TURBINAS HIDRÁULICAS

  Las turbinas hidráulicas funcionan según los mismos principios que las turbomáquinas para gases, y las hay también radiales (centrífugas y centrípetas), mixtas, axiales y de chorro. El tipo de turbina a utilizar depende de la aplicación y de la velocidad específica. Por ser turbomáquinas siguen la misma clasificación de estas, y pertenecen, obviamente, al subgrupo de las turbomáquinas hidráulicas y al subgrupo de las turbomáquinas motoras.

Las máquinas hidráulicas son máquinas de fluido incompresible, o que se comporta como tal, es decir fluidos cuya densidad en el interior de la máquina no sufre variaciones importantes. Convencionalmente se especifica para los gases un límite de 100 mbar para el cambio de presión; de modo que si éste es inferior, la máquina puede considerarse hidráulica.

• En los motores hidráulicos, la energía del fluido que atraviesa la máquina disminuye, obteniéndose energía mecánica.

• En el caso de generadores hidráulicos, el proceso es el inverso, de modo que el fluido incrementa su energía al atravesar la máquina.

En la tabla siguiente se recoge la clasificación de las máquinas hidráulicas (l=líquido, g=gas).

Máquinas hidráulicas

Motoras	Volumétricas	Alternativas- Bombas de émbolo 1
		Rotativas- Bombas rotoestáticas 1
	Turbomáquinas	Turbinas hidráulicas (l) Aerogeneradores (g)
Generadoras	Volumétricas	Alternativas- Bombas de émbolo
		Rotativas- Bombas rotoestáticas
	Turbomáquinas	Bombas rotodinámicas (l) Ventiladores (g)

 Las turbinas se pueden clasificar de varias maneras estas son:

1.      Según la dirección en que entra el agua:

        Turbinas axiales: el agua entra en el rodete en la dirección del eje.

        Turbinas radiales: el agua entra en sentido radial, no obstante el agua puede salir en cualquier dirección.

2.      De acuerdo al modo de obrar del agua:

        Turbinas de chorro o de acción simple o directa.

        Turbinas de sobrepresión o de reacción.

3.      Según la dirección del eje:

        Horizontales.

        Verticales.

  Hay otras clasificaciones, según las condiciones de construcción, no obstante la clasificación más importante es la que las separa de acuerdo al modo de obrar el agua, estas son de reacción o de chorro.

 Aunque hay muchas turbinas que entran en estas clasificaciones las más importantes son las turbinas Pelton, Francis y Kaplan.

 Una caída alta (entre 800 a 2000 pies) requiere una turbina para alta presión, de impulso o tipo Pelton. Si la caída es intermedia (entre 200 y 800 pies), entonces se escoge una turbina de reacción tipo Francis. Para caídas bajas (menores de 200 pies) se utiliza un tipo de turbina de reacción tipo Kaplan. En la turbina Pelton, el agua tiene una presión muy alta. La válvula de aguja, que se usa para controlar el flujo de agua, deja pasar un chorro de agua que choca con los álabes de la turbina transfiriéndole su energía y haciendo girar la turbina. Esta, a su vez, hace girar un generador que está acoplado al eje de la turbina para producir energía eléctrica, como medida de seguridad se usa una válvula esférica.

Ø  Se denominan máquinas motoras a aquellas que transforman la energía del fluido en movimiento de las máquinas; motores hidráulicos.

Ø  Se llaman máquinas generadoras a aquellas en las que la energía mecánica se transforma en hidráulica: bombas y ventiladores.

Ø  Las turbinas hidráulicas o eólicas son las turbomáquinas que transforman la energía hidráulica en mecánica. Reciben agua o aire con una gran cantidad de movimiento y hacen que disminuya, para así generar una fuerza propulsora y con ella un par motor. Este par es el que hace girar al generador, mediante el cual se produce la energía eléctrica.

Ø  Se denomina motor hidráulico a la máquina que transforma la energía hidráulica, obtenida previamente mediante una bomba hidráulica, en energía mecánica empleándose ésta en realizar directamente un trabajo. Se trata de máquinas de desplazamiento positivo. Se utilizan fundamentalmente en los circuitos oleo hidráulicos.

Ø  Turbina hidráulica se puede definir también como aquella máquina que transforma la energía hidráulica aportada por un fluido incompresible (agua) en energía mecánica, mediante la variación del momento de la cantidad de movimiento, en resumen es una turbomáquina hidráulica motora.

El elemento fundamental de la turbina es el impulsor llamado rodete o rueda, es el único elemento giratorio, y es donde se verifica la transformación de energía hidráulica en mecánica.

Además del rodete constan de una serie de elementos, situados aguas arriba del rodete, que tienen la misión de introducir el agua con la dirección y condiciones precisas.

A su salida se encuentran otros órganos que tienen el objetivo de evacuar convenientemente el agua hacia el canal de desagüe.

Existen en la actualidad dos grandes tipos de turbinas hidráulicas, las de acción y las de reacción; al primer grupo pertenece la turbina Pelton y al segundo la francis y sus derivadas: hélice, kaplan, bulbo, deriaz y straflo.

   Entre las distintas formas de cada género las diferencias sólo pueden ser de tamaño, ángulo de los àlabes o cangilones, o de otras partes de la turbomáquina distinta al rodete. Los tipos más importantes son:

• Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua pequeños y con grandes caudales.(Turbina de reacción)
• Turbina Hélice: son exactamente iguales a las turbinas kaplan, pero a diferencia de estas, no son capaces de variar el ángulo de sus palas.
• Turbina Pelton: Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente de la evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o palas se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequeños.(Turbina de acción)
• Turbina Francis: Son turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen algunos diseños complejos que son capaces de variar el ángulo de sus álabes durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios.