Hoy aprenderemos sobre las turbinas de agua y sus tipos, cómo funcionan, sus ventajas y desventajas. Una rueda hidráulica, comúnmente llamada rueda hidráulica, se utiliza para convertir la energía hidráulica, es decir, la energía del agua (la energía cinética y de presión del agua) en energía mecánica. Esta energía mecánica se utiliza luego para impulsar un generador que la convierte en energía eléctrica. La idea básica de este tipo de turbina es que el agua que sale de la presa crea presión a su paso por la turbina. Esta presión se utiliza para hacer girar una turbina, que a su vez hace girar un generador, convirtiendo la energía hidráulica en energía eléctrica.
Tabla de contenido
Turbinas hidráulicas: cómo funcionan, tipos, pros y contras
Principio de operación:
Según las leyes de Newton, la fuerza es directamente proporcional al cambio de cantidad de movimiento. Por lo tanto, cualquier cambio en la cantidad de movimiento del fluido producirá una fuerza. En una rueda hidráulica, las palas o baldes (en el caso de una rueda Pelton) se colocan contra el flujo de agua, lo que altera el flujo de agua. El cambio en el impulso crea una presión que hace girar el rotor o la turbina. El fenómeno más importante es la cantidad de cambio en el momento del agua que es directamente proporcional a la fuerza. Cuanto mayor sea el cambio en el impulso, mayor será la fuerza generada y mayor la conversión de energía. Por eso se diseñan palas o baldes para modificar el impulso máximo del agua. Este es el principio básico de las turbinas. Estas turbinas se utilizan como centrales hidroeléctricas.
tipos:
Las turbinas se pueden clasificar según la energía disponible en la entrada, la dirección del flujo de agua, la velocidad específica, la cabeza disponible en la entrada, etc. Todos estos tipos se describen a continuación.
1.) Según el tipo de energía disponible en la entrada:
Turbina de impulso:
Una turbina de impulso es una turbina que utiliza energía de impulso o la energía cinética del agua para hacer girar la turbina. En este tipo de turbina, toda la cabeza de presión o energía de presión se convierte en cabeza de velocidad o energía cinética utilizando toberas en la entrada de la turbina. Este chorro de agua de alta velocidad golpea las palas o cubos de la turbina, creando una fuerza que hace girar la turbina. Solo cambia la energía cinética en la entrada y salida de la turbina y la presión del agua permanece igual. Este tipo de turbina se conoce como turbina de impulso. Las turbinas de impulso vienen en muchos diseños diferentes, pero las ruedas Pelton son las más adecuadas. Estas son generalmente turbinas de cabeza alta y baja descarga.
Turbina de reacción:
Como sugiere su nombre, estas turbinas utilizan la energía de presión del agua para hacer girar las turbinas. En realidad, ninguna turbina es puramente energía de presión. Así que usamos tanto la energía de presión como la energía cinética. Estas turbinas giran en parte por la acción del impacto y en parte por los cambios de presión en las palas del rodete. El agua que fluye sobre las palas convierte su energía cinética y de presión en fuerza, haciendo girar la turbina. El cambio en la energía de la presión del agua conocido como reactividad de la turbina. Como tal, se conoce como turbina de reacción. Por lo general, son turbinas de cabeza baja y alto desplazamiento.
2.) Según la dirección del flujo:
Turbina de flujo tangencial:
En esta turbina, el agua fluye tangente al rodete. Un chorro de agua golpea tangencialmente al rodete y hace girar la turbina.Ejemplo de una turbina Pelton
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| turbina pelton |
Turbina de flujo radial:
El agua fluye radialmente en este tipo de turbina. Esta se subdivide en dos tipos. El primero se conoce como flujo radial hacia adentro, donde el agua fluye desde la periferia hacia el centro. Un ejemplo de una turbina Francis. La segunda se llama turbina radial de salida, en la que el agua fluye desde el centro hacia la periferia.
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| turbina francis |
Turbina axial:
En esta rueda hidráulica, el agua fluye desde el eje de la rueda hidráulica.Ejemplo de turbina Kaplan
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| turbina kaplan |
Turbina de flujo mixto:
Si el agua entra en la turbina de forma radical y sale de forma axial, o viceversa, se conoce como turbina de flujo mixto.
3.) Según la altura disponible en la entrada:
Turbina de cabeza alta:
Si el nivel del agua o el depósito está a más de 150-2000 m del eje de la turbina, se conoce como turbina de cabeza alta. Perfecto para turbinas de impulso.
Turbina de cabeza media:
Cuando el nivel del agua varía entre 30 y 130 m del eje de la turbina, se le conoce como turbina de cabeza media.Ejemplo de turbina Francis
Turbina de cabeza baja:
Si el nivel del agua está a 30 metros o menos del eje de la turbina, se denomina turbina de cabeza baja. Estas turbinas requerían altas tasas de descarga para operar de manera eficiente. Ejemplo de turbina Kaplan.
4.) Según la velocidad específica de la turbina:
Turbina de baja velocidad específica:
Si la velocidad específica es inferior a 50, la turbina se considera una turbina de baja velocidad específica.Ejemplo de rueda Pelton
Turbina de velocidad media:
Una velocidad específica entre 50 y 150 se considera una turbina de velocidad específica media.Ejemplo de turbina Francis
Turbina de alta velocidad específica:
Si la velocidad específica de la turbina es superior a 250, se conoce como:
Turbina de alta velocidad específica.Ejemplo de turbina Kaplan
Pros y contras:
Se puede decir que las centrales hidroeléctricas o turbinas hidráulicas han sido muy utilizadas desde las últimas décadas. Es una fuente de energía renovable eficiente. Como cualquier proyecto tiene muchos altibajos, también tiene muchos pros y contras que se explican a continuación.
ventaja:
- Fuente de energía renovable. La energía del agua se puede utilizar cualquier número de veces.
- El costo de funcionamiento de la turbina es más barato que otros.
- Alta eficiencia.
- Toma el control total. La compuerta de la presa puede cerrarse cuando no se necesita electricidad y abrirse cuando se necesita.
- Dado que las presas se han utilizado durante mucho tiempo, también se pueden utilizar para la generación de energía.
- No contamina el medio ambiente.
- Facil mantenimiento.
- Una presa construida para una rueda hidráulica puede convertirse en una atracción turística.
Contras:
- El costo inicial es muy alto. Se necesitan décadas para ganar dinero.
- Existe el riesgo de destruir el entorno natural del sitio. Las grandes represas causan grandes daños geológicos.
- Solo puede ocurrir en áreas limitadas donde hay cantidades adecuadas de agua disponibles.
Todo esto trata sobre el funcionamiento, tipos, ventajas y desventajas de las turbinas hidráulicas. Si tiene alguna pregunta sobre este artículo, pregúntela en los comentarios. Si te ha gustado este artículo, no olvides compartirlo en tus redes sociales. gracias por leer.