos y helicoidales. El primer problema calcula la potencia máxima transmitida y la seguridad frente al desgaste para un par de engranajes rectos. El segundo problema determina el número de dientes y ángulo de presión normal para dos engranajes helicoidales. El tercer problema calcula la potencia máxima transmitida para otro par de engranajes rectos. El cuarto problema proyecta la geometría de engranajes cilíndricos rectos. Y
El documento clasifica las centrales hidroeléctricas en centrales de agua fluyente y centrales de agua embalsada, y describe los diferentes tipos de turbinas hidráulicas como las turbinas Pelton, Francis, Kaplan y de bulbo. Explica conceptos como la velocidad específica y cómo se utiliza para elegir el tipo de turbina apropiado dependiendo de la altura de salto del agua. También proporciona detalles sobre el funcionamiento y componentes de cada tipo de turbina.
El documento describe los engranes rectos y su cinemática. Los engranes transmiten potencia de un componente a otro mediante la interacción de sus dientes. Pueden usarse para reducir la velocidad angular mediante una relación de engranes. La forma involuta de los dientes permite una transmisión uniforme de potencia.
Las turbinas de vapor transforman la energía del vapor generado en una caldera en energía mecánica, típicamente para producir electricidad. El vapor se expande a través de las toberas y alabes de la turbina, haciéndola girar. Funcionan siguiendo el ciclo termodinámico de Rankine, absorbiendo calor en la caldera y descargando calor en el condensador. Existen varios tipos como las de condensación, contrapresión y de reacción o impulso, que difieren en la presión de
El documento describe las máquinas eléctricas síncronas, incluyendo sus principales componentes, principio de funcionamiento, tipos y aplicaciones. Explica que las máquinas síncronas convierten energía mecánica en eléctrica o viceversa, manteniendo una relación fija entre la velocidad del rotor y la frecuencia de la corriente. También cubre temas como campos magnéticos giratorios, pérdidas, aislamiento y tipos de servicio de las máquinas eléctricas.
Clasificación y funcionamiento de una bomba centrífugaarojas1989
Las bombas centrífugas transforman energía mecánica en energía hidráulica para mover líquidos entre dos niveles. Se componen de una tubería de aspiración, un rodete con álabes, una voluta para cambiar la dirección del flujo, y una tubería de impulsión. Se clasifican como radiales, axiales o diagonales, y por su diseño mecánico como de impulsor abierto, semiabierto o cerrado. También pueden ser horizontales, con eje horizontal, o verticales, con eje vertical.
Clase 7. características y parámetros fundamentales de las bombasJames Martinez
Este documento describe los principales tipos y parámetros de operación de las bombas hidráulicas. Explica que una bomba hidráulica convierte energía mecánica en energía hidráulica para mover un líquido. Luego clasifica las bombas según su dirección de flujo, diseño de la carcaza y forma de transmitir energía. Finalmente, detalla los parámetros clave como presión, caudal, potencia y eficiencia que rigen el funcionamiento de las bombas.
El documento describe las turbinas Francis, incluyendo sus componentes principales como la cámara espiral, el predistribuidor y el distribuidor. Explica que las turbinas Francis se clasifican como lentas, medias o rápidas dependiendo de su número específico y detalla el principio de funcionamiento de la turbina Francis.
Las turbinas Pelton son turbinas hidráulicas ideales para saltos de gran altura como 200 m y caudales pequeños hasta 10 m3/s. Funcionan dirigiendo chorros de agua a alta presión contra un rodete con cangilones, transformando la energía cinética del agua en energía mecánica de rotación. Los principales componentes son el rodete, inyectores, carcasa y distribuidor que dirige el agua hacia el rodete.
Este documento describe el cálculo de triángulos de velocidades en bombas rotor. Explica que el rotor somete al líquido a un movimiento de rotación rápido, proyectándolo hacia afuera y aumentando su presión. Define las velocidades absolutas y relativas en la entrada y salida del rotor usando triángulos de velocidades. Señala que los ángulos de los álabes deben cumplir ciertas condiciones para evitar la separación del líquido.
Clasificación y funcionamientos de bombas centrifugasirasorett
Las bombas centrifugas tienen un rotor giratorio sumergido en el líquido que arrastra el líquido hacia sus extremos a alta presión. Transforman la energía mecánica del rotor en energía hidráulica de presión al mover el líquido entre dos niveles mediante el incremento de la velocidad del fluido usando un elemento rotante. Están compuestas por un rotor, un difusor y un cuerpo de bomba.
a) Sistema inglés:
-8
inst
inst 2
1
= β l ν senθ 10
5
= 0.1588 100 in 43.89 *10
5
in min sen30°
= 0.4276 V
b) Sistema Internacional:
-8
inst
inst 2
= β l ν senθ 10
= 0.1588 0.32808 m 22.30 *10
m seg sen30°
= 0.4276 V
El documento describe el ciclo de Rankine, el ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor. El ciclo consta de cuatro procesos: 1) compresión isentrópica en una bomba, 2) adición de calor a presión constante en una caldera, 3) expansión isentrópica en una turbina, y 4) rechazo de calor a presión constante en un condensador. El documento también analiza las variaciones del ciclo de Rankine simple y con sobrecalentamiento, y explica el balance de energía en cada
Este documento describe las máquinas síncronas, incluyendo sus características constructivas y de operación. Explica que los motores síncronos funcionan a una velocidad fija determinada por la frecuencia de alimentación, y que pueden operar absorbiendo o suministrando potencia reactiva dependiendo de la excitación del rotor. También describe el proceso de arranque y sincronización, así como la capacidad de desarrollar par de torsión bajo carga variable.
Este documento es la segunda edición corregida y aumentada del libro "Turbo Maquinas Hidráulicas: Principios Fundamentales" escrito por el Ingeniero Manuel Polo Encinas. El libro explica los principios fundamentales de las máquinas hidráulicas y fue publicado por Editorial Limusa en México en 1980.
El documento habla sobre la importancia de resumir información de forma concisa para ofrecer la idea principal sin incluir detalles innecesarios. Explica que un buen resumen debe identificar la idea central y los puntos más relevantes del texto original de manera clara y breve.
Turbo Máquinas Hidráulicas
- SEGUNDA FORMA DE LA ECUACIÓN DE EULER.
- GRADO DE REACCIÓN.
- CLASIFICACIÓN DE LAS TURBO MAQUINAS SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO EN EL RODETE.
- BOMBAS ROTO DINÁMICAS
- DEFINICION Y CLASIFICACION DE LAS BOMBAS
Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas de sobrepresión variable que funcionan de manera óptima entre el 60-100% del caudal máximo. Se clasifican según la velocidad específica del rodete en lentas, normales, rápidas y extrarrápidas. Están compuestas principalmente por la cámara espiral, el distribuidor, el rotor y el tubo de aspiración, y su diseño permite aprovechar la energía del agua de saltos de diferentes alturas y caudales.
Este documento presenta un informe técnico sobre una turbina de vapor realizado por estudiantes de ingeniería de la Universidad Fermín Toro. El informe describe el funcionamiento de una turbina de vapor, incluyendo sus elementos, clasificaciones y cómo transforma la energía del vapor en energía mecánica. También discute consideraciones para el mantenimiento de turbinas de vapor.
El documento clasifica las centrales hidroeléctricas en centrales de agua fluyente y centrales de agua embalsada, y describe los diferentes tipos de turbinas hidráulicas como las turbinas Pelton, Francis, Kaplan y de bulbo. Explica conceptos como la velocidad específica y cómo se utiliza para elegir el tipo de turbina apropiado dependiendo de la altura de salto del agua.
Las bombas centrífugas se pueden clasificar de diferentes maneras, incluyendo por la dirección del flujo, posición del eje de rotación, diseño de la coraza y forma de succión. También se clasifican por el número de rodetes, como bombas simples de un solo rodete o múltiples con varios rodetes en serie. Las bombas de eje vertical pueden funcionar en seco con el motor por encima o sumergidas con el motor también dentro del agua, eliminando el problema del cebado. Las partes principales de una bomba centrífuga incluy
El documento presenta las ecuaciones fundamentales para analizar turbinas hidráulicas, incluyendo la ecuación de Euler, la altura dinámica y de presión, y el grado de reacción. Explica que la ecuación de Euler relaciona la variación de energía mecánica específica con la variación de velocidad y presión del fluido a lo largo de la máquina. También define el grado de reacción como la proporción de energía transferida en forma de presión con respecto a la energía total transferida. Finalmente, il
El documento presenta la solución a 5 problemas relacionados con el diseño y cálculo de engranajes rectos y helicoidales. El primer problema calcula la potencia máxima transmitida y la seguridad frente al desgaste para un par de engranajes rectos. El segundo problema determina el número de dientes y ángulo de presión normal para dos engranajes helicoidales. El tercer problema calcula la potencia máxima transmitida para otro par de engranajes rectos. El cuarto problema proyecta la geometría de engranajes cilíndricos rectos. Y
El documento clasifica las centrales hidroeléctricas en centrales de agua fluyente y centrales de agua embalsada, y describe los diferentes tipos de turbinas hidráulicas como las turbinas Pelton, Francis, Kaplan y de bulbo. Explica conceptos como la velocidad específica y cómo se utiliza para elegir el tipo de turbina apropiado dependiendo de la altura de salto del agua. También proporciona detalles sobre el funcionamiento y componentes de cada tipo de turbina.
El documento describe los engranes rectos y su cinemática. Los engranes transmiten potencia de un componente a otro mediante la interacción de sus dientes. Pueden usarse para reducir la velocidad angular mediante una relación de engranes. La forma involuta de los dientes permite una transmisión uniforme de potencia.
Las turbinas de vapor transforman la energía del vapor generado en una caldera en energía mecánica, típicamente para producir electricidad. El vapor se expande a través de las toberas y alabes de la turbina, haciéndola girar. Funcionan siguiendo el ciclo termodinámico de Rankine, absorbiendo calor en la caldera y descargando calor en el condensador. Existen varios tipos como las de condensación, contrapresión y de reacción o impulso, que difieren en la presión de
El documento describe las máquinas eléctricas síncronas, incluyendo sus principales componentes, principio de funcionamiento, tipos y aplicaciones. Explica que las máquinas síncronas convierten energía mecánica en eléctrica o viceversa, manteniendo una relación fija entre la velocidad del rotor y la frecuencia de la corriente. También cubre temas como campos magnéticos giratorios, pérdidas, aislamiento y tipos de servicio de las máquinas eléctricas.
Clasificación y funcionamiento de una bomba centrífugaarojas1989
Las bombas centrífugas transforman energía mecánica en energía hidráulica para mover líquidos entre dos niveles. Se componen de una tubería de aspiración, un rodete con álabes, una voluta para cambiar la dirección del flujo, y una tubería de impulsión. Se clasifican como radiales, axiales o diagonales, y por su diseño mecánico como de impulsor abierto, semiabierto o cerrado. También pueden ser horizontales, con eje horizontal, o verticales, con eje vertical.
Clase 7. características y parámetros fundamentales de las bombasJames Martinez
Este documento describe los principales tipos y parámetros de operación de las bombas hidráulicas. Explica que una bomba hidráulica convierte energía mecánica en energía hidráulica para mover un líquido. Luego clasifica las bombas según su dirección de flujo, diseño de la carcaza y forma de transmitir energía. Finalmente, detalla los parámetros clave como presión, caudal, potencia y eficiencia que rigen el funcionamiento de las bombas.
El documento describe las turbinas Francis, incluyendo sus componentes principales como la cámara espiral, el predistribuidor y el distribuidor. Explica que las turbinas Francis se clasifican como lentas, medias o rápidas dependiendo de su número específico y detalla el principio de funcionamiento de la turbina Francis.
Las turbinas Pelton son turbinas hidráulicas ideales para saltos de gran altura como 200 m y caudales pequeños hasta 10 m3/s. Funcionan dirigiendo chorros de agua a alta presión contra un rodete con cangilones, transformando la energía cinética del agua en energía mecánica de rotación. Los principales componentes son el rodete, inyectores, carcasa y distribuidor que dirige el agua hacia el rodete.
Este documento describe el cálculo de triángulos de velocidades en bombas rotor. Explica que el rotor somete al líquido a un movimiento de rotación rápido, proyectándolo hacia afuera y aumentando su presión. Define las velocidades absolutas y relativas en la entrada y salida del rotor usando triángulos de velocidades. Señala que los ángulos de los álabes deben cumplir ciertas condiciones para evitar la separación del líquido.
Clasificación y funcionamientos de bombas centrifugasirasorett
Las bombas centrifugas tienen un rotor giratorio sumergido en el líquido que arrastra el líquido hacia sus extremos a alta presión. Transforman la energía mecánica del rotor en energía hidráulica de presión al mover el líquido entre dos niveles mediante el incremento de la velocidad del fluido usando un elemento rotante. Están compuestas por un rotor, un difusor y un cuerpo de bomba.
a) Sistema inglés:
-8
inst
inst 2
1
= β l ν senθ 10
5
= 0.1588 100 in 43.89 *10
5
in min sen30°
= 0.4276 V
b) Sistema Internacional:
-8
inst
inst 2
= β l ν senθ 10
= 0.1588 0.32808 m 22.30 *10
m seg sen30°
= 0.4276 V
El documento describe el ciclo de Rankine, el ciclo ideal para las centrales eléctricas de vapor. El ciclo consta de cuatro procesos: 1) compresión isentrópica en una bomba, 2) adición de calor a presión constante en una caldera, 3) expansión isentrópica en una turbina, y 4) rechazo de calor a presión constante en un condensador. El documento también analiza las variaciones del ciclo de Rankine simple y con sobrecalentamiento, y explica el balance de energía en cada
Este documento describe las máquinas síncronas, incluyendo sus características constructivas y de operación. Explica que los motores síncronos funcionan a una velocidad fija determinada por la frecuencia de alimentación, y que pueden operar absorbiendo o suministrando potencia reactiva dependiendo de la excitación del rotor. También describe el proceso de arranque y sincronización, así como la capacidad de desarrollar par de torsión bajo carga variable.
