Turbina Pelton

1. Turbina Pelton Alan Alejandro Terrones Juárez 12300949Evelyn Aimé Morales Cruz 12300812Antonio de Jesús Gutiérrez Moreno 12300714Javier Yoleiztlaman Bobadilla González 11300124 Miguel Angel Montenegro Figueroa 12300808Grado: 4° Grupo: E2 Turno: MatutinoFecha de exposición: 28/Mayo/2014

2. Introducción: En esta exposición vamos a visualizar los conceptos más importantes sobre la turbina Pelton, así como su estructura interna y externa, funcionamiento y usos que tiene. También observaremos sus antecedentes y algunas transformaciones que ha tenido la turbina Pelton a lo largo del tiempo.

3. Antecedentes: La turbina Pelton debe su nombre al ingeniero norteamericano Lester Allen Pelton (1829-1908), quien en busca de oro en California concibió la idea de una rueda con cucharas periféricas que aprovecharan la energía cinética del agua que venía de una tubería y actuaba tangencialmente sobre la rueda.

4. Antecedentes: Por fin en 1880 patentó una turbina con palas periféricas de muy particular diseño, de tal manera que el chorro proveniente de la tubería golpea el centro de cada pala o cuchara con el fin de aprovechar al máximo el empuje del agua. Esquema básico de una turbina Pelton.

5. Antecedentes: En 1883 lo presentó a un concurso organizado por la Idaho Mining Company de Grass Valley donde la turbina Pelton demostró ser sensiblemente más eficaz que cualquier otro modelo, y desde entonces se convirtió en la más empleada en la industria minera, y posteriormente en las centrales hidroeléctricas.

6. Desarrollo: Las turbinas Pelton son turbinas de chorro libre que se acomodan a la utilización de saltos de agua con mucho desnivel y caudales relativamente pequeños, con márgenes de empleo entre 60 y 1500 metros, consiguiéndose rendimientos máximos del orden del 90%. A las cucharas o palas que mencionamos se les nombran álabes o cazoletas.

7. Desarrollo: El funcionamiento de la turbina Pelton puede ser explicado de la siguiente manera: El agua pasa del conducto de presión a un inyector o chiflón (o a dos o más de ellos) en la circunferencia de la rueda. Se produce un chorro a alta velocidad que incide sobre los álabes montados en la rueda. El divisor en medio de cada álabe obliga la desviación de la mitad del chorro a cada lado.

8. Desarrollo: Ya que cada mitad del chorro causa la misma reacción axial sobre la rueda en sentidos contrarios se anula la fuerza dinámica axial. El rotor puede estar montado en el plano horizontal o vertical con el primer montaje, generalmente se usan ruedas pesadas en plantas de gran potencia. El control del gasto es mediante una aguja que cambia el área del orificio cuando se desplaza axialmente dentro del inyector.

9. Desarrollo: El diseño de la aguja es tal que minimiza la resistencia hidráulica y las pérdidas son pequeñas. La entrada de la turbina es la entrada del inyector. El nivel de salida de la turbina es el punto de tangencia del centro del chorro con la rueda.

10. Desarrollo: Podemos decir que la turbina Pelton es una turbina de acción porque el agua sólo transmite su energía cinética a la rueda debido a que no hay cambios de presión entre el punto de incidencia y salida del agua del álabe. Entonces, el grado de reacción definido en términos de los cambios de presión es precisamente igual a cero.

11. Desarrollo: Componentes de la turbina Pelton: Cazoletas: El elemento constructivo más importante es la cazoleta en forma de doble cuchara, que recibe el chorro exactamente en su arista media donde se divide en dos, circulando por su cavidad y recorriendo hasta la salida casi un ángulo de 180º.

12. Desarrollo: Inyector: Es el regulador del caudal del chorro; consta de una válvula de aguja cuya carrera determina el grado de apertura del mismo; para poder asegurar el cierre, el diámetro máximo de la aguja tiene que ser superior al de salida del chorro cuyo diámetro se mide en la sección contraída, situada abajo de la salida del inyector y en donde se puede considerar la presión exterior igual a la atmosférica.

13. Desarrollo: Deflector: Se encuentra dentro del inyector, se introduce en medio del chorro, dividiéndolo y desviando una parte del mismo, de forma que en vez de dirigirse contra las cazoletas, salen lateralmente sin producir ningún efecto útil.

14. Desarrollo: La Cámara De Distribución: Es la prolongación de la tubería forzada, acoplada a ésta por una brida de unión entre la tubería forzada y la cámara de distribución se localiza la válvula de entrada a la turbina, también es conocida como cámara de inyectores. Tiene como misión fundamental conducir el agua hasta el inyector Igualmente sirve de soporte a los demás mecanismos que integran el distribuidor.

15. Desarrollo: Aguja: Constituye un vástago situado concéntricamente en el interior del cuerpo de la tobera con movimiento de desplazamiento longitudinal en dos sentidos. Equipo regulador de velocidad: Está constituido por un conjunto de dispositivos a base de servomecanismos, cuya función es mantener constante la velocidad rotación.

16. Desarrollo: Rotor: Es la pieza clave donde se transforma la energía hidráulica del agua en energía mecánica. Consta de los siguientes elementos: Rueda motriz : Está unida rígidamente al eje por medio de chavetas y anclajes adecuados. Su periferia está mecanizada apropiadamente para ser soporte de las cazoletas. Cazoletas: Están diseñados para recibir el empuje directo del chorro de agua.

17. Desarrollo: Carcasa: Es la envoltura metálica que cubre los inyectores, el rotor y los otros elementos mecánicos de la turbina su principal objetivo es evitar que el agua salpique al exterior. Sistema de frenado: El agua, proyectada a gran velocidad sobre la zona convexa de las cazoletas, favorece el rápido frenado del rodete, cuando las circunstancias lo exigen.

18. Desarrollo: Cámara de descarga: Es la zona por donde cae el agua libremente hacia el desagüe, después de haber movido el rotor para evitar deterioros por la acción de los chorros de agua, y especialmente de los originados por la intervención del deflector, la cámara de descarga suele disponer de un colchón de agua de 2 a 3 m de espesor y blindajes o placas situadas adecuadamente.

19. Desarrollo: Eje: Esta rígidamente unido al rotor y situado adecuadamente sobre cojinetes debidamente lubricados, transmite el movimiento de rotación al eje del generador, el número de cojinetes instalados así como su función, radial o radial-axial, depende de las características del grupo turbina-generador.

20. Desarrollo:

21. Conclusiones La turbina Pelton es la turbina más eficiente que actualmente se utiliza en la industria, debido a su diseño, sus componentes y sobre todo a la gran generación de energía que tiene, además este tipo de turbina es el que nos proporciona la energía eléctrica en todas las ciudades, ya que también las plantas hidroeléctricas reconocen su eficiencia y funcionalidad sobre las demás turbinas.

22. Referencias bibliográficas Golden, F.M., De la Vega, L.B y Terrones G.(1989). Termofluidos, turbomáquinas y máquinas térmicas. D.F, México: Continental Turbina Pelton, Lycos Inc., Fecha del documento 2014. Recuperado el 5 de Abril del 2014. URL:http://members.tripod.com/mqhd_ita.mx/u3.htm

23. Referencias bibliográficas Turbina Pelton, (S.A), Fecha del documento 1999. Recuperado el 5 de Abril del 2014. URL: http://www.pttrenenergy.upc.edu/index2.php?option=com_docman&task=doc_view&gid=233&Itemid=35