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Turbina Pelton, partes, características y funcionamiento

Turbina Pelton, partes, características y funcionamiento

Una turbina Pelton es una turbina hidráulica de impulso utilizada en centrales hidroeléctricas con gran altura vertical.

Fue inventada por Lester Allan Pelton en la década de 1870 y mejorada significativamente por otros inventores más allá de finales de la década de 1800.

La turbina Pelton es un desarrollo adicional de la rueda de agua tradicional. El objetivo de esta turbina es la transformación de la energía hidráulica en el impulso de uno o más chorros de agua a una velocidad muy alta a energía mecánica.

Una turbina Pelton tiene una eficiencia del 92% de aprovechamiento de la energía hidráulica.

¿Cómo funciona una turbina Pelton?

La turbina Pelton generalmente se instala en una central hidráulica y se conecta a un tubo de presión desde una presa de gran altura. 

El agua entra en una o más boquillas provocando una aceleración violenta en el flujo de agua. En este momento, el chorro de agua golpea varias palas en forma de cuenco provocando la rotación de la turbina y del eje.

El eje de la turbina está conectado a un generador que produce energía eléctrica.

En los tipos anteriores de turbinas, el agua todavía tenía una velocidad alta cuando abandonaba la rueda, por lo que gran parte de la energía cinética del agua no se utilizaba por completo.

Pelton diseñó las palas para que el chorro de agua gire casi 180° después de dejar las palas. El agua sale de la rueda de la turbina a muy baja velocidad. 

Partes de la turbina Pelton

Los componentes principales de la turbina Pelton consisten en:

  • Una tubería llamada galería de presión para transportar el agua a la turbina desde grandes alturas.

  • Disposición de regulación de flujo y boquilla para acelerar la velocidad del flujo de entrada.

  • Rotor y palas son los encargados de convertir la fuerza del agua en energía mecánica.

  • La carcasa es donde se aloja el rotor. Está llena de aire con presión atmosférica.

  • El chorro de frenado se utiliza para detener la rueda en marcha cuando no está funcionando. Esta situación surge cuando la entrada de la boquilla se cierra con la ayuda de una lanza y luego se detiene el chorro de agua en los cubos.

El rotor

La rueda del rotor se puede montar en un eje vertical o un eje horizontal y está equipado con uno o más cojinetes. Normalmente, los ejes horizontales se usan para turbinas hidráulicas con uno o dos chorros de agua, mientras que uno selecciona el eje vertical si hay más chorros de agua.

La boquilla o las boquillas en la turbina Pelton se montan de manera que el chorro de agua golpee las palas más externas en el impulsor en ángulos rectos.

Las palas

Las palas están montadas en forma de tazones de manera que el chorro de agua toque cada pala durante un instante. Debido a que el agua tiene una cierta velocidad después de que haya salido de los recipientes, desaparece rápidamente del impulsor. De esta forma, los recipientes están vacíos de agua cuando llegan al siguiente chorro de agua.

Las palas son dobles en la forma en que en el medio de cada pala hay un elemento que corta el chorro de agua. Cada una de las dos mitades del recipiente desvía la mitad del chorro de agua. El agua, al tener que seguir el contorno de los recipientes, el agua hace una "vuelta en U". Cada mitad del chorro de agua escindido pasa virtualmente una curva de 180 ° antes de abandonar el borde exterior del recipiente.

Esta división equilibra las fuerzas de carga lateral en la rueda y el eje. El hecho de que el agua haga una "vuelta en U" es un requisito previo para la mejor utilización posible del impulso del chorro de agua.

Una pequeña parte de la energía cinética original en el flujo de agua permanece en el agua después de que la rueda haya girado al siguiente tazón. Esto es necesario para que el agua salga rápidamente del impulsor y evitar la colisión entre el agua y la parte posterior de los tazones.

¿Para qué se utiliza la turbina Pelton?

La turbina Pelton es el tipo de turbina preferido para el uso de cascadas con importantes saltos hidráulicos con pequeñas cantidades de agua.

A menudo, las turbinas utilizadas en pequeñas centrales eléctricas, plantas de energía de minihidráulica y centrales hidroeléctricas son turbinas Pelton.

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Fecha publicación: 5 de diciembre de 2018
Última revisión: 11 de junio de 2021