Este documento es la segunda edición corregida y aumentada del libro "Turbo Maquinas Hidráulicas: Principios Fundamentales" escrito por el Ingeniero Manuel Polo Encinas. El libro explica los principios fundamentales de las máquinas hidráulicas y fue publicado por Editorial Limusa en México en 1980.
El documento habla sobre la importancia de resumir información de forma concisa para ofrecer la idea principal sin incluir detalles innecesarios. Explica que un buen resumen debe identificar la idea central y los puntos más relevantes del texto original de manera clara y breve.
Este documento describe una turbina Francis, incluyendo sus componentes principales (rotor, estatores, álabes directores, carcaza), materiales, y proporciona un procedimiento para medir su potencia y eficiencia a diferentes velocidades y posiciones de los álabes. Incluye una tabla de datos de prueba, ecuaciones para calcular la potencia hidráulica, potencia al eje y eficiencia total, y un ejemplo de cálculo.
La turbina Francis es una turbomáquina de flujo mixto desarrollada por James B. Francis. Se compone de una cámara espiral, distribuidor, rotor, tubo de aspiración, eje y cojinetes. El agua pasa por la cámara espiral y distribuidor ganando velocidad antes de girar el rotor, convirtiendo la energía cinética en energía mecánica que se transmite al generador a través del eje. El tubo de aspiración recupera más energía antes de que el agua sea descarg
El documento describe las turbinas Francis, que son adecuadas para una amplia gama de caudales y alturas de saltos. Explica sus principales componentes como la cámara espiral, el distribuidor, el rotor y el eje. También clasifica las turbinas Francis según su velocidad específica y describe sus usos más comunes y ventajas.
Las turbinas Kaplan fueron diseñadas por el ingeniero Victor Kaplan a principios del siglo 20. Se utilizan para saltos de agua de pequeña altura (hasta 50 m) con caudales medios y grandes, y se componen de un rodete con 2-9 palas regulables que funcionan similar a las hélices de un barco. Son turbinas de reacción que admiten el agua totalmente y sus principales partes incluyen la cámara de alimentación, el distribuidor, el rodete móvil y el tubo de desfogue. Sus ventajas
El documento describe el funcionamiento de las bombas centrífugas. Estas bombas usan un rodete giratorio para impulsar un líquido de un nivel a otro. El líquido es acelerado por el rodete y expulsado hacia afuera por la fuerza centrífuga, aumentando su presión. La voluta recoge el líquido y lo encamina hacia la tubería de impulsión, transformando parte de la energía dinámica en energía de presión. El documento también presenta ecuaciones para calcular las alturas, velocidades y potencia invol
Clasificación y funcionamiento de una bomba centrifuga rodny morosRodny Moros Cazorla
Este documento describe las partes y el funcionamiento de una bomba centrífuga. Explica que las bombas centrífugas transfieren energía al fluido mediante un elemento rotativo llamado impulsor o rodete, aumentando su velocidad y presión. Luego, una zona de difusión convierte la energía cinética en presión adicional. Finalmente, enumera algunos tipos comunes de bombas centrífugas y sus aplicaciones.
El documento describe diferentes tipos de bombas, incluyendo bombas centrífugas. Explica que las bombas centrífugas transforman energía mecánica en energía cinética o de presión para un fluido. Detalla los componentes principales de las bombas centrífugas como el rodete, la corona directriz y la caja espiral. También cubre conceptos como la eficiencia y las curvas características de una bomba.
1) El documento describe las características y funcionamiento de las bombas centrífugas, incluyendo sus componentes, tipos, curvas de funcionamiento, instalación y leyes de semejanza.
2) Explica que las bombas centrífugas usan la fuerza centrífuga para impulsar fluidos de manera continua mediante un rodete giratorio.
3) Resalta que estas bombas tienen ventajas como su construcción sencilla y bajo costo de mantenimiento, pero también limitaciones como su bajo rendimiento a bajos caud
1) La hidráulica estudia la transmisión de fuerzas mediante líquidos. El principio de Pascal establece que la presión se transmite en todas direcciones con igual intensidad.
2) La prensa hidráulica aplica el principio de Pascal para amplificar fuerzas. Al aplicar una fuerza menor en un émbolo pequeño, se obtiene una fuerza mayor en un émbolo grande debido a la relación entre sus secciones.
3) Los sistemas hidráulicos usan bombas para convertir energía mecánica en hidrá
Este documento describe el análisis y estimación del rendimiento de una bomba centrífuga. Explica los conceptos teóricos clave como las curvas características, las alturas a considerar (de aspiración, impulsión, total), y las pérdidas de carga internas. También describe los componentes de una bomba centrífuga como el rodete, corona directriz y caja espiral, así como los triángulos de velocidades en el rodete. El objetivo es calcular el rendimiento de la bomba a partir de la relación entre
El documento trata sobre la hidráulica y los componentes de un sistema hidráulico. Explica que la hidráulica estudia la transmisión de energía mediante un líquido impulsado por una bomba, y que la energía se transmite a través del líquido hasta un actuador donde se convierte de nuevo en energía mecánica. Describe los principales componentes de un sistema hidráulico como bombas, actuadores, elementos de control y accesorios, y explica brevemente cómo funciona un sistema bomba-motor simple.
La bomba centrífuga es la máquina más utilizada para bombear líquidos. Transforma la energía mecánica de un impulsor en energía cinética y de presión del fluido. El fluido entra por el centro del impulsor y es impulsado hacia afuera por efecto centrífugo, ganando velocidad y presión. Las bombas centrífugas se clasifican por la dirección del flujo, posición del eje y diseño de la coraza y la mecánica. Proporcionan presión al convertir la energía cinética
Turbinas Estacionarias - Maquinas de combustion internaElvioJunges
Las turbinas son máquinas que convierten la energía de un fluido en movimiento, como agua, vapor o gas, en energía mecánica de rotación. Existen turbinas hidráulicas, de vapor y de gas, las cuales se utilizan principalmente para generar electricidad. Las turbinas constan de una rueda con paletas que es impulsada por el fluido en movimiento.
El documento habla sobre conceptos relacionados a fluidos como la ecuación de Bernoulli, volumen de control, línea de corriente y propiedades extensivas. También define la potencia matemáticamente y explica el funcionamiento y propósito de una bomba hidráulica, como elevar la presión de un fluido en movimiento.
1) Una bomba es un dispositivo que transfiere energía a un fluido impulsándolo de una zona de baja presión a una de alta presión.
2) Las bombas centrifugas tienen un elemento rotatorio llamado impulsor que imparte energía cinética al fluido y una carcasa que convierte esta energía en presión estática.
3) El fluido entra por el centro del impulsor y es impulsado hacia afuera por las paletas, ganando velocidad y presión de forma gradual a medida que sale por la carcasa en
Este documento trata sobre bombas hidráulicas. Explica que las bombas transfieren energía al fluido impulsándolo de baja a alta presión usando un elemento rotatorio llamado impulsor dentro de una carcasa. Luego clasifica las bombas en centrifugas, rotatorias y reciprocantes, describiendo brevemente cada tipo. Finalmente, presenta conceptos como la teoría del impulsor y la ecuación de Euler para analizar el funcionamiento de las bombas centrifugas.
El documento describe el funcionamiento de las bombas centrífugas. Estas bombas usan un rodete rotativo para transferir energía mecánica a un fluido, aumentando su energía cinética y presión a través del efecto centrífugo. El fluido entra por el centro del rodete y es impulsado hacia afuera por las paletas, ganando velocidad y presión. Luego pasa por un difusor que convierte la energía cinética restante en presión adicional antes de salir de la bomba.
Este documento proporciona información sobre turbomáquinas, incluidas bombas y turbinas. Define una turbomáquina como una máquina cuyo elemento principal es un rodete giratorio a través del cual pasa un fluido, cambiando su cantidad de movimiento. Explica cómo las turbomáquinas se pueden clasificar según su sentido de flujo de energía, forma del flujo, tipo de fluido manejado y otros criterios. También describe los elementos constitutivos y aplicaciones comunes de bombas y turbinas.
Este documento describe los conceptos básicos de la mecánica de fluidos, incluida la ecuación general de la energía. Explica que la ecuación de Bernoulli tiene varias limitaciones y que la ecuación general de la energía considera pérdidas y ganancias de energía como la fricción, bombas y motores. También define los términos utilizados para describir las pérdidas y ganancias de energía en un sistema de fluidos.
Este documento describe los procedimientos y resultados de una práctica de laboratorio sobre el funcionamiento y características de operación de una turbina Francis y una turbina Pelton. Se analizaron parámetros como caudal, velocidad de rotación, potencia mecánica y eficiencia total al aplicar diferentes fuerzas de freno. Los resultados mostraron que para la turbina Francis el caudal aumenta y la velocidad disminuye al aumentar la fuerza, mientras que para la turbina Pelton el caudal varía poco con la fuerza.
El documento presenta información sobre máquinas hidráulicas y bombas. Explica conceptos como curvas características de bombas, ecuación de Euler, tipos de bombas, cálculo de bombas y pérdidas de carga. También incluye tablas con propiedades del agua y valores de presión atmosférica. Finalmente, da ejemplos de cálculo de curvas características de bombas funcionando en paralelo.
DISPOSITIVOS TERMODINAMICOS
Algunos dispositivos con ingeniería de flujo estable:
Muchos dispositivos de ingeniería operan bajo las mismas condiciones durante largos periodos. Por ejemplo, los componentes de una central eléctrica de vapor (turbinas, compresores, intercambiadores de calor y bombas) operan sin parar durante meses antes de que el sistema se saque de servicio para mantenimiento.
Toberas y Difusores:
Las toberas y los difusores se utilizan comúnmente en motores de reacción, cohetes, naves espaciales e incluso en la manguera de jardín. Una tobera es un dispositivo que aumenta la velocidad de un flujo a expensas de la presión. Un difusor es un dispositivo que aumenta la presión de un fluido frenándolo; las toberas y los difusores efectúan tareas opuestas.
El área de la sección transversal de una tobera disminuye en la dirección del flujo en el caso de un flujo subsónicos y aumenta cuando se trata de flujos supersónicos. Lo contrario es cierto para los difusores. La tasa de transferencia de calor entre el fluido que circula por una tobera o un difusor y los alrededores suelen ser muy pequeña (Q=o) debido a que el fluido tiene altas velocidades y no pasa el tiempo suficiente en el dispositivo para que haya lugar a cualquiera transferencia de calor significativa.
Es típico que en las toberas o en los difusores no se efectué trabajo (W=0) y que cualquier cambio en la energía potencial sea despreciable (∆℮p=0). Pero como las toberas y los difusores implican altas velocidades, cuando los fluidos pasan por ellos experimenta grandes cambios en su velocidad. En consecuencia, se deben tomar en cuenta los cambios de energía cinética para el análisis de los flujos que atraviesan estos aparatos (∆℮c ≠ 0).
Este documento describe las características principales de las turbinas hidráulicas. Explica que existen diferentes tipos de turbinas como las Francis, Kaplan y Pelton, las cuales se clasifican según la dirección del flujo de agua y si esta presión varía o no a través del rodete. También describe los componentes clave como el distribuidor, el rodete, el tubo de aspiración y sus funciones en el intercambio de energía del agua.
Este documento describe los diferentes tipos de turbinas hidráulicas, incluyendo turbinas de chorro Pelton, turbinas de admisión plena radiales y axiales como las turbinas Francis y Kaplan. Explica cómo funcionan y muestra diagramas e ilustraciones de cada tipo de turbina. También discute factores como la eficiencia y cómo se puede optimizar según la potencia entregada.
Este documento describe diferentes tipos de turbinas hidráulicas, incluyendo turbinas de impulso como la turbina Pelton y turbinas de flujo cruzado. Explica el funcionamiento de cada turbina a través de su interacción con el agua y el principio hidrodinámico en el que se basan. También proporciona detalles sobre los componentes clave, eficiencia y ámbitos de aplicación de cada turbina.
Tesis analisis vribaciones compresores de tornilloFedor Bancoff R.
Este documento presenta el proyecto de implementación de un programa de mantenimiento predictivo basado en el análisis de vibraciones para los compresores de tornillo de una empresa procesadora de productos del mar. El proyecto incluye la observación de los procesos productivos, la recopilación de información técnica de los equipos, la determinación de puntos y rutas de medición, y el establecimiento de niveles de vibración. Se analizaron espectros de vibración de equipos con niveles altos para identificar problemas como desalineación
1) Las centrales eléctricas generan electricidad utilizando diferentes fuentes de energía primaria como el carbón, gas, nuclear o renovables. 2) Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía potencial del agua almacenada creando un desnivel para hacer girar las turbinas y generar electricidad. 3) Las centrales eólicas usan aerogeneradores para capturar la energía cinética del viento y convertirla en energía eléctrica.
Este documento trata sobre tecnología oleohidráulica básica. Explica qué es la tecnología oleohidráulica, cómo se transmite y controla la fuerza a través de la presión y el caudal de un fluido. También describe la ley de Pascal y cómo se aplica en sistemas oleohidráulicos para multiplicar la fuerza a través de diferencias en el área de los pistones. Finalmente, explica conceptos básicos como cómo se crea la presión y la conversión de energía en sistemas hidráulicos.
