Perfiles de Velocidades en el Chorro de una Turbina Pelton

Los perfiles de velocidades en el chorro de una turbina Pelton presentan diferentes características cerca y lejos del inyector:

Cerca del Inyector (Aguas Arriba)

La velocidad del chorro es prácticamente uniforme debido a la alta energía con la que sale del inyector. La fricción con el aire es mínima, por lo que la configuración del chorro se mantiene estable. Solo en los extremos se observa una ligera disminución de la velocidad debido a la fricción.

Lejos del Inyector (Aguas Abajo)

La fricción con el aire debilita significativamente la velocidad en la periferia del chorro, ya que la energía del fluido ha disminuido en su recorrido.

Pantalla Deflectora

Las turbinas Pelton, instaladas en grandes alturas de caída, requieren un mecanismo de seguridad para evitar el embalamiento en caso de desacoplamiento del alternador o anulación de la carga. La pantalla deflectora desvía el chorro de agua de los álabes del rotor durante el cierre lento del inyector, evitando así el golpe de ariete en la tubería forzada.

Tamaño y Número de Cucharas

El tamaño y número de cucharas en una turbina Pelton dependen de la velocidad específica de la instalación:

• Velocidad específica baja: Muchas cucharas de pequeño tamaño.
• Velocidad específica alta: Cucharas mayores en menor número.

Forma de los Álabes

Los álabes, o cucharas, de una turbina Pelton tienen forma de copa elíptica y están divididos en dos partes simétricas por una cresta central. La desviación del agua debe ser gradual, ni muy brusca ni muy suave. Las dimensiones de las cucharas se determinan empíricamente, y una mella en su diseño evita que el chorro actúe sobre la cuchara hasta que estén debidamente enfrentados, maximizando el rendimiento.

Curvas de Rendimiento Planas

Las curvas de rendimiento de las turbinas Pelton son muy planas, lo que significa que el rendimiento varía muy poco en diferentes puntos de funcionamiento. Esto se debe a que el rendimiento depende principalmente de la relación u/c1 (velocidad tangencial del rotor / velocidad absoluta del chorro). Manteniendo u constante, solo la variación de c1 afecta el rendimiento. En saltos de gran altura, la variación de c1 es mínima, lo que resulta en un rendimiento constante.

Ventajas de las Turbinas Michell-Banki

• Amplio rango de velocidad de giro.
• Diámetro de la turbina independiente del caudal.
• Rendimiento aceptable.
• Caudal y potencia regulables mediante un álabe ajustable.

Principio de Funcionamiento de la Turbina Michell-Banki

Similar a la turbina Pelton, la turbina Michell-Banki utiliza un inyector y un rotor para transferir la energía del agua. El rotor consta de dos discos paralelos con álabes curvos. El inyector dirige el agua hacia el rotor en un ángulo específico para maximizar el aprovechamiento de la energía. La energía se transfiere en dos etapas, con un 70% en la primera etapa y un 30% en la segunda, lo que la convierte en una turbina de doble efecto.