9-turbinas

7/29/2019 9-turbinas

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Mantenimiento Mecnico.Prof. Ing. Luis Surez

Turbinas

Una turbina hidrulica es una turbomquina motorahidrulica, que aprovecha la energa de un fluido quepasa a travs de ella para producir un movimiento derotacin que, transferido mediante un eje, muevedirectamente una mquina o bien un generador quetransforma la energa mecnica en elctrica.


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Clasificacin de Acuerdo al Diseo

del Rodete Kaplan

Pelton

Francis


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Clasificacin de Acuerdo al Cambio

de Presin en el Rodete

Turbinas de accin: Son aquellas en las que el fluidode trabajono sufre un cambio de presin importanteen su paso a travs de rodete.

Turbinas de reaccin: Son aquellas en las que el fluidode trabajosi sufre un cambio de presin importante ensu paso a travs de rodete.


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Grado de Reaccin

El grado de reaccin mide la relacin entre la altura depresin y la altura total.

Las turbinas de accin aprovechan nicamente lavelocidad del flujo de agua, mientras que las de reaccinaprovechan adems la prdida de presin que seproduce en su interior.


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Mantenimiento Mecnico.

Prof. Ing. Luis Surez

Turbina de Accin

Aprovechan la velocidad del flujo de agua.

El fluido de trabajo no sufre un cambio depresin importante.

Son de admisin parcial.

El rodete no est inundado.

Se encuentra a la presin atmosfrica. No tiene tubo de aspiracin.


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Partes de una Turbina de Accin

Tubera forzada

Distribuidor

Rodete


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Turbina de Reaccin

Aprovechan adems la prdida depresin quese produce en su interior.

Fluido de trabajo si sufre un cambio de presin

importante. Son de admisin total. La presin a la entrada del rodete es superior a

la atmosfrica. El rodete est inundado. La salida de la tubera se encuentra en el nivel

de aguas abajo.


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Partes de una Turbina de Reaccin

Tubera forzada

Distribuidor

Rodete Tubo de aspiracin


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Turbinas Pelton

Es uno de los tipos ms eficientes. Es de flujo trasversal, admisin parcial y

de accin. Consiste en una rueda dotada de

cucharas en su periferia que convierten laenerga de un chorro de agua que incide

sobre ellas. Estn diseadas para explotar grandes

saltos (100 a 2000m) de bajo caudal.


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Las centrales cuentan con una larga tuberallamada galera de presin.

Al final de la cual se tiene una o varias vlvulasde aguja (inyectores) con forma de tobera paraaumentar la velocidad del flujo.

Para que el dimetro del rodete no sea muy

pequeo se recurre a varias toberas (1 a 6), y sifuera preciso se aumenta tambin el numero deruedas (1 a 3).


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Partes de una Turbinas Pelton

1. Codo de entrada2. Inyector 3. Tobera4. Vlvula de aguja5. Servomotor

6. Regulador 7. Mando del deflector8. Deflector 9. Chorro10. Rodete

11. labes o cucharas.12. Freno de la turbina13. Blindaje14. Destructor de energa


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Funcionamiento de unaTurbina Pelton

La tobera lanza el chorro contra las cucharas.

El doble de la distancia entre el eje de la rueda yel centro del chorro se denomina dimetro

Pelton. En la abertura de las boquillas existen dos

formas distintas de desviadores de chorro:

El que se introduce en el chorro y lo corta. El que lo empuja porque abarca solo una

parte del chorro.


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Tiene un excelente rendimiento debido ala posibilidad de hacer mnima la prdida

por velocidad residual y por friccin delagua sobre las cucharas.


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Mantenimiento de unaTurbina Pelton

Desde el punto de vista mecnico ofrecen, engeneral mayor seguridad en su funcionamiento.Despus de un corto perodo se presenta un

desgaste en la aguja, en la boca de la tobera,en los ngulos diedros de las palas y en eldeflector, debido a la accin abrasiva de laarena.


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Turbinas Francis

Turbina a reaccin y de flujo mixto. Algunas son capaces de variar el ngulo

de sus labes. Estn diseadas para trabajar con saltos

de agua y caudales medios. Operan desde 60m a 600m. Su alta eficiencia, ha hecho que sea la

ms ampliamente usada, principalmentepara la produccin de energa.


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Partes de una Turbina Francis

1. Caja espiral

2. Predistribuidor

3. Distribuidor: El distribuidor Fink. Consta de dos bielas

movidas por servomotor de aceite que hacen girar elanillo donde pivota un extremo de las pequeasbielas, las cuales a su vez hacen girar a los labesque pivotan en torno a un eje fijo. Sustituye al inyectorde las turbinas Pelton.