Este documento describe las prácticas de medición eléctrica que incluyen mediciones básicas de corriente continua y alterna, mediciones en circuitos de corriente alterna y sistemas trifásicos. Explica los diferentes tipos de aparatos de medición eléctrica clasificados por la corriente a medir, magnitud a medir, forma de presentación, aplicación y principio de funcionamiento.
Este documento describe diferentes tipos de mediciones eléctricas e instrumentos de medición. Explica que las mediciones pueden ser analógicas o digitales, y describe instrumentos como los de imán permanente y bobina móvil, los electrodinámicos, de hierro móvil y de corriente alterna. También cubre la medición de voltaje y corriente con vóltmetros y ampérmetros respectivamente.
Este documento presenta un manual sobre hidráulica y neumática del INACAP. En la introducción, explica que la hidráulica y neumática son sistemas de transmisión de energía a través de fluidos que se usan para automatizar procesos industriales. Luego, en la unidad I, define hidráulica y neumática y sus campos de aplicación, que incluyen maquinaria móvil como tractores y grúas, e industrias como procesamiento de alimentos y minería. Finalmente, el índice anticipa que las
Manual de seguridad para trabajos en espacios confinadosFedor Bancoff R.
Este documento presenta un manual de seguridad para trabajos en espacios confinados. El manual describe los peligros y riesgos asociados con dichos trabajos, así como las medidas de seguridad y el equipo de protección personal requerido. El objetivo es facilitar una herramienta de seguridad para el personal de ingeniería y mantenimiento que realiza trabajos en espacios confinados. El manual cubre temas como la autorización requerida, mediciones atmosféricas, ventilación, vigilancia, entrenamiento, señalización y medidas de
Los instrumentos de medición básicos incluyen amperímetros, voltímetros y ohmímetros, los cuales miden corriente eléctrica, voltaje y resistencia respectivamente. También existen multímetros que combinan estas funciones de medición en un solo instrumento analógico o digital. Otros instrumentos como galvanómetros, puentes de Wheatstone y contadores de servicio se utilizan para realizar mediciones eléctricas más precisas.
Este documento contiene el índice y los contenidos de un libro sobre electricidad, electrónica y telecomunicaciones. Incluye 27 capítulos que cubren temas como la ley de Ohm, circuitos en serie y paralelo, alumbrado eléctrico, instalación eléctrica, planos eléctricos y símbolos. Cada capítulo contiene secciones y ejemplos sobre los conceptos eléctricos fundamentales y su aplicación práctica en instalaciones.
El documento presenta un resumen de 3 oraciones o menos de los siguientes temas:
1. Define la hidráulica como el estudio de los fluidos y sus aplicaciones.
2. Explica que la hidráulica se basa en conocimientos empíricos y ciencias como la mecánica de fluidos.
3. Describe las propiedades básicas de los fluidos como densidad, peso específico y viscosidad.
El documento describe los motores diésel, incluyendo su historia, partes, ventajas, desventajas, aplicaciones e inyección indirecta e inyección directa. Los motores diésel tienen un menor consumo de combustible que los motores de gasolina, pero inicialmente eran más ruidosos y vibraban más. Ahora, mejoras como la inyección electrónica han reducido estas desventajas.
Este documento describe los componentes y tipos de conexiones hidráulicas. Explica los diferentes tipos de sellos, terminales, conectores y adaptadores utilizados en sistemas hidráulicos. También describe los tipos comunes de mangueras hidráulicas y los factores a considerar para seleccionar la manguera adecuada.
Este documento presenta conceptos básicos de electricidad. Explica que la electricidad está presente en muchos aspectos de la vida moderna y es importante comprenderla. Define conceptos clave como corriente eléctrica, circuito eléctrico, fuerza electromotriz, diferencia de potencial, intensidad de corriente y resistencia. También describe la teoría atómica que explica la electricidad y establece la analogía entre circuitos eléctricos y hidráulicos.
Este documento presenta conceptos fundamentales sobre medición e instrumentación en sistemas hidráulicos. Explica términos clave como campo de medida, alcance de medición y precisión. Además, destaca la importancia de medir variables como presión y caudal para el correcto funcionamiento de instalaciones de distribución de agua y la necesidad de calibrar instrumentos de medición.
Este documento es el manual de instrucciones para el compresor de aire Atlas Copco GA 132. Explica las normas de seguridad, la descripción general del compresor, el funcionamiento del regulador electrónico Elektronikon, instrucciones para la instalación, operación, mantenimiento y solución de problemas. Incluye diagramas, especificaciones técnicas y programas de mantenimiento preventivo.
El documento describe diferentes tipos de compresores. Los compresores alternativos o de émbolo funcionan mediante la compresión de un gas dentro de un cilindro por movimiento de un pistón. Se clasifican según su diseño, número de etapas y disposición de cilindros. Los compresores centrífugos impulsan y comprimen gases usando ruedas de paletas giratorias. Los ventiladores son compresores centrífugos de baja presión usados para aplicaciones como circulación de aire.
Este documento describe los conceptos básicos de los circuitos eléctricos. Explica que un circuito eléctrico está formado por elementos como generadores, conductores, receptores y elementos de protección que permiten la circulación de corriente. También define los tipos de corriente como continua y alterna, y describe cómo se genera la corriente alterna usando un generador. Además, analiza los componentes pasivos como resistencias, condensadores y bobinas, y explica las leyes de Ohm y cómo se reducen y analizan circuitos serie y paralelo
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...JAVIER SOLIS NOYOLA
El Mtro. JAVIER SOLIS NOYOLA crea y desarrolla el “DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARIS”. Esta actividad de aprendizaje propone el reto de descubrir el la secuencia números para abrir un candado, el cual destaca la percepción geométrica y conceptual. La intención de esta actividad de aprendizaje lúdico es, promover los pensamientos lógico (convergente) y creativo (divergente o lateral), mediante modelos mentales de: atención, memoria, imaginación, percepción (Geométrica y conceptual), perspicacia, inferencia y viso-espacialidad. Didácticamente, ésta actividad de aprendizaje es transversal, y que integra áreas del conocimiento: matemático, Lenguaje, artístico y las neurociencias. Acertijo dedicado a los Juegos Olímpicos de París 2024.
Examen de Selectividad. Geografía junio 2024 (Convocatoria Ordinaria). UCLMJuan Martín Martín
Examen de Selectividad de la EvAU de Geografía de junio de 2023 en Castilla La Mancha. UCLM . (Convocatoria ordinaria)
Más información en el Blog de Geografía de Juan Martín Martín
http://blogdegeografiadejuan.blogspot.com/
Este documento presenta un examen de geografía para el Acceso a la universidad (EVAU). Consta de cuatro secciones. La primera sección ofrece tres ejercicios prácticos sobre paisajes, mapas o hábitats. La segunda sección contiene preguntas teóricas sobre unidades de relieve, transporte o demografía. La tercera sección pide definir conceptos geográficos. La cuarta sección implica identificar elementos geográficos en un mapa. El examen evalúa conocimientos fundamentales de geografía.
El curso de Texto Integrado de 8vo grado es un programa académico interdisciplinario que combina los contenidos y habilidades de varias asignaturas clave. A través de este enfoque integrado, los estudiantes tendrán la oportunidad de desarrollar una comprensión más holística y conexa de los temas abordados.
En el área de Estudios Sociales, los estudiantes profundizarán en el estudio de la historia, geografía, organización política y social, y economía de América Latina. Analizarán los procesos de descubrimiento, colonización e independencia, las características regionales, los sistemas de gobierno, los movimientos sociales y los modelos de desarrollo económico.
En Lengua y Literatura, se enfatizará el desarrollo de habilidades comunicativas, tanto en la expresión oral como escrita. Los estudiantes trabajarán en la comprensión y producción de diversos tipos de textos, incluyendo narrativos, expositivos y argumentativos. Además, se estudiarán obras literarias representativas de la región latinoamericana.
El componente de Ciencias Naturales abordará temas relacionados con la biología, la física y la química, con un enfoque en la comprensión de los fenómenos naturales y los desafíos ambientales de América Latina. Se explorarán conceptos como la biodiversidad, los recursos naturales, la contaminación y el desarrollo sostenible.
En el área de Matemática, los estudiantes desarrollarán habilidades en áreas como la aritmética, el álgebra, la geometría y la estadística. Estos conocimientos matemáticos se aplicarán a la resolución de problemas y al análisis de datos, en el contexto de las temáticas abordadas en las otras asignaturas.
A lo largo del curso, se fomentará la integración de los contenidos, de manera que los estudiantes puedan establecer conexiones significativas entre los diferentes campos del conocimiento. Además, se promoverá el desarrollo de habilidades transversales, como el pensamiento crítico, la resolución de problemas, la investigación y la colaboración.
Mediante este enfoque de Texto Integrado, los estudiantes de 8vo grado tendrán una experiencia de aprendizaje enriquecedora y relevante, que les permitirá adquirir una visión más amplia y comprensiva de los temas estudiados.
1. Sistemas Energéticos (Master I.I.)
S.E. T30.- Turbinas Hidráulicas
Las trasparencias son el material de apoyo del profesor
para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura.
Al alumno le pueden servir como guía para recopilar
información (libros, …) y elaborar sus propios apuntes
Ingeniería Eléctrica y Energética
Máquinas y Motores Térmicos
Departamento:
Area:
CARLOS J RENEDO renedoc@unican.es
Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28
http://personales.unican.es/renedoc/index.htm
Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82
Sistemas Energéticos (Master I.I.)
S.E. T30.- Turbinas Hidráulicas
Objetivos:
