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Turbinas hidráulicas: cómo funcionan

Turbinas hidráulicas: cómo funcionan



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Turbinas hidraulicas, transforman energía en energía. Energía potencial o cinética de un fluido, en mecánica y luego, si se desea, eléctrica, si así lo necesitamos. Estos son dispositivos mecánicos con un bastante alto rendimiento, estimados en promedio por encima del 90%, por lo que son muy apreciados, aunque su instalación no siempre es muy “ágil”: requiere muchas infraestructuras.

los turbinas hidráulicas generalmente consisten en un órgano fijo, el distribuidor, y desde un móvil: el impulso. El distribuidor da la dirección al flujo que luego llega al impulsor, ajustándolo también y transformando la energía de presión del flujo en energía cinética. Cuando esta transformación ocurre completamente en el distribuidor, el turbinas hidráulicas se dicen a la acción, de lo contrario podemos hablar de turbinas de reacción hidráulicas. Pasando del distribuidor al impulsor, donde asistimos a la transformación de la energía potencial y / o cinética del agua -la que llega según el tipo- en energía mecánica cedida en el eje del motor.

El antepasado de turbinas eléctricas es la rueda hidráulica muy utilizada desde el siglo XVII y basada casi exclusivamente en la explotación de energía potencial. No podía proporcionar grandes poderes, por lo que no se horrorizó de inmediato. Fue mejor cuando pasamos con el turbinas de agua modernas a la explotación de la energía cinética.

Hacia el siglo XIX, por tanto, Turbinas hidráulicas tipo Pelton, sin embargo, con el inconveniente de los lavabos artificiales bastante costosos debido a la necesidad de diferencias de altura de incluso cientos de metros. Poco a poco nos hemos ido acercando a las turbinas hidráulicas con menos exigencias y también aptas para alturas de pocos metros (2-3), Kaplan, que parecen hélices intubadas. Archivado en los museos ruedas de agua, o casi, hoy Pelton, Francis y Kaplan son las turbinas hidráulicas más utilizadas para la producción de electricidad.

El principio de funcionamiento en general es el aprovechamiento de la caída de un fluido y por tanto está ligado a la altura a la que se coloca el tanque aguas arriba, en comparación con el tanque aguas abajo, ambos forman parte del turbinas hidráulicas y suelen estar a presión atmosférica.

Turbinas hidráulicas Pelton

los turbinas hidráulicas de este tipo son acción y están equipados con una o más boquillas que transforman totalmente la presión del agua en energía cinética. Los encontramos habitualmente con saltos de 50 a 1300 metros. Cada boquilla de estos dispositivos crea un chorro con un caudal regulado por una válvula de aguja, luego hay una placa deflectora que desvía el flujo de las palas para evitar problemas en caso de una desconexión repentina de la carga.

Un inconveniente del Turbinas de agua Pelton Es el hecho de que pueden procesar un volumen limitado de agua, debido al riesgo de interferencia entre los flujos individuales provenientes de dos boquillas una al lado de la otra. Sin embargo, los encontramos tanto en eje vertical como horizontal, tanto en plantas de gran tamaño como para plantas microhidroeléctricas.

Turbinas hidráulicas Turgo

Se trata turbinas hidráulicas de acción también en este caso pero los saltos en los que pueden trabajar son muy distintos: estamos entre 15 y 300 metros. En comparación con el Pelton, este tipo proporciona palas con diferente forma y disposición, de modo que un chorro golpea varias palas simultáneamente. Gracias a este expediente, la turbinas hidráulicas Turgo no tienen limitaciones particulares en cuanto al volumen de agua.

Tal como están diseñados, no prevén la presencia de un multiplicador con la consiguiente reducción de costes y un aumento de la fiabilidad. Extendido en Europa, el Turbinas hidráulicas Turgo no son muy populares en Italia, al menos no todavía, en general se recomiendan en situaciones con fuertes variaciones en los caudales o en aguas turbias.

Turbinas hidráulicas Kaplan

Aquí están algunas turbinas de reacción hidráulicas, a diferencia de los anteriores, y también con flujo axial, también perfecto para saltos bajos, de 2 a 20 metros. Las palas de las ruedas son siempre regulables, mientras que las del distribuidor pueden ser fijas o regulables, por lo que existen dos tipos diferentes de estas turbinas hidráulicas. El de doble ajuste, el Kaplan real, es el que tiene todas las palas ajustables mientras que si solo las palas de las ruedas son ajustables tenemos un semi-Kaplan, o ajuste simple.

La potencia máxima alcanzada hoy por Turbinas de agua Kaplan es de unos 200.000 kW. A partir de este "modelo" derivar el turbinas hidráulicas sumergirse en agua en plantas que explotan el movimiento de las mareas: se llamanbulbo y tener el generador y el multiplicador convenientemente contenidos en una caja impermeable.

Turbinas hidráulicas Francis

Seguimos entre los turbinas hidráulicas de reacción de flujo radial, pero los Francis tienen a la fuerza el distribuidor con palas ajustables y el impulsor con palas fijas y son muy utilizados para saltos entre 10 y 350 metros. También está el modelo "Francis speedy", nuevamente con flujo radial pero escape axial. La peculiaridad es que el agua pasa del distribuidor al impulsor sin entrar en contacto con la atmósfera en ningún momento pero no se turbinas hidráulicas con muchas ventajas sobre los demás, los encontramos casi solo en estaciones de bombeo.

Micro turbinas hidroeléctricas

Se trata turbinas hidráulicas que entran completamente en la categoría "micro hidroeléctricaPor tanto de centrales hidroeléctricas con potencia eléctrica no superior a 100 kW, con impacto ambiental limitado.
En esta escala de acción los más utilizados son sin duda los Pelton, además de los denominados Banki, y obviamente son ideales para caudales de agua limitados.

Encontramos estos micro plantas ambos utilizados con agua corriente y dentro de acueductos, las condiciones para su funcionamiento son dos e imprescindibles. Debe haber un salto de agua suficiente, aunque sea de unos pocos metros, y un caudal de agua, bastante constante y no estacional, incluso solo 0,5 litros por segundo están bien.

En cuanto a las aplicaciones concretas de microturbinas hidroeléctricas, miramos tanto plantas conectadas a red como aisladas, sin preferencias de ningún tipo. Sin embargo, no puedo dejar de mencionar que estos especiales están en el primer contexto. turbinas hidráulicas pueden aprovechar los incentivos dedicados a las fuentes renovables además de ser una oportunidad para realizar el intercambio en el acto.

los microturbinas tienen sus ventajas, por tanto, y también son ideales para cubrir las necesidades eléctricas de edificios sin conexión a la red, si evidentemente hay suficiente disponibilidad de agua. Ejemplos Pequeñas comunidades aisladas, fincas, refugios de montaña y agroturismos.

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