Minicentrales Turbinas Dimensionamiento Pelton 20121104 0747

Generación Generación Generación Generación HidroeléctricaHidroeléctrica

Docente: Jair VélezEstudios & Energía Ltda.

TURBINATURBINAEs el nombre genérico que se da a la mayoría de las

turbomáquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y este le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes.

Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación.

El término turbina suele aplicarse también, por ser el componente principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para la obtención de energía eléctrica.

TURBINAS TURBINAS –– GRAFICA CAUDAL Vs. ALTURAGRAFICA CAUDAL Vs. ALTURA

TURBINATURBINATurbinas Hidráulicas� Turbina Pelton, ésta es una turbina hidráulica de acción de

admisión parcial.

� Son aquellas cuyo fluido de trabajo no sufre un cambio dedensidad considerable a través de su paso por el rodete opor el estator; éstas son generalmente las turbinas de agua,que son las más comunes, pero igual se pueden modelarque son las más comunes, pero igual se pueden modelarcomo turbinas hidráulicas a los molinos de viento oaerogeneradores.

� Dentro de este género suele hablarse de:

� Turbinas de acción: Son aquellas en que el fluido no sufre ningún cambio de presión a través de su paso por el rodete.

� Turbinas de reacción: Son aquellas en que el fluido si sufre un cambio de presión considerable a través de su paso por el rodete.

TURBINATURBINA

Partes Turbina Hidráulica

◦ Distribuidor: Elemento estático.� Funciones:

� Acelerar el Flujo del agua al Transformar Total (turbinas de acción), o parcialmente (turbinas de (turbinas de acción), o parcialmente (turbinas de reacción) la energía potencial del agua en energía cinética.

� Dirigir el agua hacia el Rodete, siguiendo una dirección adecuada.

� Actuar como órgano regulador de Caudal.

Puede ser del tipo inyector (turbinas de acción) o radial, semi-axial y axial (turbinas de reacción)

TURBINATURBINA


◦ El Rodete:

� Consta de un disco provisto de un sistema de álabes, paletas o cucharas. álabes, paletas o cucharas.

� Transforma la energía hidráulica del salto en energía mecánica, mediante la aceleración y desviación, o por la simple desviación del Flujo de agua a su paso por los álabes.

TURBINATURBINA


◦ Tubo de Aspiración: � Común en las Turbinas de Reacción.

� Recupera la altura entre la salida del Rodete y el Nivel del canal de desagüe.Nivel del canal de desagüe.

◦ Carcasa:� Su función es cubrir y soportar a las partes de la

turbina.

� En las turbinas Francis y Kaplan tiene forma de espiral.

TURBINATURBINATurbina Pelton

• Inventada por Lester A. Pelton (EE.UU., 1829-1908) y patentada en 1880.

• Es una turbina de acción, de flujo tangencial y de admisión Parcial.

• Opera eficientemente en condiciones de grandes Saltos (cabeza) y bajos caudales.bajos caudales.

• Opera a presión atmosferica.

◦ Distribuidor:� Constituido por uno o varios inyector es, que pueden llegar a

seis.

� El inyector consta de una tobera de acción circular provista de una aguja de regulación que se mueve axialmente, variando la sección del Flujo.

� Se adiciona una placa deflectora para dejar sin acción del chorro al rodete. (operación rapida)

TURBINATURBINATurbina Pelton

◦ Distribuidor:� En las Turbinas de Microcentrales se puede prescindir de la

aguja y operar con una o más toberas, con caudal constante, manteniéndose en algunos casos la placa deflectora.

◦ Rodete:� Consta de un Disco provisto de una serie de cucharas o

cangilones montados en su periferia.

� Los cangilones pueden estar empernadas al disco, unidas por soldadura o fundidas en una sola pieza con el disco.

� Puede instalarse con el eje horizontal con 1 o 2 Inyectores, y con el eje vertical con 3 a 6 inyectores.