El objetivo de este tema es desarrollar las máquina hidráulicas motoras de
mayor aplicación industrial: las turbinas hidráulicas
2. Sistemas Energéticos (Master I.I.)
S.E. T30.- Turbinas Hidráulicas
10.- Introducción a las Máquinas Hidráulicas
20.- Bombas
30.- Turbinas hidráulicas
31.- Generalidades de las Turbinas Hidráulicas
32.- Turbinas Pelton
33.- Turbinas Francis
34.- Turbinas Kaplan y Deriaz
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
40.- Ventiladores
50.- Hélices
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
4
Máquinas de Fluidos
Máquinas Hidráulicas Máquinas Térmicas
Turbomáquinas Volumétricas
Generador Motor
3. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
5
Una Turbina es un dispositivo mecánico capaz de convertir en trabajo (en
forma de movimiento de rotación) la energía presente en una masa de fluido
Una Turbina Hidráulica es una turbomáquina motora, que absorbe energía de
una corriente fluida (agua) y restituye energía mecánica
Por lo tanto, realiza la función inversa a las bombas; de hecho, existen
turbomáquinas hidráulicas diseñadas para llevar a cabo las dos funciones (en
algunas centrales hidroeléctricas de bombeo)
Puesto que se trata de una turbomáquina, su principio de funcionamiento se
basa en la ecuación de Euler
La aplicación más extendida de las turbinas hidráulicas es la generación de
energía eléctrica
En Hidráulica Industrial también se emplean
motores hidráulicos o oleohidráulicos
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
6
Elementos Constitutivos (I):
El paso de una corriente fluida a través de una turbina provoca cambios
en la magnitud y dirección de la velocidad del fluido, lo cual da lugar a la
aparición de un par en el eje (Teorema del momento cinético)
Los elementos necesarios para que esto suceda son análogos a los de
una bomba, pero dispuestos en orden inverso:
• Canal de llegada o tubería forzada
• Caja espiral
• Distribuidor
• Rodete
• Tubo de aspiración
No en todos los casos existen todos los
elementos citados, depende del tipo de turbina
4. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
7
Elementos Constitutivos (I):
El paso de una corriente fluida a través de una turbina provoca cambios
en la magnitud y dirección de la velocidad del fluido, lo cual da lugar a la
aparición de un par en el eje (Teorema del momento cinético)
Los elementos necesarios para que esto suceda son análogos a los de
una bomba, pero dispuestos en orden inverso:
• Canal de llegada o tubería forzada
• Caja espiral
• Distribuidor
• Rodete
• Tubo de aspiración
No en todos los casos existen todos los
elementos citados, depende del tipo de turbina
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
8
Elementos Constitutivos (II):
Analogía entre los elementos de una turbina y los de una bomba:
• Canal de llegada o tubería forzada debe tener una válvula de cierre
lento para evitar el golpe de ariete
• La caja espiral de una turbina es análoga a la voluta de una bomba
centrífuga; transforma presión en velocidad (al contrario que la voluta)
• El distribuidor de una turbina es análogo a la corona directriz de una
bomba. Actúa transformando presión en velocidad (* también es un
órgano de regulación)
• El rodete de una turbina es análogo al rodete de una bomba. Absorbe
energía del fluido y la convierte en energía mecánica
• El tubo de aspiración de una turbina es análogo al tubo de
aspiración de una bomba. Es el órgano de desagüe y su función es
crear una succión a la salida de la turbina (depresión)
5. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
9
Elementos Constitutivos (II):
Analogía entre los elementos de una turbina y los de una bomba:
• Canal de llegada o tubería forzada debe tener una válvula de cierre
En las turbinas Pelton (de acción) hay
algún “cambio” en los elementos:
lento para evitar el golpe de ariete
• No tiene cámara espiral
• La caja espiral de una turbina es análoga a la voluta de una bomba
centrífuga; transforma presión en velocidad (al contrario que la voluta)
• El distribuidor de una turbina es análogo a la corona directriz de una
bomba. Actúa transformando presión en velocidad (* también es un
órgano de regulación)
• El rodete de una turbina es análogo al rodete de una bomba. Absorbe
energía del fluido y la convierte en energía mecánica
• El tubo de aspiración de una turbina es análogo al tubo de
aspiración de una bomba. Es el órgano de desagüe y su función es
crear una succión a la salida de la turbina (depresión)
• El distribuidor es un inyector que consta
de una tobera y una válvula de aguja
• Los álabes del rodete son “cucharas”
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
10
Clasificación (I):
• Según el grado de reacción (s ):
s = 0
s ¹ 0
Turbina de acción
Turbina de reacción
• Según el número específico de
revoluciones (ns ):
Turbina lenta
Turbina normal
Turbina rápida
Turbina extrarrápida
presión
H
• Según la posición del eje:
Turbina horizontal
Turbina vertical
t
H
s =
6. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
11
Clasificación (II):
• Según el modo de admisión del líquido:
Turbina de admisión parcial
Turbina de admisión total
• Según la dirección del líquido
a la entrada:
Turbina tangencial
Turbina axial
Turbina radial
Turbina diagonal
El líquido ataca a una parte del rodete
El líquido ataca a todo el rodete
• Según el modo de operación:
Turbina reversible
Turbina no reversible
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
12
Clasificación según el grado de reacción (s) (I):
Esta clasificación depende de la variación de la presión al paso de la
corriente fluida a través del rodete
p
H
Altura de presión absorbida por el rodete
s = =
Análogamente al caso de las bombas, se define el grado de reacción de
las turbinas como la relación entre la altura de presión absorbida por el
rodete y la altura total absorbida
• Turbinas de acción (s = 0)
El movimiento del agua y el de rodete tienen el mismo sentido
• Turbinas de reacción (s ¹ 0)
El movimiento del agua y el de rodete tienen distinto sentido
t
H
Altura total absorbida por el rodete
7. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
13
Clasificación según el grado de reacción (s) (II):
H
p
H
t
s =
• Turbinas de acción (s = 0): el agua sale del distribuidor y entra al rodete
con presión manométrica nula (el rodete no está inundado) y en él no se
modifica la presión. Toda la energía se transmite al rodete en forma de energía
cinética. Son turbinas de admisión parcial
A lo largo de la tubería forzada, la altura de presión aumenta a costa de la
altura geodésica. La altura de velocidad permanecerá cte si la sección es cte
En el distribuidor, la altura de presión relativa baja a cero y se convierte (salvo
pérdidas) en energía cinética
El rodete trabaja a presión constante (p1 = p2) y puesto que la turbina no tiene
tubo de aspiración, se cumple que p1 = p2 = ps = patm. La altura de velocidad
disminuye ya que una gran parte se convierte en energía útil en el eje
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
14
Clasificación según el grado de reacción (s) (II):
H
p
H
t
s =
• Turbinas de acción (s = 0): el agua sale del distribuidor y entra al rodete
con presión manométrica nula (el rodete no está inundado) y en él no se
modifica la Tubería presión. forzada
Toda la energía se transmite al rodete en forma de energía
cinética. Son turbinas de admisión parcial
p= 0 pabs atm
A lo largo de la tubería forzada, la altura de presión aumenta a costa de la
altura geodésica. Distribuidor
La altura de velocidad permanecerá cte si la sección es cte
0
En el distribuidor, la altura de presión relativa baja a cero y se convierte (salvo
pérdidas) en Rodete
energía cinética
El rodete trabaja a presión constante (p1 = 1
p2) y puesto que la turbina no tiene
tubo de aspiración, se cumple que p1 = p2 = ps = patm. La altura de velocidad
disminuye ya que una gran parte se convierte en energía útil en el eje
2
E
S
1 bar
Pasa a Ecinética
p1 = p2 = ps = patm
(cte en el rodete)
Ecinética
Eeje
8. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
15
Clasificación según el grado de reacción (s) (III):
p
H
t
H
s =
• Turbinas de reacción (s K 0): el agua sale del distribuidor y entra al rodete
con cierta presión manométrica positiva. A su paso pierde dicha presión
llegando a ser nula e incluso negativa. Son turbinas de admisión total
A lo largo de la tubería forzada, la altura de presión aumenta a costa de la
altura geodésica (si el fluido llega por canal en lámina libre se mantiene cte). La
altura de velocidad permanecerá cte si la sección es cte
En el distribuidor, la altura de presión disminuye (aunque no hasta la presión
atmosférica). La altura cinética aumenta, salvo pérdidas, a costa de la presión
En el rodete la presión sigue disminuyendo (p1 p2) pudiendo llegar a ser
inferior a la atmosférica (en el caso de que exista tubo de aspiración). La altura
cinética disminuye también. El rodete transforma energía de presión y cinética
en energía útil en el eje
En el tubo de aspiración la energía de presión aumenta desde un valor
negativo (relativo) hasta la presión atmosférica a costa de disminuir la energía
cinética
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
16
Clasificación según el grado de reacción (s) (III):
p
H
t
H
s =
• Turbinas de reacción (s K 0): el agua sale del distribuidor y entra al rodete
con cierta presión manométrica positiva. A su paso pierde dicha presión
llegando a Tubería ser nula forzada
e incluso negativa. Son turbinas de admisión total
pabs = 0 patm
A lo largo de la tubería forzada, la altura de presión aumenta a costa de la
altura geodésica (si el fluido llega por canal en lámina 1 bar
libre se mantiene cte). La
Distribuidor
altura de velocidad permanecerá cte si la sección es cte
0
E
En el distribuidor, la altura de presión disminuye (aunque no hasta la presión
atmosférica). Rodete
La altura cinética aumenta, salvo pérdidas, a costa de la presión
En el rodete la presión sigue disminuyendo 1
(p1 p2) pudiendo llegar a ser
inferior a la atmosférica (en el caso de que exista tubo de aspiración). p pLa altura
1 atm
cinética disminuye también. El rodete transforma energía de presión y cinética
en energía útil en el eje
Tubo de
Con T. asp.
En el tubo de aspiración la energía de presión aumenta desde p pun valor
aspiración
2 atm
negativo (relativo) hasta la presión atmosférica 2
a costa de disminuir la energía
cinética
S
Pasa a Ecinética
Ecinética y Epresión
Eeje
En el nivel libre
9. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
17
Clasificación según el grado de reacción (s) (IV):
Las turbinas que se construyen actualmente, según s:
H
p
H
t
s =
Acción: sólo se construyen de flujo tangencial tipo Pelton
Reacción:
de flujo diagonal
(excepcionalmente radial)
de álabes fijos, tipo Francis
de álabes orientables, tipo Deriaz
de flujo axial
de álabes fijos, tipo hélice
de álabes orientables, tipo Kaplan
Kaplan Francis Pelton
Salto Neto (m) 2 a 50 15 a 400 hasta 800
Diámetro del rodete (m) 1 a 10 0,3 a 8 0,3 a 6
Potencia en el eje (MW) Hasta 250 Hasta 750 Hasta 400
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
18
Clasificación según el número específico de revoluciones (ns) (I):
La velocidad específica es la velocidad de giro del rodete de la turbina
modelo de una serie de turbinas semejantes que con un salto de 1 m es
capaz de producir una potencia en el eje de 1 C.V
1/ 2
Pot
5 / 4
n = n ×
s H
Q
1/ 2
= × × . h
n 3,65 n 3 / 4
H
s
Para el agua
Al igual que sucede con las bombas, existe una relación directa entre el
valor de ns y la forma del rodete
• Las turbinas Pelton tienen bajos ns ( 75)
• Las turbinas Francis y Kaplan tienen ns mayores (60 ns 1.000)
Una turbina de un determinado ns cualquiera funcionará con
rendimiento óptimo cuando la potencia desarrollada, la altura neta y el
número de revoluciones sean tales que sustituyendo sus valores en la
ecuación anterior se obtenga ns
10. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
19
Clasificación según el número específico de revoluciones (ns) (II):
En un salto y con un determinado caudal, las turbinas lentas giran a
velocidades menores que las rápidas
1/ 2
Pot
Q
1/ 2
n = n × = × × . h
5 / 4
s H
n 3,65 n 3 / 4
H
s
En la práctica:
• Las turbinas lentas se instalan en saltos elevados
pueden girar más rápido que las rápidas
Para el agua
1/ 2
Pot
n = n ×
• Si giran a la velocidad de sincronismo, las turbinas lentas absorben
menos caudal que las rápidas
n grande Q grande
1/ 2 s
s
n pequeño Q pequeño
n cte Q
s
= ×
5 / 4
s H
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
20
Clasificación según el número específico de revoluciones (ns) (II):
En un salto y con un determinado caudal, las turbinas lentas giran a
velocidades menores que las rápidas
1/ 2
Pot
Q
1/ 2
n = n × = × × . h
5 / 4
s H
n 3,65 n 3 / 4
H
s
En la práctica:
• Las turbinas lentas se instalan en saltos elevados
pueden girar más rápido que las rápidas
Para el agua
1/ 2
Pot
n = n ×
• Si giran a la velocidad de sincronismo, las turbinas lentas absorben
menos caudal que las rápidas
n grande Q grande
1/ 2 s
s
n pequeño Q pequeño
n cte Q
s
= ×
5 / 4
s H
11. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
21
Clasificación según el número específico de revoluciones (ns) (III):
Pot
n = n ×
…
b) ns = 45
c) ns = 110
d) ns = 200
e) ns = 400
f) ns = 800
1/ 2
5 / 4
s H
Turbina axial
Turbina radial
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
22
1/ 2
Clasificación según el número específico de revoluciones (ns) (IV):
Pot
5 / 4
n = n ×
s H
12. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
23
Clasificación según el número especifico de revoluciones (ns) (V):
De acuerdo al valor de ns las turbinas se pueden clasificar como:
Velocidad específica en r.p.m. Tipo de turbina Altura del salto en m .
Hasta 18 Pelton de un inyector 800
De 18 a 25 Pelton de un inyector 800 a 400
De 26 a 35 Pelton de un inyector 400 a 100
De 26 a 35 Pelton de dos inyectores 800 a 400
De 36 a 50 Pelton de dos inyectores 400 a 100
De 51 a 72 Pelton de cuatro inyectores 400 a 100
De 55 a 70 Francis muy lenta 400 a 200
De 70 a 120 Francis lenta 200 a 100
De 120 a 200 Francis normal 100 a 50
De 200 a 300 Francis rápida 50 a 25
De 300 a 450 Francis extrarrápida 25 a 15
De 400 a 500 Hélice extrarrápida 15
De 270 a 500 Kaplan lenta 50 a 15
De 500 a 800 Kaplan rápida 15 a 5
De 800 a 1100 Kaplan extrarrápida Menos de 5
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
24
Clasificación según el número especifico de revoluciones (ns) (VI):
Aplicación práctica: seleccionar el tipo de turbina y la velocidad de giro
• Los datos de partida son las características del salto: altura (H) y caudal (Q)
• Se estima la potencia (Pot) suponiendo un rendimiento “normal”
Pot n r × × × h
• A partir de la gráfica se determina el tipo de turbina y el valor de ns
• Conocidos H, Q, Pot y ns se determina el régimen de giro de la turbina
• El valor final de n habrá de ser una velocidad de sincronismo
• Con dicho valor de n se recalcula el valor de ns
60 f
• Con estos datos se puede dimensionar la turbina modelo
H Q
H
n = n ×
• A partir de ésta se calcula la turbina prototipo aplicando las leyes de
semejanza
[C.V.]
75
=
5 / 4
n
1/ 2
i s,i Pot
p
n
×
=
13. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
25
Clasificación según el número especifico de revoluciones (ns) (VI):
Ejemplo: Seleccionar el tipo de turbina así como la velocidad de giro.
H 35 m n =
Q 20 m / s 3 =
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
26
Ecuación de EULER:
Es la ecuación fundamental de las turbomáquinas, y por lo tanto la que
rige el comportamiento de las turbinas hidráulicas
U2
W1
C1
U1
1
a1
C2
W2
a2
2
Fluido (C) Rotor (U) Relativa
U1 C1 Entrada
U2 C2 Salida
Forma del álabe
[C − U ]
[ ] W1 = C1 − U1
[ ] W2 = C2 − U2
a b
[CLU ]
C = U + W
r1
r2
u c u c
H 2 2u 1 1u
g
G.H.
−
Generadores Hid. =
u c u c
H 1 1u 2 2u
g
M.H.
−
Motores Hid. =
1ª Ec. EULER
[WL − U ]
14. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
27
Coeficientes de Velocidad (I):
Las velocidades no se pueden elegir al azar, deben
ser aquellas que produzcan el rendimiento óptimo
max n c = 2×g×H
C1 W1
v
=
Cualquier otra velocidad se puede expresar como una fracción de la
anterior. Se denomina coeficiente de velocidad a la relación entre una
velocidad cualquiera y la velocidad absoluta máxima disponible
n
u
1
u
2 g H
k
=
1 × ×
n
1u
c
c
2 g H
k
=
1u × ×
a1
1
U1
La velocidad absoluta máxima disponible en la turbina será la obtenida al
convertir en altura dinámica toda la altura geométrica y la altura de
presión. Según la ec. de Bernoulli, esta velocidad será:
2 g
H
2
vel ×
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
28
Coeficientes de Velocidad (II):
Cuando la turbina funciona en condiciones de rendimiento óptimo, estos
coeficientes de velocidad son los coeficientes óptimos de velocidad
1 1 n u = x 2×g×H
2 2 n u = x 2×g×H
1 1 n c = j 2× g×H
2 2 n c = j 2× g×H
1 1 n w = l 2× g×H
2 2 n w = l 2×g×H
1u 1 n c = μ 2×g×H
2u 2 n c = μ 2×g×H
1m 1m n c = k 2×g×H
2m 2m n c = k 2×g×H
C1
C1u
C1m
a1
xxxx:::: Xi ffff:::: Fi
15. 31.- Generalidades de las Tur. Hid.