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4. Rodete5. Tubo de aspiracin: tiene dos funciones:

Recuperar la energa cintica que tiene el agua a la

salida del rodete. Exige que la seccin del tubocrezca en la direccin del flujo.

Recuperar energa geodsica que tiene el agua a lasalida del rodete.

6. Codo de entrada en el tubo de aspiracin.


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Funcionamiento de unaTurbina Francis

El agua llega radialmente sobre el rodete y alatravesarlo se desva en un ngulo recto paradescargarse en sentido paralelo al eje de

rotacin. La transformacin de energa cintica no es

completa porque la velocidad de entrada delagua en el rodete es menor que la que

correspondera al salto existente. Pueden posicionarse horizontal o verticalmente.


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Aplicaciones de unaTurbina Francis

Son muy costosas de disear, fabricar e instalar,pero pueden funcionar durante dcadas.

Pueden usarse para el bombeo yalmacenamiento hidroelctrico.

Se fabrican microturbinas baratas para laproduccin individual de energa para saltosmnimos de 3 metros.


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Mantenimiento de unaTurbina Francis

Este tipo de turbinas es el que est ms sujetoa los efectos perjudiciales que produce la arena.

Las revisiones peridicas necesarias dependende la altura del salto y de las cualidades delagua.


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La revisin se extender a los siguientes puntos: Juego existente entre el rodete y el distribuidor. Estado de los laberintos circulares, de los labes

mviles, del codo de aspiracin y de la envolvente. Estado de los anillos de proteccin del distribuidor y

de la superficie de los labes distribuidores.


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Cuando trabajan con saltos elevados, puedenvibrar anormalmente en ciertas condiciones de cargaque seremedian en las formas siguientes:

Comprobar si la rueda est bien centrada en eldistribuidor Comprobar el acoplamiento del generador. Comprobar la eficacia del dispositivo de entrada de

aire en el tubo de aspiracin. Verificar el juego del soporte. Comprobacin de la dilatacin longitudinal del eje.


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Turbina Kaplan

Son turbinas de reaccin y de admisin axial

Usadas para pequeas alturas (2 a 80m).

Sus rodetes son de pocos labes relativamente

estrechos, muy parecidos a las hlices de losbuques.

Pueden ser de dos o cuatro palas para los

saltos reducidos. Pueden disponerse de forma vertical, horizontal

u oblicua.


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Clasificacin de Turbinas Kaplan

Los labes del rodete son regulables,mientras que los de los distribuidorespueden ser fijos o regulables.

Si ambos son regulables, es una turbinaKaplan verdadera; si solo son regulableslos del rodete, es una turbina Semi-

Kaplan.


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Partes de una Turbina Kaplan

Compuerta de admisin de la turbina

Distribuidor Fink

Rodete Tubo de aspiracin


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Funcionamiento de unaTurbina Kaplan

Las palas son impulsadas por agua a alta presinliberada por una compuerta.

Para regular la entrada, se emplea un distribuidor Fink. Los labes del rodete giran sincrnicamente alrededor

de su eje. Funcionan como si un solo rodete desempeara el papel

de infinito nmero de rodetes.


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Mecanismo de Orientacinde los labes


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Mantenimiento de unaTurbina Kaplan

Es necesario comprobar peridicamente laestanqueidad del ncleo de las palas motoras, que tienela doble misin de impedir la salida hacia fuera delaceite y de evitar que el agua penetre en el ncleo.

Las turbinas que slo puedan regularse por medio de loslabes mviles y que experimenten fuertes y duraderasvariaciones de carga, exigen que se revise ms amenudo la rueda motriz.


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Turbina de Hlice

Iguales a las turbinas Kaplan, no varan elngulo de sus palas. Son turbinas de reaccin yflujo axial.

Los labes del rodete como los del distribuidorson fijos, por lo que solo se utilizan cuando elcaudal y el salto son prcticamente constantes.


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Cavitacin

Se produce en las turbina de reaccin. Consiste en lavaporizacin localizada del agua, en las zonas de mayordepresin de la cara posterior de los labes,dependiendo de la temperatura, presin atmosfrica y

de la depresin en el tubo de aspiracin.


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Prof Ing Luis Surez

La cavitacin o aspiracines en vaco es un efectohidrodinmico que se produce cuando el agua ocualquier otro fluido en estado lquido pasa a gran

velocidad por una arista afilada, produciendo unadescompresin del fluido. Puede ocurrir que se alcance la presin de vapor del

liquido de tal forma que cambia inmediatamente aestado de vapor, formndose burbujas.

Las burbujas formadas viajan a zonas de mayorpresin e implotan (el vapor regresa al estado lquidode manera sbita, aplastndose bruscamente lasburbujas) produciendo una estela de gas y un arranquede metal de la superficie en la que origina estefenmeno.

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