TURBINATURBINA

Partes Turbina Pelton

TURBINATURBINATurbina Turgo

• Inventada por Erick Crewdson (Gran Bretaña) y patentada en 1920.

• Turbina de acción, de flujo tangencial y de admisión Parcial.

◦ Distribuidor:� Consiste de un inyector del tipo Pelton que proyecta un � Consiste de un inyector del tipo Pelton que proyecta un

chorro de agua inclinado respecto al plano del Rodete, en un ángulo de 20º a 22,5º.

◦ Rodete:� Semejante a un medio rodete de Pelton, como si a éste se le

dividiera mediante un plano que pase por las aristas de la cucharas y sea perpendicular al eje.

� Por lo general, se le emplea en pequeñas centrales.

� Puede operar con más caudal que las Pelton. Rodete de menor Diametro y mayor velocidad.

TURBINATURBINATurbina Turgo

TURBINATURBINATurbina Michell-Banki

• Inventada por A.G. Michell (Australia) y y patentada en 1903.

• Turbina de acción, de flujo radial centrípeto-centrifugo, transversal, de doble paso de admisión parcial.

◦ Distribuidor:� Consiste Tobera de sección rectangular que abarca al rodete � Consiste Tobera de sección rectangular que abarca al rodete

en cierto ángulo de admisión parcial.

� Dotado de una paleta directriz para la regulación de Caudal.

◦ Rodete:� Tiene forma de Tambor o cilindro y está compuesta por un

par de discos, entre los cuales se fija periféricamente una cierta cantidad de álabes de perfil circular y simple curvatura.

� Puede trabajar dentro de grandes rangos de variación de caudal con sólo darle la longitud conveniente.

TURBINATURBINATurbina Michell-Banki◦ Rodete:

� La característica de esta turbina consiste en que un amplio chorro de agua de sección rectangular incide dos veces, cruzando el interior, sobre los álabes del rodete .

TURBINATURBINA

Turbina Francis

(Vista de Partes)(Vista de Partes)

TURBINATURBINATurbina Francis

• Inventada por Samuel Howd (EE.UU.) en 1838 y perfeccionada por James B. Francis hacia 1848.

• Turbina de reacción, de flujo mixto, centrípeto y de admisión total.

Distribuidor:� Consista de una serie de álabes de posición variable y de perfil � Consista de una serie de álabes de posición variable y de perfil

aerodinamico, dispuestos conformando conductos convergentes del tipo tobera. De este modo, el flujo de agua se acelera y orienta hacia el rodete bajo diferentes ángulos de inclinación y permite un regulación de caudal.

� Los álabes del distribuidor pueden ser operados manual o automáticamente mediante un regulador.

◦ Tubo de aspiración:� Su forma básica es la de un difusor. Puede ser del tipo recto o

del tipo acodado.

TURBINATURBINATurbina Francis◦ Tubo de aspiración:

� La adopción de uno u otro de estos tipos de dependerá de la llamada altura de aspiración, cuyo valor se calcula basándose en la teoría de la cavitación.

◦ Carcasa:� Cámara espiral que puede ser construida por fundición o

segmentos de plancha solida. Su función es dirigir el agua hacia segmentos de plancha solida. Su función es dirigir el agua hacia el distribuidor.

� En Turbinas pequeñas que operan con bajos salto se puede prescindir de la espiral, trabajando la turbina en la modalidad de cámara abierta o del tipo pozo.

� En las zonas de coincidencia con las Pelton presentan ventajas por sus dimensiones más pequeñas, debido a que presentan mayores secciones de flujo y son de admisión total y pueden operar a mayor velocidad de rotación por ser de reacción.

� Estas ventajas la hacen más económica.

TURBINATURBINATurbina Francis

TURBINATURBINATurbina Kaplan y de Hélice

• Desarrollada por Víctor Kaplan (Australia 1876-1934) y patentada en 1912.