29
Coeficientes de Velocidad (III):
Para determinar el valor de estos coeficiente óptimos, se ensaya la
turbina bajo un salto de valor:
1
Hn ×
2 g
=
De manera que :
1 1 u = x
2 2 u = x
1 1 c = j
2 2 c = j
1 1 w = l
2 2 w = l
1u 1 c = μ
2u 2 c = μ
1m 1m c = k
2m 2m c = k
Sometida a ensayo una turbina bajo un salto definido, las velocidades a
las cuales se consigue el rendimiento máximo coinciden con los
coeficientes óptimos de velocidad
32.- Turbinas Pelton
30
Las Turbinas Pelton son:
• de presión, por ser ésta cte en el rodete (= a la atmosférica)
• de chorro libre, este está a la presión atmosférica
• de admisión parcial, el líquido ataca sólo una parte del rodete
• tangenciales, el líquido ataca tangencialmente al rodete
• de acción, el agua y el rodete tienen el mismo sentido
Su utilización es idónea en saltos de gran altura (alrededor de 200 m y
mayores), y caudales relativamente pequeños (hasta 10 m3/s)
Lo más característico son sus álabes en forma de cazoleta
16. 32.- Turbinas Pelton
31
Componentes:
Son esencialmente los siguientes:
• Distribuidor
• Rodete
Cámara de distribución
Sistema de regulación
Rueda
Alabes
• Eje
• Sistema de Frenado
• Carcasa
• Cámara de Descarga
• Blindaje
• Destructor de Energía
− Tobera
− Aguja
− Deflector
Inyector
32.- Turbinas Pelton
32
Componentes:
Son esencialmente los siguientes:
• Distribuidor
• Rodete
Cámara de distribución
Cámara de distribución
Sistema de regulación
Sistema de regulación
Rueda
Alabes
• Eje
• Sistema de Frenado
• Carcasa
• Cámara de Descarga
• Blindaje
• Destructor de Energía
− Tobera
− Aguja
− Deflector
Inyector
Rueda
Alabes
− Tobera
− Aguja
− Deflector
Inyector
Distribuidor
Rodete
Alabes
Descarga
Aguja
Cámara de
distribución
Carcasa
Regulación
Eje
17. 32.- Turbinas Pelton
33
Componentes: Distribuidor (I)
Está constituido por uno o varios equipos de inyección de agua, cada uno
formado por varios elementos mecánicos
Tiene como misiones:
• Dirigir un chorro de agua (cilíndrico y
de sección uniforme) hacia el rodete
• Regular el caudal que ha de fluir hacia
dicho rodete, llegando a cortarlo
totalmente cuando proceda
• Para paradas rápidas debe contar con
una pantalla deflectora que desvíe el
chorro a la salida
Sistemas de
inyección
32.- Turbinas Pelton
34
Componentes: Distribuidor (II)
El número de equipos de inyección, colocados circunferencialmente
alrededor de un rodete, depende de la potencia y características del
grupo, según las condiciones del salto de agua
En turbinas Pelton con eje vertical pueden ser hasta seis los equipos que
proyectan chorros de agua sobre un mismo rodete, derivando todos y
cada uno de ellos de la tubería forzada
En turbinas Pelton con eje horizontal los inyectores instalados son
normalmente uno o dos
18. 32.- Turbinas Pelton
35
Componentes: Distribuidor (II)
El número de equipos de inyección, colocados circunferencialmente
alrededor de un rodete, depende de la potencia y características del
grupo, según las condiciones del salto de agua
En turbinas Pelton con eje vertical pueden ser hasta seis los equipos que
proyectan chorros de agua sobre un mismo rodete, derivando todos y
cada uno de ellos de la tubería forzada
En turbinas Pelton con eje horizontal los inyectores instalados son
normalmente uno o dos
32.- Turbinas Pelton
36
Componentes: Distribuidor (III)
Se puede disponer de más de un rodete en el
mismo eje, cada uno de ellos dotado de el/los
distribuidor/es apropiado/s
19. 32.- Turbinas Pelton
37
Componentes: Distribuidor (IV)
Cada equipo de inyección está formado por los siguientes elementos (I):
• Cámara de distribución
Consiste en la prolongación de la tubería forzada, acoplada a ésta mediante
brida de unión, posteriormente a la situación de la válvula de entrada a
turbina, según la trayectoria normal del agua
Tiene como misión fundamental conducir el caudal de agua. Igualmente,
sirve de soporte a los demás mecanismos que integran el distribuidor
• Inyector:
Es el elemento mecánico destinado a dirigir y regular el chorro de agua.
Transforma la energía de presión en cinética (la velocidad del agua puede
ser superior a 150 m/s). Está compuesto por:
una tobera
una aguja
un deflector
un regulador de velocidad
32.- Turbinas Pelton
38
Componentes: Distribuidor (IV)
Cada equipo de inyección está formado por los siguientes elementos (I):
• Cámara de distribución
Consiste en la prolongación de la tubería forzada, acoplada a ésta mediante
brida de unión, posteriormente a la situación de la válvula de entrada a
turbina, según la trayectoria normal del agua
Tiene como misión fundamental conducir el caudal de agua. Igualmente,
sirve de soporte a los demás mecanismos que integran el distribuidor
• Inyector:
Chorro
Es el elemento mecánico destinado a dirigir y regular el chorro de agua.
Transforma la energía de presión en cinética (la velocidad del agua puede
ser superior a 150 m/s). Está compuesto por:
una tobera
una aguja
un deflector
un regulador de velocidad
Aguja
Deflector
Tobera
20. 32.- Turbinas Pelton
39
Componentes: Distribuidor (V)
Cada equipo de inyección está formado por los siguientes elementos (II):
• Inyector:
Aguja
Es un vástago de acero muy duro situado
concéntricamente en el interior del cuerpo
de la tobera, guiado mediante cojinetes
sobre los cuales tiene movimiento de
desplazamiento longitudinal en dos sentidos
Tobera
Se trata de una boquilla, normalmente con
orificio de sección circular (puede tratarse de
otra sección), de un diámetro aproximado
entre 5 y 30 cm, instalada en la terminación
de la cámara de distribución
32.- Turbinas Pelton
40
Componentes: Distribuidor (V)
Cada equipo de inyección está formado por los siguientes elementos (II):
• Inyector:
Aguja
Tobera
Deflector
Es un dispositivo mecánico que, a modo de pala o pantalla, puede ser
intercalado con mayor o menor incidencia en la trayectoria del chorro
de agua, entre la tobera y el rodete
Sirve para evitar el embalamiento y el golpe de ariete (cierres bruscos)
Regulador de velocidad
Conjunto de dispositivos electro-mecánicos, (servomecanismos,
palancas, bielas, …) diseñados para mantener constante la velocidad
del grupo, a fin de que la frecuencia de la corriente generada tenga,
en todas las circunstancias de carga, 50 Hz
21. 32.- Turbinas Pelton
41
Componentes: Distribuidor (V)
Cada equipo de inyección está formado por los siguientes elementos (II):
• Inyector:
Aguja
Tobera
Deflector
Es un dispositivo mecánico que, a modo de pala o pantalla, puede ser
intercalado con mayor o menor incidencia en la trayectoria del chorro
de agua, entre la tobera y el rodete
Sirve para evitar el embalamiento y el golpe de ariete (cierres bruscos)
Regulador de velocidad
Conjunto de dispositivos electro-mecánicos, (servomecanismos,
palancas, bielas, …) diseñados para mantener constante la velocidad
del grupo, a fin de que la frecuencia Deflector
de la corriente generada tenga,
en todas las circunstancias de carga, 50 Hz
32.- Turbinas Pelton
42
Componentes: Rodete (I)
Es la pieza clave donde se transforma la componente cinética de la
energía del líquido en energía mecánica o, dicho de otra manera, en
trabajo según la forma de movimiento de rotación
Está compuesto por:
• Rueda motriz
• Alabes, cucharas o cazoletas
22. 32.- Turbinas Pelton
43
Componentes: Rodete (II)
• La rueda motriz está unida rígidamente al eje, montada en el mismo por
medio de chavetas y anclajes adecuados
• Los álabes, pueden ser piezas independientes o constituir una pieza
única, están diseñados para recibir el empuje directo del chorro de agua.
Su forma es similar a la de una doble cuchara, con una arista interior
afilada y situada centralmente en dirección perpendicular hacia el eje
(divide al álabe en dos partes simétricas de gran concavidad). Esto
permite compensar los empujes axiales
Cada álabe lleva en su extremo periférico una escotadura centrada en
forma de W. Con ello se consigue que las cazoletas no reciban el chorro
de agua hasta que su arista se encuentre en la posición perpendicular
respecto al eje del chorro, aprovechando al máximo el caudal y el impulso
que éste le proporciona al acompañarle durante un corto trayecto
32.- Turbinas Pelton
44
Componentes: Rodete (II)
• La rueda motriz está unida rígidamente al eje, montada en el mismo por
medio de chavetas y anclajes adecuados
• Los álabes, pueden ser piezas independientes o constituir una pieza
única, están diseñados para recibir el empuje directo del chorro de agua.
Su forma es similar a la de una doble cuchara, con una arista interior
afilada y situada centralmente en dirección perpendicular hacia el eje
Escotadura
(divide al álabe en dos partes simétricas de gran concavidad). Esto
permite compensar los empujes axiales
Cada álabe Arista lleva interior
en su extremo periférico una escotadura centrada en
forma de W. Con ello se consigue que las cazoletas no reciban el chorro
de agua hasta que su arista se encuentre en la posición perpendicular
respecto al eje del chorro, aprovechando al máximo el caudal y el impulso
que éste le proporciona al acompañarle durante un corto trayecto
23. 32.- Turbinas Pelton
45
Componentes: Rodete (III)
f
d
h
b
2/5 h
Diámetro del chorro: d
Anchura de la cazoleta: b = 3,75 d
Altura de la cazoleta: h = 3,50 d
Profundidad de la cazoleta: f = 1,5 d
Diámetro del rodete: D
6,5
d
D
ns 4 6 8 10 12 14 18 22 26 32
2 d si : 5
Nº caz. 40 37 34 30 28 26 22 20 17 15
D
nº cazoletas 15
×
= +
32.- Turbinas Pelton
46
Componentes: Rodete (IV)
• Rodete lento, ns 3,5
(pequeños caudales)
1/ 2
Pot
Q
n = n × = × × . h
5 / 4
s
H
n 3,65 n 3 / 4
H
1/ 2
s
es pequeño
d
D
• Rodete rápido, ns 35
(grandes caudales relativos)
es grande
d
D
24. 32.- Turbinas Pelton
47
Componentes: Eje
Rígidamente unido al rodete y situado adecuadamente sobre cojinetes
debidamente lubricados, transmite el movimiento de rotación al eje del
alternador
En el mismo eje pueden estar unidas varias turbinas y un generador
32.- Turbinas Pelton
48
Componentes: Sistema de Frenado
Además de intercalar totalmente el deflector, se puede disponer de un
circuito derivado de la cámara de distribución que permite proyectar agua
uno o varios contrachorros incidente sobre la zona convexa de los álabes,
favoreciendo el rápido frenado del rodete
Deflector
Contrachorro
25. 32.- Turbinas Pelton
49
Componentes: Carcasa
Es la envoltura metálica que cubre los inyectores, rodete y otros
elementos mecánicos de la turbina
Su misión consiste en evitar que el agua salpique al exterior cuando,
después de incidir sobre los álabes los abandona
32.- Turbinas Pelton
50
Componentes: Cámara de Descarga
Es la zona por donde cae el agua libremente hacia el desagüe, después
de haber movido al rodete. También se conoce como tubería de
descarga
Para evitar deterioros debidos a la acción de los chorros de agua,
especialmente de los originados por la intervención del deflector, se suele
disponer en el fondo de la cámara de descarga de un colchón de agua de
2 a 3 m de espesor. Con el mismo fin, se instalan blindajes, bloques de
granito o placas, situadas adecuadamente, que protegen la obra de
hormigón
Componentes: Blindaje y Destructor de Energía
Protegen la infraestructura contra el efecto destructor del chorro desviado
26. 32.- Turbinas Pelton
E Entrada
S Salida
1 Codo de entrada
2 Inyector
3 Tobera
4 Válvula de aguja
5 Servomotor
6 Regulador
7 Mando del deflector
8 Deflector
9 Chorro
10 Rodete
11 Alabes o cucharas
12 Contrachorro
13 Blindaje
14 Destructor de energía
51
E
S 3 2
4
6
8
10
11
12
14
13
9
1 5
7
32.- Turbinas Pelton
52
Funcionamiento de una Turbina Pelton:
La sucesiva transformación de la energía se efectúa del modo siguiente:
• La energía potencial gravitatoria del agua embalsada (energía de
presión hasta los orificios de las toberas) se convierte, salvo pérdidas,
en energía cinética al salir el agua a través de dichos orificios en
forma de chorros libres (Ecuación de Bernoulli)
• Se dispone de la máxima energía cinética en el momento en que el
agua incide tangencialmente sobre el rodete, empujando a los álabes
y obteniéndose el trabajo mecánico deseado
• Las formas cóncavas de las cucharas hacen cambiar la dirección del
chorro de agua, saliendo éste, ya sin energía apreciable, por los
bordes laterales sin ninguna incidencia posterior sobre los álabes
sucesivos. De este modo, el chorro de agua transmite su energía
cinética al rodete, donde queda transformada en energía mecánica
27. 32.- Turbinas Pelton
53
Funcionamiento de una Turbina Pelton:
La sucesiva transformación de la energía se efectúa del modo siguiente:
• La energía potencial gravitatoria del agua embalsada (energía de
Tubería forzada
presión hasta los orificios de las toberas) p= 0 se convierte, psalvo pérdidas,
abs atm
en energía cinética al salir el agua a través de dichos orificios en
forma de chorros libres (Ecuación de Bernoulli)
1 bar
Inyector
• Se dispone de la máxima energía cinética 0
E
en el momento en que el
agua incide tangencialmente sobre el rodete, empujando a los álabes
Rodete
y obteniéndose el trabajo mecánico deseado
1
• Las formas cóncavas de las cucharas hacen cambiar la dirección del
chorro de agua, saliendo éste, ya sin energía apreciable, por los
bordes laterales sin ninguna incidencia posterior sobre los álabes
sucesivos. De este modo, el chorro de agua transmite su energía
cinética al rodete, donde queda transformada 2
S
en energía mecánica
Pasa a Ecinética
p1 = p2 = ps = patm
(cte en el rodete)
Ecinética
Eeje
32.- Turbinas Pelton
54
Triángulos de velocidades (I):
Genérico para Máquinas Hidráulicas:
a b
[CLU ] [WL − U ]
Triángulo en la entrada y otro Triángulo en la salida
Velocidad del fluido Velocidad relativa
a
C W
U
Velocidad periférica del rodete
c = u + w
C
a
Cu
Cm
W
Wu
Wm
u m c = c + c u m w = w + w
Para Turbinas Pelton:
Triángulo en la entrada Triángulo en la salida
r U1 = U2
a1=0
1= 180º
U W1
C1
C2 W2
a2 = ?
