Turbina Pelton
De WikiLingua.net
Una turbina Pelton és un dels tipus més eficients de turbina hidràulica. És una turbomáquina motora, de fluix trasversal, admissió parcial i d'acció. Consisteix en una roda (rodete o rotor) dotada de culleres en la seva perifèria, les quals estan especialment realitzades per a convertir l'energia d'un doll d'aigua que incideix sobre les culleres.
Les turbinas Pelton estan dissenyades per a explotar grans salts hidràulics de baix cabal. Les centrals hidroeléctricas dotades d'aquest tipus de turbina expliquen, la majoria de les vegades, amb una llarga canonada cridada galeria de pressió per a transportar al fluït des de grans altures, de vegades de fins a més de dues mil metres. Al final de la galeria de pressió se subministra l'aigua a la turbina per mitjà d'una o diverses vàlvules d'agulla, també cridades inyectores, els quals tenen forma de tobera per a augmentar la velocitat del fluix que incideix sobre les culleres.
Taula de continguts |
[editar] Funcionament
La tobera o inyector llança directament el doll d'aigua contra la sèrie de taujanes en forma de cullera muntades al voltant de la vora d'una roda, el doble de la distància entre l'eix de la roda i el centre del doll d'aigua es denomina diàmetre Pelton. L'aigua acciona sobre les culleres intercanviant energia amb la roda en virtut del seu canvi de quantitat de moviment, que és gairebé de 108°. Observi's en la figura annexa un tall d'una pala en el diàmetre Pelton; el doll d'aigua impacta sobre la cullera en el mig, és dividit en dos, els quals surten de la pala en sentit gairebé oposat al que van entrar, però mai pot sortir el doll d'aigua en adreça de 180° ja que si fos així el doll copejaria a la pala successiva i hi hagués un efecte frenante. La secció d'entrada del fluït a la cullera es denomina 1, així com 2 a la secció de sortida.
L'estudi analítico de la interacció aigua-pala pot ser summament complicat a causa del desplaçament relatiu entre la pala i el doll d'aigua. D'altra banda se simplifica l'estudi de les turbinas Pelton a la secció cilíndrica del diàmetre Pelton.
Així l'energia convertida per unitat de massa d'aigua està donada per la llei d'Euler de les turbomáquinas:
- L = o1co1 − o2co2
On:
- L és l'energia específica convertida.
- o1 i o2 és la velocitat tangencial de la cullera en els punts on l'aigua arriba i surt de la mateixa respectivament.
- co1 i co2 són, respectivament, les projeccions de la velocitat absoluta del fluït sobre la velocitat tangencial de la cullera en els punts d'arribada i sortida de la mateixa.
Com la velocitat tangencial de rotació de la roda Pelton és la missa en tots els punts del diàmetre pelton (recordi's la fórmula de la velocitat angular o = ωr) les velocitats o1 i o2 són iguals. Llavors la fórmula d'Euler es pot simplificar:
- L = o(co1 − co2)
La turbina Pelton és un tipus de turbina d'impuls, i és la més eficient en aplicacions on s'explica amb un gran desnivell d'aigua.
Atès que l'aigua no és un fluït compresible, gairebé tota l'energia disponible s'extreu en la primera etapa de la turbina. Per tant, la turbina Pelton té una sola roda, al contrari que les turbinas que operen amb fluïts compresibles.
[editar] Història
Lester Allan Pelton, carpintero i montador d'eixos i poleas, va inventar la turbina Pelton en 1879, mentre treballava a Califòrnia. Va obtenir la seva primera palesa en 1880.
Una història diu que Pelton va inventar la seva roda quan es va fixar en com l'aigua esquitxava fora de les valleges nasals d'una vaca mentre aquesta bevia d'un doll d'aigua.
[editar] Aplicacions
Existeixen turbinas Pelton de totes les grandàries. Hi ha turbinas de diverses tones muntades en vertical sobre cojinetes hidràulics en les centrals hidroeléctricas. Les turbinas Pelton més petites, sol d'uns pocs centímetres, s'usen en equipaments domèstics.
En general, a mesura que l'altura de la caiguda d'aigua augmenta, es necessita menor cabal d'aigua per a generar la mateixa potència. L'energia és la força per la distància, i, per tant, una pressió més alta pot generar la mateixa força amb menor cabal.
Cada instal·lació té, per tant, la seva pròpia combinació de pressió, velocitat i volum de funcionament més eficient. Usualmente, les petites instal·lacions usen taujanes estandarizadas i adapten la turbina a una de les famílies de generadores i rodes, adequant per a això les canalitzacions. Les petites turbinas es poden ajustar alguna cosa variant el nombre de toberas i taujanes per roda, i escollint diferents diàmetres per roda. Les grans instal·lacions d'encàrrec dissenyen el parell torsor i volum de la turbina per a fer girar un generador estàndard.
[editar] Exemples
Roda d'una turbina tipus Pelton en la Central Hidroeléctrica del Guavio a Colòmbia. Aquesta és la més gran d'aquest país.