• Turbina de reacción, de flujo axial, centrípeto y de admisión total.

• El rodete tiene álabes de perfil de ala de avión orientables mediante un mecanismo situado en el interior del cubo.

• Distribuidor:• Distribuidor:� Similar al de la turbina Francis.

� Consta de una carcasa-espiral de sección circular o rectangular y de un tubo de un tubo de aspiración del tipo recto o acotado, según el requerimiento de la altura de aspiración.

• Debido a los álabes del rotor orientables, puede operar con muy buena eficiencia dentro de un amplio rango de caudal.

• La turbina de hélice es una variable de la turbina Kaplan, pues posee un rodete con los álabes fijos.

TURBINATURBINATurbina Kaplan y de Hélice

TURBINATURBINATurbinas Axiales

• Utilizan un Rodete Kaplan con un Distribuidor Fink adaptado al flujo axial .

• Poseen una carcasa tronco-cónica de sección convergente en dirección del flujo.

• Se presentan en tres versiones:

Turbina Tubular:

• Desarrollada por Kuhne y patentada en 1930.

• Se caracteriza porque el accionamiento del Generador se hace mediante una extensión del eje hasta la sala de maquinas, lo cual constituye una dificultad por el alto costo de la obra civil.

• Se utiliza con éxito en turbinas de baja potencia, donde la extensión del eje es más corta.

TURBINATURBINATurbina Tubular:

Turbina Tubular de baja Potencia:


Turbina Tipo Bulbo:

• Esta turbina fue patentada por Hugenin en 19333 y también utiliza un rodete Kaplan.

• Su característica más notable es que el generador esta ubicado dentro del cubo, con lo cual se ahorra una gran extensión del eje de la turbina tubular.de la turbina tubular.

• Esta turbina ofrece un grupo más compacto y más barato (para grandes potencias), así como un menor riesgo de vibración en el eje.

Turbinas Bulbo con sifón


Turbina de Generador Periférico:

• Fue patentada por Leroy Harza (EE.UU.) en 1919.

• Reduce notablemente la distancia axial del grupo, ya que el rotor del generador va instalado en la periferia del Rodete, eliminándose el eje de transmisión, con ello se logra una notable reducción de los costos de la obra civil.los costos de la obra civil.

• Es usada en medianas y grandes centrales.

TURBINATURBINABombas que Operan como Turbina

• Al largo de los últimos años se ha desarrollado una orientación hacia el uso de las bombas rotodinámicas en las pequeñas centrales hidráulicas que operan como turbinas, mediante la inversión del sentido del flujo de y de la rotación.

• Debido a que las bombas carecen de un distribuidor, pueden Debido a que las bombas carecen de un distribuidor, pueden operar a plena carga; la regulación se realiza mediante disipación de energía, calentando agua o irradiando calor al ambiente, operación que es controlada por un regulador electrónico de carga

• Al parecer, la ventaja de usar bombas es la reducción del costo en comparación con el de las turbinas, ya que son fáciles de adquirir y reparar por ser producidas en serie; sin embargo, es necesario señalar que se requiere una adecuada selección. La eficiencia no es muy alta, por lo que uso es recomendable en bajas potencias.

TURBINATURBINATurbinas Térmicas

Son aquellas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidadconsiderable a través de su paso por la máquina. Estas se suelenclasificar en dos subconjuntos distintos debido a sus diferenciasfundamentales de diseño:

� Turbinas a Vapor: su fluido de trabajo puede sufrir un cambio de fasedurante su paso por el rodete; este es el caso de las turbinas adurante su paso por el rodete; este es el caso de las turbinas amercurio, que fueron populares en algún momento, y el de lasturbinas a vapor de agua, que son las más comunes.

� Turbinas a Gas: En este tipo de turbinas no se espera un cambio defase del fluido durante su paso por el rodete.