2= ?
U
r
2 U
r
1 U
r
2 U
r
2 C
1 C
r
2 C
28. 32.- Turbinas Pelton
55
Triángulos de velocidades (II):
1= 180º
U W1 1
r
r
r
r
2 C
r
1 C
r
C2 W2
• Al ser la trayectoria del líquido tangencial a los álabes, el diámetro
a la entrada y a la salida de la rueda es el mismo, y por tanto
• Si no hubiese pérdidas en el inyector, el chorro de agua saldría
con una velocidad teórica c1 dada por la ecuación de Torricelli:
• Sin embargo, debido a las pérdidas la velocidad real es:
• Idealmente una T. Pelton alcanza su hmáx cuando:
1 n c = 2×g×H
0,97
1 1 n
1
c 2 g H
j »
= j × × ×
Para Turbinas Pelton:
Triángulo en la entrada Triángulo en la salida
a1=0
C1
2 U
1 U
2 U
2 C
1 2 U = U
1
u » × = × × ×
1 1 n c 0,45 2 g H
2
a2 = ?
2= ?
U2
32.- Turbinas Pelton
56
Triángulos de velocidades (III):
1= 180º
U W1 1
r
r
r
r
2 C
r
1 C
r
C2 W2
• Interesa que c2 = 0 (que toda la energía cinética se aproveche), ya
que la energía cinética no aprovechada en la turbina es:
• Debido al rozamiento con el álabe, se cumple que:
• Idealmente a1 = 0º y β1 = 180º; en la práctica a1 17º y 1 = 163º
0 1
c2
×
2 1 w w
y
= y ×
Para Turbinas Pelton:
Triángulo en la entrada Triángulo en la salida
a1=0
C1
2 U
1 U
2 U
2 C
2 g
17º ; 163º 1 1 a » b »
a2 = ?
2= ?
U2
C1
a1 » 17
W1 U1 1» 163º
29. 32.- Turbinas Pelton
57
m
m
kg
m
m[kg]
v [m/ s]
= F
2 = r Q v
Fuerza sobre los álabes:
( ) ([ ] [ ]) F = r ×Q× c1 − c2 = r ×Q× u1 + w1 − u2 + w2
Puesto que en una T. Pelton u1 = u2 la expresión anterior queda como:
( ) F = r ×Q× w1 − w2
La componente que da lugar a un par en el eje es la tangencial:
( ( ) ( )) x 1 1 2 2 F = r ×Q× w × cos p − b − w × cos p − b
¡¡Cuidado con la definición de los ángulos!!
( ( )) x 1 2 2 F = r ×Q× w − w × cos p − b
30. r =
= =
s
v
s
Q
m
s
v
t [s]
t [s]
m[kg] a [m/ s ] m[kg]
3
3
Fuerza de una corriente:
C es la velocidad del fluido
C W
a
U
32.- Turbinas Pelton
58
Una turbina Pelton trabaja en un salto de 240 m. Los diámetros del chorro y rodete
son 150 mm y 1.800 mm. Si: c = 0,98 × 2 × g ×
H ;a1=0º;β2= 15º; w2=0,7.w1; y u1=0,45.c1
1 Calcular:
• La fuerza tangencial ejercida por el chorro en las cucharas
• La potencia transmitida por el agua al rodete
• El rendimiento hidráulico de la turbina
• El rendimiento total si el mecánico es del 0,97
Torricelli Velocidad salida = 2 × g×H
r
2 U
r
1 U
r
2 C
r
1 C
2=15
31. 33.- Turbinas Francis
59
Las Turbinas Francis se conocen como turbinas de sobrepresión por ser
ésta variable en el rodete, o también como turbinas de admisión
centrípeta ó total por encontrarse el rodete sometido a la influencia directa
del agua en toda su periferia
Entran en la clasificación de turbinas radiales-axiales y de reacción
El campo de aplicación es muy extenso, dado el avance tecnológico
conseguido en la construcción de este tipo de turbinas. Se pueden
emplear en saltos de distintas alturas dentro de una amplia gama de
caudales (entre 2 y 200 m3/s aproximadamente)
Las turbinas Dériaz son, esencialmente, turbinas Francis de álabes
orientables
33.- Turbinas Francis
60
Componentes:
Son esencialmente los siguientes:
• Cámara espiral
• Distribuidor
Palas directrices
Sistema de accionamiento
• Rodete
• Tubo de aspiración
• Eje
32. 33.- Turbinas Francis
61
Componentes:
Son esencialmente los siguientes:
• Cámara espiral
• Distribuidor
Palas directrices
Sistema de accionamiento 1 Caja espiral
• Rodete
• Tubo de aspiración
• Eje
2 Distribuidor
3 Rodete
4 Codo de salida
5 Tubo de Aspiración
6 Nivel Inferior
7 Mando del deflector
S Salida
4
1
3
2
5
S
6
33.- Turbinas Francis
62
Componentes: Cámara Espiral
La cámara espiral más habitual está formada por la unión sucesiva de una
serie de virolas tronco-cónicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral
Esta disposición constructiva permite que el agua atraviese la cámara a
velocidad sensiblemente constante, evitándose la formación de torbellinos
que darían lugar a pérdidas de carga
En la zona periférica interna se encuentra
el antedistribuidor, formado por una serie
de palas fijas equidistantes unas de otras
cuya curvatura y orientación consiguen que
la proyección del agua salga dirigida casi
radialmente
33. 33.- Turbinas Francis
63
Componentes: Cámara Espiral
La cámara espiral más habitual está formada por la unión sucesiva de una
serie de virolas tronco-cónicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral
e Esta disposición Q
constructiva permite que el agua atraviese la cámara a
velocidad sensiblemente constante, evitándose la formación de torbellinos
que darían lugar a pérdidas 1/8 Q
de carga
7/8 Q
c r
c En la r
zona periférica interna se encuentra
el antedistribuidor, formado por una serie
de palas fijas equidistantes unas de otras
cuya curvatura y orientación consiguen que
3/8 Q
la proyección del agua salga dirigida casi
radialmente
e e c r
2/8 Q
Rodete
5/8 Q
e c r
6/8 Q
e c r
Distribuidor
Cámara Espiral
ce cte en toda la espiral
4/8 Q
33.- Turbinas Francis
64
Componentes: Distribuidor
El distribuidor está formado por un determinado número de palas
móviles cuya función es la de distribuir, regular o cortar totalmente el
caudal de agua que fluye hacia el rodete
El distribuidor lo componen principalmente los siguientes elementos:
• Palas o álabes directrices orientables
Dirigen el líquido al rodete con un mínimo de pérdidas y transforman parte de
la energía de presión en energía cinética
El hecho de que los álabes se puedan orientar permite la regulación de la
turbina, al poder variar el caudal que llega al rodete
34. 33.- Turbinas Francis
65
Componentes: Distribuidor
El distribuidor está formado por un determinado número de palas
móviles cuya función es la de distribuir, regular o cortar totalmente el
caudal de agua que fluye hacia el rodete
El distribuidor lo componen principalmente los siguientes elementos:
• Palas o álabes directrices orientables
• El sistema de accionamiento de los álabes
Son los elementos mecánicos a base de servomecanismos, palancas y bielas
que constituyen el equipo de regulación de la turbina y está gobernado por el
regulador de velocidad
Distribuidor Fink
Anillo
Bielas
Brazo
Alabes Rodete
Cerrado Abierto
33.- Turbinas Francis
66
Componentes: Distribuidor
El distribuidor está formado por un determinado número de palas
móviles cuya función es la de distribuir, regular o cortar totalmente el
caudal de agua que fluye hacia el rodete
El distribuidor lo componen principalmente los siguientes elementos:
• Palas o álabes directrices orientables
• El sistema de accionamiento de los álabes
Son los elementos mecánicos a base de servomecanismos, palancas y bielas
que constituyen el equipo de regulación de la turbina y está gobernado por el
regulador de velocidad
Distribuidor Fink
Anillo
Bielas
Cerrado Abierto
Brazo
Alabes Rodete
Bielas de mando
Bieletas
Anillo de
maniobra
Cerrado Abierto
35. 33.- Turbinas Francis
67
Componentes: Distribuidor
El distribuidor está formado por un determinado número de palas
móviles cuya función es la de distribuir, regular o cortar totalmente el
caudal de agua que fluye hacia el rodete
El distribuidor lo componen principalmente los siguientes elementos:
• Palas o álabes directrices orientables
• El sistema de accionamiento de los álabes
Son los elementos mecánicos a base de servomecanismos, palancas y bielas
que constituyen el equipo de regulación de la turbina y está gobernado por el
regulador de velocidad
Distribuidor Fink
Anillo
Bielas
Cerrado Abierto
Brazo
Alabes Rodete
Bielas de mando
Bieletas
Anillo de
maniobra
Cerrado Abierto
33.- Turbinas Francis
68
Componentes: Rodete (I)
Se trata de la pieza fundamental de la turbina, donde se obtiene la
energía mecánica deseada
Consta de un núcleo central, alrededor del cual se encuentra dispuesto
un número determinado de álabes, aproximadamente entre 12 y 21,
equidistantemente repartidos y solidarios al mismo, formando pieza única
en bloque por fundición o soldadura, es decir, sin uniones ni fijaciones
accesorias
La longitud de los álabes y su mayor
o menor inclinación respecto al eje de
la turbina, depende del caudal, de la
altura del salto y, en consecuencia,
de la velocidad específica
36. 33.- Turbinas Francis
69
a b
[CLU ] [WL − U ]
Componentes: Rodete (II)
El Triángulo de Velocidades es como el genérico para M. H.:
Triángulo en la entrada y otro Triángulo en la salida
Velocidad del fluido Velocidad relativa
a
C W
U
Velocidad periférica del rodete
c = u + w
C
a
Cu
Cm
W
Wu
Wm
u m c = c + c u m w = w + w
b 1 1u 1 90º c u Rodetes rápidos
b = = 1 1u 1 90º c u Rodetes normales
b 1 1u 1 90º c u Rodetes lentos
33.- Turbinas Francis
70
Rodete Rápido Rodete Normal Rodete Lento
C W
a
1 90
U
a b
[CLU ] [WL − U ]
a
C W
1 = 90
U
C W
a 1 90
U
[ ] 1u 1 C U [ ] 1u 1 C = U [ ] 1u 1 C U
D1
D2
ns 50 a 100
[ ] 1 2 D D
D1
D2
ns 300 a 500
[ ] 1 2 D D
D2
[ ] 1 2 D » D
ns 125 a 200
D1
Componentes: Rodete (III)
37. 33.- Turbinas Francis
71
a b
Componentes: Rodete (IV) [CLU ] [WL − U ]
El Triángulo de Velocidades para una turbina Francis es:
C1
U1
1
W1
a1
C2
a2
2
c = u + w
Distribuidor
UW 2 2
U1 U1
U1
a1 a1 CC 1 1
a1 viene determinado por el distribuidor
1 y 2 vienen determinados por el álabe
33.- Turbinas Francis
72
Componentes: Tubo de Aspiración (I)
Consiste en una conducción, recta ó acodada, troncocónica que une la
turbina propiamente dicha con el canal de desagüe
Adquiere más importancia con ns altos
Turbina Eje Horizontal Turbina Eje Vertical
Codo
Tubo de Aspiración
38. 33.- Turbinas Francis
73
Componentes: Tubo de Aspiración (II)
Sus funciones son:
• Aprovechar la altura de salto disponible entre la salida del rodete y el
nivel de aguas abajo
• Recuperar al máximo posible la energía cinética residual a la salida
del rodete (c2)
La energía cinética residual a la salida del rodete es despreciable en turbinas
lentas. Sin embargo, en turbinas Francis rápidas representa del orden del
30% del salto neto mientras que en las turbinas Kaplan extrarrápidas supera
el 60%
33.- Turbinas Francis
74
Componentes: Tubo de Aspiración (II)
Sus funciones son:
• Aprovechar la altura de salto disponible entre la salida del rodete y el
nivel de aguas abajo
• Recuperar al máximo posible la energía cinética residual a la salida
del rodete (c)
2La energía 1 cinética residual a la salida del rodete 1
es despreciable en turbinas
lentas. Sin embargo, en turbinas Francis rápidas representa del orden del
30% del salto neto mientras que en las turbinas Kaplan extrarrápidas supera
el 60%
Caso A
(sin tubo)
Caso B
(con tubo)
p2 = patm
p2
Hs
2 2
3
p3 = patm
patm
vacio p2
39. 33.- Turbinas Francis
75
Componentes: Tubo de Aspiración (III)
1 1
2 2
patm
A B
Aplicando Bernoulli entre la entrada y la salida de ambas turbinas se
obtiene la energía aprovechada en cada caso (HT. A y HT.B):
Hs
3
patm
2
ent z
c
T.A 1 2 LossA H = H −H − h
2
sal
c
2
1 z h
sal
3 L.T L.t.a.
c
c
atm
1
1
2
1
3 L.T L.t.a.
3
2
3
1
1
2
1
z h h
g
p
z
g
p
c
c
c
2 g
z h h
g
p
2 g
z
g
p
2 g
− −
44. +
r ×
+
× ent Turbina Loss
sal
ent
g
p
2 g
z H h
g
p
2 g
A B
1 1
31.- Generalidades de las Tur. Hid.
