LA TURBINA HIDRAÚLICA

 1. ¿QUÉ ES UNA TURBINA HIDRAÚLICA?

Turbina eléctrica moderna

Una turbina hidraúlica es una máquina que aprovecha el fluido que pasa a través de ella produciendo un movimiento de rotación que bajo un eje permite el movimiento directo a un generador eléctrico que transforma la energía mecánica en una eléctrica, considerándose a sí misma como el corazón de toda planta eléctrica o central hidráulica. En palabras más simples, una turbina hidráulica es una máquina capaz de transformar la energía del agua u otro fluido (que es energía cinética), en energía mecánica de rotación.

Esta energía puede suceder por la caída de agua o haciendo uso de la misma corriente. Los ciclos son relativamente cortos ya que el primer paso es obtener la energía del agua, luego pasa por la turbina eléctrica que la transforma y finalmente esta se convierte en energía de rotación.

Las turbinas generalmente se encuentran acopladas a centrales hidráulicas, este último a girar produce energía eléctrica con un rendimiento de hasta el 90%. Las turbinas hidráulicas pueden cambiar su estilo de funcionamiento dependiendo del uso que se le adjudique; no obstante, estas son usadas en su gran mayoría para el aprovechamiento de los causes ubicados en lagos y siendo consumidos de manera muy controlada.

2. PROCESO

• La energía del agua puede ser por la caída en un salto de agua o por la propia corriente de agua.
• Normalmente esta energía de rotación se utiliza para transformarla en energía eléctrica mediante el acoplamiento de la turbina a un generador en las centrales hidroeléctricas.
• La caída del agua y/o el paso del agua por ella hace girar la turbina y el eje de la turbina, que está acoplado al generador, hace que este último gire produciendo energía eléctrica.

3. PARTES

Las turbinas hidroeléctricas están compuestas de varias partes que le permiten un rápido movimiento de energía, estas partes son:

- Rotor: elemento básico que se compone de un disco con sistemas de paletas o cucharas que se encuentran animados por un grado especifico de velocidad anular, la mayor función de la turbina que es transformar la energía en otra es realizada por este mismo rodete ya sea por aceleración o desviación del flujo liquido al pasar por las paletas.

- Distribuidor: Es una pieza de la turbina que no se mueve ni tiene trabajo mecánico, su función es como su nombre lo indicia, distribuir el agua hacia el rotor y actuar como regulador de flujo de caudal.

- Tubo de aspiración: Componente que puede ser fácilmente encontrado en las turbinas de reacción, este se instala después del rotor y es el encargado de rescatar la altura que hay entre la salida del rotor y el nivel de canal de desagüe. Este a su vez recupera parte de la energía cinética que esta perteneciente a la velocidad residual del flujo de salida del rotor.

- Carcasa: parte o coraza de todo el mecanismo encarada de soportar e incluso cubrir todas las partes de la turbina.

4. TIPOS DE TURBINAS

Hay tres tipos principales de turbina, dependiendo del caudal de agua y de la diferencia de altura son la turbina Francis, la turbina Pelton y la turbina Kaplan.

➔ TURBINA FRANCIS

La turbina Francis fue desarrollada en 1848 por el ingeniero angloamericano James B. Francis y es el tipo de turbina hidráulica más utilizado. Es una turbina de flujo centrípeto en la que el agua llega al rotor a través de un conducto en espiral; después, un rodillo en la parte fija dirige el caudal para invertir las palas del rotor. Se utiliza para saltos de altura media (de 10 a 300/400 metros) y caudales de agua de 2 a 100 metros cúbicos por segundo.

➔ TURBINA PELTON

La turbina Pelton fue introducida en 1879 por el carpintero e inventor americano Lester Allan Pelton. Su principio de funcionamiento refleja el de la clásica noria con paletas de los antiguos molinos de agua, reelaborada para aumentar su eficiencia: el agua se transporta a la tubería forzada, que cuenta con una boquilla en el extremo, una obturación que aumenta la velocidad del agua. El chorro de agua que sale de la boquilla golpea las palas del rotor, que tienen forma de cuchara. La turbina Pelton se utiliza para grandes saltos (entre 300 y 1400 metros) y caudales de menos de 50 metros cúbicos por segundo, con el fin de obtener mayores velocidades.

➔  TURBINA KAPLAN

La turbina Kaplan, que vio la luz en 1913 gracias al profesor austriaco Viktor Kaplan, sigue el principio de las hélices de un barco. La turbina Kaplan es una turbina de tipo axial en la que el caudal de agua hace que los álabes de la hélice giren hacia adentro y hacia afuera en dirección axial con respecto al eje de rotación de la hélice. Gracias a la posibilidad de ajustar el ángulo de incidencia de las palas, tiene la ventaja de proporcionar un excelente rendimiento con pequeños saltos, pero también con grandes variaciones en el caudal (desde 200 metros cúbicos por segundo para subir).