� También al hablar de turbinas térmicas, suele hablarse de lossiguientes subgrupos:

� Turbinas a acción: en este tipo de turbinas el salto entálpico ocurresólo en el estator, dándose la transferencia de energía sólo poracción del cambio de velocidad del fluido.

TURBINATURBINA� Turbinas a reacción: el salto entálpico se realiza tanto en el

rodete como en el estator, o posiblemente, sólo en rotor.

� Igual de común es clasificar las turbinas por la presiónexistente en ellas en relación a otras turbinas dispuestas enel mismo grupo:

� Turbinas de alta presión: son las más pequeñas de entre todaslas etapas y son las primeras por donde entra el fluido delas etapas y son las primeras por donde entra el fluido detrabajo a la turbina.

� Turbinas de media presión.

� Turbinas de baja presión: Son las últimas deentre todas las etapas, son las más largas

y ya no pueden ser más modeladaspor la descripción euleriana de lasturbomáquinas.

� Turbinas a reacción: el salto entálpico se realiza tanto en elrodete como en el estator, o posiblemente, sólo en rotor.

� Igual de común es clasificar las turbinas por la presiónexistente en ellas en relación a otras turbinas dispuestas enel mismo grupo:

� Turbinas de alta presión: son las más pequeñas de entre todaslas etapas y son las primeras por donde entra el fluido detrabajo a la turbina.

� Turbinas de media presión. Turbinas de media presión.

� Turbinas de baja presión: Son las últimas de entre todas lasetapas, son las más largas y ya no pueden ser más modeladaspor la descripción euleriana de las turbomáquinas.

DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DE LAS TURBINASDE LAS TURBINASTurbinas Pelton

• Las dimensiones principales de la turbina son las mostradas en la siguiente figura.

D

M

B

I

Ld

c


Velocidad del Chorro a la Salida del Inyector

• Tratándose de una turbina de acción donde todo el salto neto se convierte en energía cinética, la velocidad será:

• En estas relaciones, C está en m/s, es el coeficiente de velocidad que depende de la perdidas de inyector ∆Hi en metros, su valor varía entre 0,95 y 0,99.


Diámetro del Chorro

• Este valor se mide en la vena contracta:

• El Diámetro d esta dado en metros, H m, Q en y nj número de inyectores. Esta relación es válida para un coeficiente de velocidad promedio = 0,97.


Diámetro Pelton

• Este diámetro corresponde a la circunferencia media de las cucharas, tangente a la línea media del chorro:

• En esta expresión, D está expresada en metros, N en rpm y es valido para = 0,97 y una eficiencia total promedio de = 0,88. Los valores bajos del coeficiente se asumen para turbinas de alto Ns, y los altos para las de bajo Ns.


Diámetro Pelton:

• Los valores intermedios pueden interpolarse asumiendo una variación aproximadamente lineal.

• En las Turbinas la relación D/d es del orden de 4,0, lo cual le permite trabajar con mayores caudales y constituyen una de las ventajas respecto a la Pelton.


Velocidad especifica:

• Valida para = 0,97 y = 0,88.

• Número de Cucharas:

• Altura de montaje mínimo:

Donde d y H son expresadas en metros.


Dimensiones Básicas de la Cuchara

• Los valores se emplean cuando la máxima eficiencia se cuando la máxima eficiencia se da a cargas parciales y los valores altos cuando se desea que la máxima eficiencia ocurra a plena carga. M

B

I

Ld

c

DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DE LAS TURBINASDE LAS TURBINASTurbinas Michell-Banki


Velocidad del Chorro

• Dada la cercanía entre el inyector y el rodete, existe una pequeña sobrepresión despreciable en el intersticio comprendido bajo el arco de admisión dado el ángulo . Luego:arco de admisión dado el ángulo . Luego:

• El coeficiente tiene el mismo significado que en las turbinas Pelton y puede tomarse de alrededor de 0,95.


