Turbina Turgo: Funcionamiento, Ventajas y Desventajas
Principales Ventajas y Desventajas
La turbina Turgo opera en un rango de desniveles donde se superponen las turbinas Pelton y Francis (entre 20 y 300 m), con presiones medias, grandes variaciones de caudal y con muchas materias en suspensión en el agua. Puede ser instalada en proyectos donde normalmente se utilizarían turbinas Pelton con múltiples chorros o turbinas Francis de baja velocidad.
Ventajas:
- Opera en un amplio rango de desniveles.
- Maneja grandes variaciones de caudal.
- Tolera materias en suspensión en el agua.
Desventajas:
- Fabricación más compleja que la Pelton.
- Álabes más frágiles que las cucharas de la Pelton.
- Presenta una importante carga axial que requiere cojinetes adecuados.
Funcionamiento de la Turbina Turgo
La energía potencial del flujo se convierte en energía cinética en la tobera de entrada o inyector, de donde pasa al rotor, similar al de la Pelton partido por la mitad. El chorro incide sobre el plano del rodete con un ángulo (generalmente 20º), donde los álabes lo desvían e invierten el flujo, haciendo girar el rotor. El agua entra por un lado del rodete y sale por el otro con poca energía, logrando un rendimiento superior al 90%. El flujo que la turbina Turgo puede aceptar es mayor que el de la Pelton, permitiendo un diámetro de rodete menor para una potencia equivalente y una velocidad específica mayor.
Comparación de Tamaño de Rotor: Pelton vs. Francis
Para un mismo caudal, la turbina Francis requiere un rotor de menor tamaño. Esto se debe a que la Francis es una turbina de reacción y de admisión total, es decir, el agua entra en el rotor por toda su periferia, a diferencia de la Pelton, donde el agua incide en cucharas individuales.
Cámara Espiral de la Turbina Francis
Descripción y Misión
La cámara espiral, una prolongación de la tubería forzada, es el primer elemento de la turbina por donde pasa el fluido. Su función es guiar el fluido y hacerlo llegar con presión a toda la periferia del distribuidor. La velocidad media del fluido debe ser controlada para evitar pérdidas de carga. Para un caudal determinado, la sección transversal de la cámara espiral debe ser grande, pero con un límite inferior para la velocidad (entre 2 y 6 m/s) por razones económicas. La velocidad de entrada también debe ser pequeña.
Diseño de la Cámara Espiral
Existen dos formas de diseñar la cámara espiral:
- Mantener la velocidad media constante a lo largo de su recorrido.
- Disminuir las secciones de paso más lentamente para lograr una pérdida de carga uniforme por unidad de longitud.
El Distribuidor de la Turbina Francis
Función
El distribuidor guía el agua hacia el rotor y regula el caudal y la potencia de la turbina, ajustándose a las variaciones de carga de la red. Transforma energía de presión en energía cinética mediante álabes guía o directrices que pueden girar alrededor de pivotes. En su posición de cerrado, debe garantizar la estanqueidad para evitar fugas.
Identificación de la Posición de los Álabes
La posición de los álabes del distribuidor se identifica por la mínima distancia entre dos álabes contiguos, o el máximo diámetro de un cilindro que pudiera pasar entre ellos.
Formas y Dimensiones del Rotor de la Turbina Francis
El rotor puede adoptar distintas formas y dimensiones según la altura y el caudal (velocidad específica). Si la altura es elevada y el caudal pequeño, el rotor tendrá una sección de entrada pequeña y un recorrido del flujo casi radial. En el caso contrario, altura pequeña y caudal grande, tendrá una sección de entrada grande y un flujo casi axial. Existe una variedad de situaciones intermedias entre estas dos.