76
Componentes: Tubo de Aspiración (IV)
2 2
patm
A B
La ganancia de energía al instalar el tubo de aspiración es:
Hs
3
patm
T.B T.A DH = H −H
H − −
3 L.T L.t.a.
atm
1
1
2
1
c
T.B z h h
g
p
z
g
p
2 g
45. +
r ×
+ −
r ×
+
×
=
H −
2 L.T
atm
2
2
1
1
2
1
c
c
T.A z h
g
p
2 g
z
g
p
2 g
46. +
r ×
+
×
+ −
r ×
+
×
=
2
2 z h
c
2
2 z z h
2 g
c [ ]= + −
DH = = = 3 L.t.a.
+ +
r ×
−
+
r ×
+
×
atm
2
atm
g
p
z
g
p
2 g
+
× 2 3 L.t.a.
2
2 H h
2 g
s L.t.a.
c
+ −
×
=
Recupera energía de
la velocidad de salida
Recupera energía
de la cota
47. 33.- Turbinas Francis
77
Componentes: Tubo de Aspiración (V)
1 1
2 2
patm
A B
En el tubo de aspiración se producen dos tipos de pérdidas:
• Por fricción en tubo
El tubo se diseña de modo que sean lo más reducidas posibles
• Por descarga del tubo en el canal
El tubo troncocónico tiene menor velocidad de salida
L.t.a. h
=
De este modo la energía recuperada en el tubo de aspiración es:
Hs
3
patm
2
2 H h h
2 g
[ ] s L.F.t.a. L.s.t.
c
H + − +
×
D =
c
2 g
h
2
s.t.
L.s.t. ×
2
2 H h
2 g
s L.F.t.a.
2
s.t.
−
c c
H + −
×
D =
L.F.t.a. h
33.- Turbinas Francis
78
Componentes: Tubo de Aspiración (VI)
1 1
2 2
patm
A B
Hs
3
patm
Aplicando Bernoulli entre la entrada y la salida de la T.B se puede calcular
la nueva presión en pto 2:
2
2 z
49. +
r ×
+
c
× 2 L.F.t.a. L.s.t.
3
2
g
p
2 g
z h h
g
p
2 g
2
2 z h h z
[ ] ( ) 2 L.F.t.a. L.s.t. 3
2
g
p
c
2 g
= + −
50. +
r ×
+
×
[ ] 2 L.F.t.a. L.s.t.
2
2
c
2 z h h
3
2 g
z
g
p
+ +
51. +
×
= −
r ×
2
2
c
( ) [ ] L.F.t.a. L.s.t.
2 h h
3 2
2 g
z z
g
p
+ +
52. ×
= − −
r ×
[ ] L.F.t.a. L.s.t.
2
2
c
2 h h
s
2 g
H
p
+ +
×
= − +
g
Expresado en
presión relativa
p2 es negativa
vacio
c
2 g
h
2
s.t.
=
L.s.t. ×
−
c c
2 h
L.t.a.
2
s.t.
2
2
s
2 g
H
p
+
×
= − +
g
53. 33.- Turbinas Francis
79
Componentes: Tubo de Aspiración (VII)
Se define el rendimiento del difusor como:
2
−
2
2 s.t.
H h
2 g
c c
H + −
−
×
c c
−
s L.F.t.a.
c c
2 g
h
2 g
2
s.t.
2
2
L.t.a
2
s.t.
2
2
D =
d
×
−
×
h =
2
2 H
2 g
d s
2
s. t.a.
c c
H × h +
×
−
D =
Entonces, la ganancia de salto neto
generada por el tubo se expresa como:
Lo que pone de manifiesto la doble función del tubo de aspiración:
• Aprovechar la altura entre la salida del rodete y el nivel de aguas abajo (Hs)
• Recuperar al máximo posible la energía cinética residual a la salida del rodete (c2)
33.- Turbinas Francis
80
Componentes: Tubo de Aspiración: Consideraciones Prácticas (I)
El tubo de aspiración se diseña para que cs.t.a. sea pequeña
Las experiencias de Rogers y Moody demuestran que para conseguir un
buen funcionamiento y evitar problemas de cavitación la presión a la
salida del rodete no debe ser inferior a un mínimo.
Rogers y Moody proponen las siguientes funciones que relacionan dichos
valores:
p
( ) a
c
= ( ) 2
g H
f n
n
2
1 s =
r× ×
2
f n = j
n
2
2
2 s 2 g H
× ×
=
54. 33.- Turbinas Francis
81
Componentes: Tubo de Aspiración: Consideraciones Prácticas (II)
La función f1(ns) viene representada en las siguientes curvas:
g = r× g
33.- Turbinas Francis
82
Componentes: Tubo de Aspiración: Consideraciones Prácticas (III)
La función f2(ns) viene representada en la siguiente curva:
g = r× g
55. 33.- Turbinas Francis
83
Componentes: Tubo de Aspiración: Cavitación
La presión a la salida del rodete puede llegar a descender de manera
peligrosa, favoreciendo el fenómeno de la cavitación
d s
2
c
2 atm 2 H
2 g
g
p
g
p
×h −
×
−
r×
=
r ×
Expresado en
presión absoluta
Puede suceder debido a:
• Velocidad excesiva a la salida del rodete
• Altura de aspiración excesiva
La solución más económica no consiste en construir una turbina en la
cual se excluya totalmente la cavitación
En la práctica se construyen turbinas en las cuales se llega a producir
una cavitación “controlada”. Esto producirá un cierto desgaste en los
álabes, pero sin que llegue a afectar de manera inaceptable al
rendimiento de la máquina
Esto se ha de tener presente a la hora de planificar el mantenimiento de
las centrales hidroeléctricas
33.- Turbinas Francis
84
Funcionamiento de una Turbina Francis:
La sucesiva transformación de la energía se efectúa del modo siguiente:
• La energía potencial gravitatoria del agua embalsada se convierte,
salvo pérdidas, una parte en energía de presión y otra parte en
cinética a su llegada a la turbina
• En el distribuidor la altura de presión disminuye a costa de aumentar
la altura cinética, aunque esta conversión no es tan completa como en
el caso de las turbinas de acción
• La entrada de agua en el rodete se realiza de forma prácticamente
radial, incidiendo sobre los álabes y cediendo a éstos la mayor parte
posible de su energía
• En consecuencia, la presión disminuye notablemente y también la
velocidad del agua a la salida del rodete. El tubo de aspiración permite
aprovechar la energía disponible en el flujo de salida
56. 33.- Turbinas Francis
85
Funcionamiento de una Turbina Francis:
La sucesiva transformación de la energía se efectúa del modo siguiente:
• La energía potencial gravitatoria del agua embalsada se convierte,
Tubería forzada
pabs = 0 patm
salvo pérdidas, una parte en energía de presión y otra parte en
cinética a su llegada a la turbina
1 bar
Distribuidor
Pasa a E• En el distribuidor la altura de presión disminuye a costa de aumentar
cinética
0
E
la altura cinética, aunque esta conversión no es tan completa como en
el caso Rodete
de las turbinas de acción
1
• La entrada de agua en el rodete se realiza de forma prácticamente
p pradial, incidiendo Ey Esobre Elos álabes y cediendo a éstos la mayor 1 atm
parte
cinética presión
eje
posible de su energía
Tubo de
Con T. asp.
• En consecuencia, la presión disminuye notablemente py ptambién la
aspiración
2 atm
velocidad del agua a la salida del rodete. 2
El tubo de aspiración permite
aprovechar la energía disponible en el flujo S
de salida
En el nivel libre
33.- Turbinas Francis
86
Parámetros de diseño (I):
Teniendo en cuenta los coeficiente óptimos de velocidad, se obtiene una
expresión del número específico de revoluciones en función de las
características de la turbina
1m 1 1 1m n 1 1 Q = c × p×D ×b = k × 2× g×H × p×D ×b 1m n 1 1 Q = 13,91×k × H ×D ×b
r × Q × H
× h
= n 0,1855 k H 3
D b
1 1
Pot = × r × × × × × h
= × × × × × h 1 1
1m n
75
3
1m n Pot 185,5 k H D b
p × ×
D n
u 2 g H 1
1 1 n
1 H
D
n 84 ,55 ×
= x × × × = n
60
1
x
= ×
1
= × x × × ×h
s 1 1m D
1
b
n 1.150 k
x
×
84,55 × H × 185,5 × k × H × D × b
×h
4
5
n
1 1
3
n 1m n
1
1
H
D
1/ 2
= 5 / 4
Pot
n = n ×
s Pot
57. 33.- Turbinas Francis
87
Parámetros de diseño (II):
33.- Turbinas Francis
88
Una turbina Francis de eje vertical tiene: diámetros de entrada y salida del rodete
45 y 30 cm; ancho del rodete a la entrada y salida de 5 y 7 cm; los álabes ocupan
un 8% del área a la entrada del rodete, en la salida están afilados; ángulo de salida
del distribuidor 24º; ángulo de entrada y salida a los álabes del rodete 85º y 30º; las
pérdidas hidráulicas en la turbina son de 6 m.c.a.; velocidad de entrada en la
turbina 2 m/s; altura geométrica 54 m; rendimientos mecánico y volumétrico 94% y
100%; no hay tubo de aspiración
Calcular:
• r.p.m
• Alturas neta y útil
• Rendimientos hidráulico y total
• Caudal
• Potencias interna y al freno
58. 34.- Turbinas Kaplan
89
Generalidades (I):
La turbina KAPLAN es, en esencia, una turbina de hélice de álabes
orientables
La turbina DERIAZ es, en esencia, una turbina Francis de álabes
orientables
La principal ventaja que presentan estas turbinas es la posibilidad de
ajustar su geometría, según la carga demandada, a las condiciones de
óptimo rendimiento. Un rodete puede trabajar como infinitos rodetes
Esto produce un cambio importante en el comportamiento de la
turbomáquina a cargas parciales
Dato cronológico: La turbina Kaplan fue presentada en el año 1.925, la
turbina Deriaz en 1.956
La regulación de las turbinas hidráulicas se realiza mediante la variación
del caudal suministrado, a igualdad de salto
34.- Turbinas Kaplan
90
Generalidades (I):
La turbina KAPLAN es, en esencia, una turbina de hélice de álabes
orientables
La turbina DERIAZ es, en esencia, una turbina Francis de álabes
orientables
La principal ventaja que presentan estas turbinas es la posibilidad de
ajustar su geometría, según la carga demandada, a las condiciones de
óptimo rendimiento. Un rodete puede trabajar como infinitos rodetes
Esto produce un cambio importante en el comportamiento de la
turbomáquina a cargas parciales
Dato cronológico: La turbina Kaplan fue presentada en el año 1.925, la
turbina Deriaz en 1.956
La regulación de las turbinas hidráulicas se realiza mediante la variación
del caudal suministrado, a igualdad de salto
59. 34.- Turbinas Kaplan
91
Generalidades (I):
La turbina KAPLAN es, en esencia, una turbina de hélice de álabes
orientables
La turbina DERIAZ es, en esencia, una turbina Francis de álabes
orientables
La principal ventaja que presentan estas turbinas es la posibilidad de
ajustar su geometría, según la carga demandada, a las condiciones de
óptimo rendimiento. Un rodete puede trabajar como infinitos rodetes
Esto produce un cambio importante en el comportamiento de la
turbomáquina a cargas parciales
Dato cronológico: La turbina Kaplan fue presentada en el año 1.925, la
turbina Deriaz en 1.956
La regulación de las turbinas hidráulicas se realiza mediante la variación
del caudal suministrado, a igualdad de salto
34.- Turbinas Kaplan
92
Generalidades (II):
Comportamiento del rendimiento a carga parcial
T. Hélice
ns = 650
T. Hélice
ns = 1050
T. Kaplan
ns = 200
T. Francis
ns = 250
T. Francis
ns = 500
T. Pelton
ns = 20
100
Rendimiento
50
T. Kaplan
ns = 500
ht
Q/Qdiseño
0 0,5 1
60. 34.- Turbinas Kaplan
93
Descripción (I):
Las turbinas Kaplan son turbinas de reacción y de admisión total, cuyo
funcionamiento es adecuado a pequeños saltos (hasta 50 m) y caudales
medios y grandes (15 m3/s). Se conocen también como turbinas de doble
regulación
Las turbinas Deriaz son turbinas de reacción y de admisión total, cuyo
funcionamiento es adecuado a pequeños y medianos saltos (hasta 200 m)
y caudales medios y grandes
Ambas turbinas se adaptan bien al funcionamiento reversible (como
bombas), por lo que son adecuadas para las centrales de bombeo
34.- Turbinas Kaplan
94
Descripción (II):
Un montaje característico de este tipo de turbinas, conjuntamente con el
alternador, constituye los llamados grupos bulbo, propios de las centrales
maremotrices
61. 34.- Turbinas Kaplan
95
Descripción (III):
Respecto a las turbinas Francis, las turbinas Kaplan se diferencian de
aquéllas, principalmente, en las características del rodete
34.- Turbinas Kaplan
96
Descripción (IV):
En las turbinas Kaplan las palas del rodete están situadas a un nivel más
bajo que el distribuidor, de modo que la corriente de agua que fluye por
éste incide sobre dichas palas en su parte posterior, en dirección paralela
al eje de la turbina
Compuertas del
distribuidor
Palas del
rodete
62. 34.- Turbinas Kaplan
97
Descripción (V):
En las turbinas Kaplan
b n ef H H H
Compuerta
de admisión
Rejilla
E S
A
Z
Distribuidor
Rodete
Tubo de
aspiración
34.- Turbinas Kaplan
98
El Triángulo de Velocidades en una T. Kaplan
El genérico para M. H.:
a b
[CLU ] [WL − U ]