Espesor del Chorro

• Donde a esta en m, Ka es un coeficiente que depende del anguloDonde a esta en m, Ka es un coeficiente que depende del angulodel inyector y el ángulo de admisión . Para = 16º se puede tomar los siguientes valores:

• En el caso de usar paleta directriz central:


Diámetro externo e interno

• Los valores bajos del coeficiente corresponden a las turbinas rápidas (de rodete ancho), y los valores altos a las turbinas lentas (rodete angosto).

• Se recomienda escoger rodetes de 200, 300, 400 mm de diámetro.


Ancho de rodete

Ángulo del inyector

Número de álabes

• Varía entre 24 y 30 álabes según el tamaño del rodete.

DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DE LAS TURBINASDE LAS TURBINAS

Turbinas Francis

• En el caso de las turbinas Francis, el dimensionamiedimensionamiento es más laborioso. Sin embargo, puede estimarse las dimensiones generales de acuerdo a la siguiente figura

DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DIMENSIONAMIENTO PRIMILAR DE LAS TURBINASDE LAS TURBINASTurbina Francis

• Dimensiones básicas

• Nota: Para obtener las dimensiones reales, multiplicar los valores de la tabla por el diámetro del rodete D1e

CAVITACIÓNCAVITACIÓN• Fenómeno de formación de vapor que se produce cuando el

líquido fluye por regiones donde a causa de las altas velocidades de flujo, la presión estática absoluta es menor que la presión de vapor correspondiente a la temperatura del líquido. Si las burbujas alcanzan posteriormente zonas de mayor presión que la presión de vapor, entonces condensa violentamente, originando serios problemas hidráulicos y mecánicos en los aparatos y maquinas donde ocurre este fenómeno.donde ocurre este fenómeno.

• En las turbinas hidráulicas de reacción la cavitación suele ocurrir en las zonas de baja presión, como la parte convexa de los álabes y las partes laterales cercanas a la salida del rodete y al ingreso del tubo de aspiración. También puede ocurrir cavitación de tipo local, cuando el flujo encuentra alguna obstrucción, como podría ser una rugosidad de la superficie que produzca una distribución desigual de la velocidad y por lo tanto de la presión estática.

CAVITACIÓNCAVITACIÓN

• Los efectos de la cavitación se manifiestan en una variación del comportamiento de la turbina al disminuir la potencia, el caudal y la eficiencia, en la producción de ruidos y vibraciones y en la destrucción de la superficie de los álabes y zonas adyacentes a destrucción de la superficie de los álabes y zonas adyacentes a causa de la condensación violenta de las burbujas de vapor, que originan altas presiones localizadas de muy alta frecuencia. También se manifiestan por efectos de corrosión debido al oxigeno de aíre disuelto en el agua.

CAVITACIÓNCAVITACIÓN• La cavitación puede evitarse, para el caso de las turbinas de

reacción, si se cumple la relación:

• Hs altura de succión, m

Esta altura es la distancia entre el punto más alto del borde de salida del álabe y el nivel del agua del canal de desagüe.salida del álabe y el nivel del agua del canal de desagüe.

• Hat altura correspondiente a la presión atmosférica local, m

• coeficiente de cavitación de Thoma.

Este coeficiente se determina de forma experimental y se expresa como una función del tipo de turbina a través de la velocidad especifica.

• Hv altura de presión de vapor del agua, m

CAVITACIÓNCAVITACIÓN

Altura de Aspiración

Coeficiente de Cavitación de Thoma

TUBO DE SUCCIÓNTUBO DE SUCCIÓN• El tubo de succión se utiliza para un mejor uso de las turbinas

reactivas.

• En turbinas donde no existe el tubo de succión, la energía a la salida de la turbina equivale a:

Esta energía no se

Disposición sin tubo de succión

• Esta energía no se utiliza en la turbina y equivale a perdías elevadas, en especial en turbinas de baja caída, donde la energía cinética es igual al 50-90% de la energía total.

TUBO DE SUCCIÓNTUBO DE SUCCIÓN• Cuando existe un tubo de succión la energía al final de la

turbina es:

• Si se pune que la velocidad , es igual con o sin tubo difusor, entonces la

Disposición de una turbina de succión

difusor, entonces la diferencia de energías puede determinarse como el efecto energético del tubo de aspiración o reposición de energía.

TUBO DE SUCCIÓNTUBO DE SUCCIÓN

• De la ecuación anterior se deduce que el tubo de succión permite:

• Usar totalmente la energía correspondiente a la altura Hs del equipo sobre el nivel inferior (NI).

• Utilizar gran parte de la energía cinética saliente del tubo de succión ya que con el aumento de la sección, la velocidad es más pequeña que .

• Las turbinas de reacción, con tubo de aspiración que trabajan con energía de presión, utilizan una energía de más cinética, la cual inicialmente se transforma en presión. Para demostrarlo se utilizará Bernoulli considerando que no tiene pérdidas del Tubo.

TUBO DE SUCCIÓNTUBO DE SUCCIÓN• La presión en el eje equivale a:

• El valor negativo de la expresión indica que se forma en vacío, el cual se ilustra en la siguiente figura en el tubo de medida.

• El vacío esta conformado por • El vacío esta conformado por dos componentes:

• Un vacio estático.

• Un vacio dinámico, que se forma por la transformación hidrodinámica de la energía en el tubo

El vacío debajo del eje de la turbina crea una succión, aumentando la caída, la cual actúa sobre la turbina

TUBO DE SUCCIÓNTUBO DE SUCCIÓNConstrucción del tubo de succión:

• La mejor forma de construcción del tubo de succión es la de un cono vertical, pero su construcción exige una elevada profundidad de la casa de máquinas; por ello, para turbinas verticales se usan tubos difusores curvos. El tubo de aspiración consta de cono, rodilla y difusor.

• La rodilla es de construcción especial, ya que tiene diferentes • La rodilla es de construcción especial, ya que tiene diferentes secciones geométricas que permiten la transformación de una sección redonda del cono a una triangular de la sección del difusor.

• El parámetro más importante del tubo es su altura h; cuando mayor sea, mejores son las condiciones energéticas, pero aumenta las dimensiones de la casa de maquinas y consecuentemente su costo.

TUBO DE SUCCIÓNTUBO DE SUCCIÓNAltura máxima del tubo de succión

• La cavitación se asocia con el fenómeno de evaporar el agua por reducción de presión; si en condiciones normales el agua a una presión 1010 Gpa hierve por debajo de los 100ºC, con una presión de 33 Gpa hierve por debajo de los 25ºC, es decir con la temperatura normal del cauce. Por tal motivo, se llamara a Gpa, presión crítica Pcrit.Gpa, presión crítica Pcrit.

• Si la presión debajo de la turbina se acerca a la presión crítica, el caudal se evapora y se interrumpe el flujo de agua, generando inestabilidad entre el área de baja y alta presión.

• Las burbujas de vapor caen en la sección de alta presión e instantáneamente se condensan, desapareciendo, lo cual genera una onda de choque de alta presión. Estas ondas son seriadas y de elevada frecuencia, generan ruidos, vibraciones en la turbina y corroen la superficie metálica.


• En consecuencia, para evitar la cavitación se requiere que la presión a la salida de la turbina P2 sea mayor que la presión crítica, es decir:

• Donde:Donde:

• En valores absolutos, P2 es igual a :

• Al sustituir esta expresión en la anterior se encuentra que:


• Al considerar que el cuadrado de la velocidad es proporcional a la caída, en el coeficiente de cavitación se tiene que:

• Entonces:Entonces:

• Para evitar la cavitación, la expresión anterior adquiere la siguiente forma:

• Donde H es la caída neta:

Hs max es la altura máxima del tubo de succión.