Triángulo en la entrada y otro Triángulo en la salida
Velocidad del fluido Velocidad relativa
a
C W
U
Velocidad periférica del rodete
c = u + w
C
a
Cu
Cm
W
Wu
Wm
u m c = c + c u m w = w + w
a1
1
C1 W1 2
C2
W2
U1
U2
Pala Guía
Alabe
63. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
99
Análogamente al estudio de las bombas hidráulicas, se definen las
siguientes alturas (o saltos, denominación más apropiada en el caso de
turbinas):
• Salto bruto: Hb, es la diferencia de cotas geométricas entre el embalse
superior y el canal de descarga
• Salto neto: Hn, es la parte del Hb que se pone a disposición de la turbina,
entre la entrada y la salida de la turbina
Pérdidas externas a la turbina, HL-ext
• Salto efectivo: Hef, es la parte del Hn que se aprovecha en el rodete
Pérdidas internas en la turbina, HL-int
b n ef H H H
Altura Neta o Salto Neto (I):
n b L ext H H H − = −
ef n L int H H H − = −
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
100
Altura Neta o Salto Neto (I):
Análogamente al estudio de las bombas hidráulicas, se definen las
siguientes alturas (o saltos, denominación más apropiada en el caso de
turbinas):
• Salto bruto: Hb, es la diferencia de cotas geométricas entre el embalse superior
y el canal de descarga
• Salto neto: Hn, es la parte del Hb que se pone a disposición de la turbina
• Salto efectivo: Hef, es la parte del Hn que se aprovecha en el rodete
b n ef H H H
b NS NI A Z H = z − z = z − z
n b L ext H H H − = −
ef n L int H H H − = −
E S
A
Out v
Nivel
Superior
Z
Nivel
Inferior
64. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
101
Altura Neta o Salto Neto (III):
Aplicando Bernoulli entre los niveles superior e inferior (secciones A y Z):
p 2
72. ×
+ +
r × g
2 g
p
H
2 g
z
g
S
S
S
n
2
E
E
E
v v 0 A B = »
p p 0 A B = »
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
102
Altura Neta o Salto Neto (IV):
Según normas internacionales, las secciones de entrada y salida son:
• ENTRADA:
Se encuentra inmediatamente después de la válvula de admisión
• SALIDA:
En las T. de reacción coincide con la sección de salida del tubo
de aspiración
En las T. de acción se encuentra en el punto de tangencia del eje
del chorro con un círculo cuyo centro es el centro del rodete
Antiguamente las normas europeas consideraban la sección de salida en
el nivel inferior (canal de salida). Esto daba mayores valores de salto neto
y por lo tanto menor rendimiento hidráulico (datos de fabricante)
73. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
103
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (I):
Las pérdidas internas en las turbinas aparecen por la imposibilidad
de realizar una conversión completa de energía hidráulica en mecánica
Se distinguen los siguientes tipos de pérdidas:
• Pérdidas hidráulicas: debidas a rozamientos y choques
h
man • Pérdidas volumétricas: debidas a pequeñas fugas
h
vol • Pérdidas mecánicas: debidas a rozamientos mecánicos
mec h
hid h
Total h
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
104
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (I):
Las pérdidas internas en las turbinas aparecen por la imposibilidad
de realizar una conversión completa de energía hidráulica en mecánica
Se distinguen los siguientes tipos de pérdidas:
• Pérdidas hidráulicas: debidas a rozamientos y choques
• Pérdidas volumétricas: debidas a pequeñas fugas
• Pérdidas mecánicas: debidas a rozamientos mecánicos
Disminuyen la energía que el fluido puede entregar a la turbina
Se define el rendimiento manométrico como la relación entre la energía
hidráulica utilizada por el rodete y la que se pone a disposición de la turbina (neta)
× − ×
1 1n 2 2n
man g H
n
EULER
n
u c u c
H
H
×
h = =
74. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
105
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (I):
Las pérdidas internas en las turbinas aparecen por la imposibilidad
de realizar una conversión completa de energía hidráulica en mecánica
Se distinguen los siguientes tipos de pérdidas:
• Pérdidas hidráulicas: debidas a rozamientos y choques
• Pérdidas volumétricas: debidas a pequeñas fugas
• Pérdidas Dan lugar mecánicas: a una merma debidas en las prestaciones a rozamientos de la mecánicos
turbina
El rodete recibe un caudal de líquido algo menor que el teórico
Se define el rendimiento volumétrico como:
Q Qperd
Q
vol
−
h =
Al igual que en el caso de las bombas hidráulicas, se verifica que:
hid man vol h = h ×h
vol hid man h » 1h = h
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
106
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (I):
Las pérdidas internas en las turbinas aparecen por la imposibilidad
de realizar una conversión completa de energía hidráulica en mecánica
Se distinguen los siguientes tipos de pérdidas:
• Pérdidas hidráulicas: debidas a rozamientos y choques
• Pérdidas volumétricas: debidas a pequeñas fugas
• Pérdidas mecánicas: debidas a rozamientos mecánicos
Disminuyen la energía comunicada al eje. Es decir, la energía hidráulica que el
rodete convierte en energía mecánica no es aprovechable completamente en el
eje de la máquina (potencia al freno)
Se define entonces el rendimiento mecánico como la relación entre la energía
entregada en el eje de la turbina y la hidráulica absorbida por el rodete
H
Eje
mec H
EULER
h =
75. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
107
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (II):
Potencia entregada a la turbina: Potn
Potencia absorbida por el rodete: Potefec, PotEULER
Potencia útil (al freno, ó en el eje): PotEje, PotUtil
u ef mec Pot = Pot × h
u
n
Pot
Pot
h =
n n Pot = r × g×Q×H
ef ef Pot = r × g ×Q×H [ ] hid n = r × g×Q× h ×H
[ ] n hid mec = Pot × h × h
[ ] n vol man mec = Pot × h × h × h
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
108
n n Pot = r × g ×Q×H
LTub
Embalse
Potef Potu
Turbina Eje Alternador
EULER
man H
Q Qperd
H
Eje
mec H
LHid=Lman+Lvol
Lmec
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (III):
Potn
ef ef Pot = r × g ×Q×H u ef mec Pot = Pot × h
n
H
h =
Q
vol
−
h =
hid man vol h = h ×h
EULER
h =
Tot man vol mec h = h × h × h
u
n
Pot
Pot
n n Pot = r × g ×Q×H
h = efe hid n Pot = h ×Pot
u ef mec Pot = Pot × h
PotElec
1 vol h »
elec u elec Pot = Pot × h
76. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
109
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (IV):
Consideraciones sobre el rendimiento manométrico (I):
El rendimiento manométrico se puede expresar en función de los
coeficientes óptimos de velocidad
× − ×
u c u c
1 1u 2 2u
man g H
n
×
h =
1 1 n u = x 2× g×H 2 2 n u = x 2× g×H 1u 1 n c = μ 2× g×H 2u 2 n c = μ 2 × g×H
[ x × 2 × g × H ] × [ μ × 2 × g × H ] − [ x × 2 × g × H ] × [ μ × 2 × g ×
H
]
1 n 1 n 2 n 2 n
man g H
n
×
h =
( ) man 1 1 2 2 h = 2 × x ×μ − x × μ
xxxx:::: Xi
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
110
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (V):
Consideraciones sobre el rendimiento manométrico (II):
× − ×
u c u c
1 1u 2 2u
h =
man g H
n
×
× × a − × × a
u c cos u c cos
1 1 1 2 2 2
g H
1 1 n c = j 2 ×g×H 2 2 n c = j 2 ×g×H
1 1 n u = x 2× g×H 2 2 n u = x 2× g×H
( ) man 1 1 1 2 2 2 h = 2 × x × j × cosa − x × j × cosa
De manera análoga a lo que sucede con las bombas hidráulicas, el
rendimiento máximo de las turbinas hidráulicas tiene lugar cuando en el
triángulo de velocidades a la salida se verifica que a2 = 90º.
man máx 1 1 1 1 1 h = 2 × x ×μ = 2 × x × j × cosa
[ ] [ ]
n
×
=
( ) man 1 1 2 2 h = 2 × x × μ − x × μ
ffff:::: Fi
77. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
111
Pérdidas, Potencias y Rendimientos (VI):
Consideraciones sobre el grado de reacción:
H
d
H
p
s = = −
El grado de reacción se puede expresar en función de los coeficientes
óptimos de velocidad
j × × × − j × × ×
2 g H 2 g H
( 2 )
2
2
1 s = 1− j − j
n
n
H
1
H
2
1
2 g H
2
2
n
−
c c
1
× ×
s = −
( ) ( )
n
2
2 n
2
1 n
2 g H
1
× ×
s = −
1 1 n c = j 2 ×g×H 2 2 n c = j 2 ×g×H
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
112
Leyes de Semejanza (I):
Permiten aplicar a los prototipos los resultados obtenidos mediante la
experimentación en laboratorio con modelos a escala
También permiten predecir el funcionamiento de una turbina en diferentes
circunstancias de funcionamiento
Se consideran dos turbinas del mismo tipo, geométrica y dinámicamente
semejantes, siendo sus características:
• PROTOTIPO: Potencia N, velocidad n, caudal Q, salto neto Hn y par
motor C
• MODELO: Potencia N’, velocidad n’, caudal Q’, salto neto H’n y par
motor C’
1
Prototipo
Relación de Semejanza Geométrica = Modelo
78. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
113
Las relaciones de semejanza entre el modelo y el prototipo son (I):
• Número de revoluciones:
- Prototipo:
- Modelo:
p × ×
D n
u 2 g H 1
1 1 n
60
= z × × × =
D' n'
u' 2 g H' 1
60
1 1 n
p× ×
= z × × × =
H
n
n
n
D'
= 1
×
1
H'
D
n'
l = =
a = =
H
n
= l × −
D
n
1 n
n
H'
n'
Leyes de Semejanza (II):
1 1 n Q = W× c = W×j × 2×g×H
1 1 n Q'= W'×c' = W'×j × 2× g×H'
n
H'
n
H
Q
W
=
Q' '
×
W
H
b
2 n
n
H'
Q
Q'
= l ×
• Caudal:
- Prototipo:
- Modelo:
0 0 b
D
0 0
n
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
114
Leyes de Semejanza (III):
Las relaciones de semejanza entre el modelo y el prototipo son (II):
• Potencia:
- Prototipo:
- Modelo:
• Par Motor:
- Prototipo:
- Modelo:
= r × × × × h n Pot g Q H
= r × × × ×h n Pot' g Q'H'
×
Q H
n
n
Q'H'
Pot
Pot'
×
=
l = =
a = =
3
H
2 n
n
H'
Pot
Pot'
79. = l ×
×
Pot 60 Pot
2 n
Par
× p ×
=
w
=
×
60 Pot'
2 n'
Pot'
'
Par'
× p ×
=
w
=
n
H'
n
3
H
2 n
n
H
H'
×
Pot n'
Pot' n
C
C'
× l ×
80. = l ×
×
=
D
0 0 b
H
n
3 n
n
H'
C
C'
= l ×
b
D
0 0
n
81. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
115
La principal aplicación de las turbinas hidráulicas es la producción de
energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas, la regulación de la
velocidad de giro resulta fundamental
Los grupos turbina – alternador han de funcionar siempre a velocidad
constante, que será la velocidad de sincronismo
3.000
p
×
60 f
n =
p
=
Regulación (I):
Para regular la velocidad de la turbina, lo que se hace es abrir o cerrar el
distribuidor en función de la carga demandada en cada instante
Esta regulación es siempre automática
El sistema de control, de lazo cerrado
35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
116
Regulación (II):
Esquema básico de un regulador de bolas
82. 35.- Estudio de las Turbinas Hidráulicas
117
Una T.F. tiene los Ø= 630 mm y Ø= 390 mm, con los anchos de entrada y
ent sal salida de 95 y 100 mm, si a= 8º y = 70º. Los álabes ocupan el 15% de la
1 1 entrada al rodete, siendo afilados a la salida. Los rendimientos son h= 0,89,
man h= 1, y h= 0,92. H= 2,5.c2/g. La entrada a la turbina y la salida del
vol mec L-Dis-Rod 2u
rodete están 4 m por encima del canal de desagüe. Si cuando fluye el agua un
manómetro a la entrada marca 25 m.c.a. (y se puede despreciar la energía
cinética en la tubería de alimentación), calcular:
• Hn, rpm, Q, PotUtil, ns, LTubo-Asp
• % de la energía recuperada en el tubo de aspiración (suponiendo que la
energía del agua a la entrada, la energía cinética del agua a la salida del
rodete y la fricción en el mismo son ctes)