• Dadas las siguientes consideraciones:

• Se obtiene que:

• Al sustituir se obtiene que:

• Así que:


• La expresión anterior es más exacta si se considera una corrección barométrica de presión atmosférica, de la siguiente forma:

• Donde Hb es la altura sobre el nivel del mar a nivel del eje de la • Donde Hb es la altura sobre el nivel del mar a nivel del eje de la turbina

• El coeficiente de cavitación de Thoma para turbinas Francis equivale a:

• Para turbinas hélice o de Kaplan:

• Donde es la velocidad especifica.

SELECCIÓN DE LA TURBINASELECCIÓN DE LA TURBINAPotencia de la turbina

• De acuerdo a este esquema PCH, la potencia generada se obtiene de las siguientes formulas :

SELECCIÓN DE LA TURBINASELECCIÓN DE LA TURBINAPotencia de la turbina

• Para determinar el salto neto se procede del siguiente modo:

SELECCIÓN DE LA TURBINASELECCIÓN DE LA TURBINA• En caso de no tener información directa de las eficiencias de las

turbinas o del generador, pueden usar los valores de las siguientes tablas para las eficiencias de la turbina y/o para las del grupo de generación.

SELECCIÓN DE LA TURBINASELECCIÓN DE LA TURBINA• Se puede realizar una selección rápida de la turbina para una PCH

utilizando el siguiente diagrama, en las que aparecen las diversas turbinas que se usan en la actualidad ubicadas por zonas de aplicación donde referidas al salto neto, caudal, potencia y una eficiencia promedio.

Selección rápida de la turbina

SELECCIÓN DE LA TURBINASELECCIÓN DE LA TURBINA

• El diseño y construcción de las turbinas requiere de la solución de una serie de problemas que no siempre pueden afrontarse matemáticamente y que deben resolverse más bien en forma experimental mediante la utilización de modelos .

Números específicos de revoluciones

experimental mediante la utilización de modelos .

• Los números específicos de revoluciones son los que mejor expresan la semejanza entre el modelo y un pronostico.


• A) Número especifico de revoluciones de caudal o número de Brauer (Nq).


• B) Número especifico de revoluciones de potencia o número de Camerer (Ns).Camerer (Ns).


• Comentarios:

• Se sabe que las turbinas Pelton operan eficientemente con bajos caudales y grandes saltos, entonces el valor de Nq o Ns será pequeño. Del mismo modo, las turbinas Kaplan operan bien con caudales altos y saltos pequeños, entonces el valor de Nq o Ns será alto


el valor de Nq o Ns será alto

SELECCIÓN DE LA TURBINASELECCIÓN DE LA TURBINA• Comentarios:

• En el caso de turbinas Pelton de varios chorros o de Francis de doble descarga, existen situaciones donde, por ejemplo, por razones de facilidad de reparación, mantenimiento, menor tamaño de la turbina o mayor velocidad de giro, es conveniente elegir una turbina Pelton en lugar de una Francis optando así por dividir el caudal en chorros


Francis optando así por dividir el caudal en chorros parciales. En forma similar, existen turbinas Francis de rodete de doble descarga o salida.

• Para el caso de estas turbinas, con i número de chorros (1 a 6 para las Pelton o hasta 2 canales de descarga para la Francis) los números específicos serían:


• Comentarios:

• Cuando aumentan las subdivisiones del caudal, la turbina aumenta de velocidad, con lo cual se reduce su tamaño y al mismo tiempo se puede escoger un generador de mayor velocidad y reducir así el costo del grupo. Si aclaramos esto


velocidad y reducir así el costo del grupo. Si aclaramos esto tomando una turbina Pelton, como ejemplo, veremos que si se usa un solo chorro de gran caudal, las chucharas serán muy grandes y el rodete también rotará a baja velocidad, en cambio si se divide en chorros parciales de menor diámetro, las cucharas serán más pequeñas, reduciéndose así el tamaño del rodete alcanzándose mayor velocidad de rotación.

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