EQUIPO # 3
Jesús José Aguirre T. 08060537
Ramón Manuel Ortiz C. 08060599
Daniel Boche C. 08060543
Alan Steve Montelongo V. 08060590
Cesar Amparan R.07410176
Manuel A. Hernández P. 07061305
Álvaro A. Sinaloa C. 07061345
Eduardo Grano W. 08060568
HISTORIA

Lester Allan Pelton
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Inventor estadounidense que
ideó las modernas turbinas
usadas en la generación de
energía hidroeléctrica.

Durante su etapa como minero
aprendió
las
técnicas
empleadas en la época para
generar la energía necesaria en
el proceso de trituración del
mineral y en el bombeo de aire
al interior de la mina.
HISTORIA

El primer mecanismo utilizado fueron las ruedas de agua, similares al
molino de cereal convencional, y después las máquinas de vapor, pero los
inconvenientes que presentaban ambos métodos llevó a la introducción de
turbinas, consistentes en unas ruedas hidráulicas con álabes o paletas
sobre las que incidía un chorro de agua lanzado a gran velocidad.

Observando el funcionamiento de una de estas turbinas, Pelton dio por
casualidad con un método que hacía mucho más eficaz el mecanismo de la
turbina: si el chorro, en vez de golpear en el centro de las paletas, lo hacía
en su borde, el flujo de agua salía de nuevo en dirección inversa y hacía que
la turbina adquiriese mayor velocidad.
DEFINICION

Es una turbomáquina motora, de flujo trasversal, admisión parcial y de
acción. Consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su
periferia, las cuales están especialmente realizadas para convertir la
energía de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.
DISEÑO

Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos
de bajo caudal. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina
cuentan, la mayoría de las veces, con una larga tubería llamada galería de
presión para trasportar al fluido desde grandes alturas, a veces de hasta
más de doscientos metros.
PARTES DE UNA TURBINA PELTON
PARTES DE UNA TURBINA PELTON

Distribuidor:
Está constituido por uno o varios equipos de
inyección de agua. Cada uno de dichos equipos, formado por
determinados elementos mecánicos, tiene como misión dirigir,
convenientemente, un chorro de agua, cilíndrico y de sección uniforme,
que se proyecta sobre el rodete, así como también, regular el caudal
preciso que ha de fluir hacia dicho rodete, llegando a cortarlo totalmente
cuando proceda
PARTES DE UNA TURBINA PELTON

Cámara de distribución:
Consiste en la prolongación de la
tubería forzada, acoplada a ésta mediante brida de unión, posteriormente
a la situación de la válvula de entrada a la turbina, según la trayectoria
normal del agua
Nota: Brida es el elemento que
une dos componentes de un
sistema de tuberías, permitiendo
ser desmontado sin operaciones
destructivas.
Brida de unión a la tubería forzada
PARTES DE UNA TURBINA PELTON
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Inyector:
Es el elemento mecánico destinado a dirigir y regular el chorro de
agua y esta compuesto por 3 partes; 1 Tobera ,2 Aguja,3 Deflector.
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Tobera: Se entiende como tal, una boquilla, normalmente con orificio de sección
circular (puede tratarse de otra sección), de un diámetro aproximado entre 5 y 30
cm, instalada en la terminación de la cámara de distribución
Aguja: Está formada por un vástago situado concéntricamente en el interior del
cuerpo de la tobera, guiado mediante cojinetes sobre los cuales tiene un libre
movimiento de desplazamiento longitudinal en dos sentidos
Deflector: Es un dispositivo mecánico que, a modo de pala o pantalla, puede ser
intercalado con mayor o menor incidencia en la trayectoria del chorro de agua,
entre la tobera y el rodete, presentando la parte cóncava hacia el orificio de tobera
PARTES DE UNA TURBINA PELTON

Rodete:
Es la pieza clave donde se transforma la energía hidráulica del
agua, en su forma cinética, en energía mecánica o, dicho de otra manera,
en trabajo según la forma de movimiento de rotación. Y esta constituido
por: 1 Rueda Motriz y 2 Cangilones (También llamados álabes, cucharas o
palas.).
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Rueda Motriz: Su periferia está mecanizada apropiadamente para ser soporte de los
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denominados cangilones.
Cangilones: Son piezas de bronce o de acero especial para evitar, dentro de lo posible, las
corrosiones y cavitaciones .
PARTES DE UNA TURBINA PELTON

Carcasa:
Es la envoltura metálica que cubre los inyectores, rodete y
otros elementos mecánicos de la turbina. Su misión consiste en evitar que
el agua salpique al exterior ya que después de incidir sobre los alabes,
abandona a éstos.
PARTES DE UNA TURBINA PELTON
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Cámara de descarga:
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Sistema hidráulico de frenado:
Se entiende como tal, la zona por donde cae el
agua libremente hacia el desagüe, después de haber movido al rodete. También
se conoce como tubería de descarga.
derivado de la cámara de distribución.
Consiste en un circuito de agua
El agua, proyectada a gran velocidad sobre la zona convexa de los
cangilones, favorece el rápido frenado del rodete, cuando las circunstancias
lo exigen
FUNCIONAMIENTO

Una vez identificados los elementos
componentes de las turbinas Pelton, y
conocidas las funciones respectivas, se
comprende fácilmente el funcionamiento
de las mismas.

La tobera o inyector lanza directamente
el chorro de agua contra la serie de
paletas en forma de cuchara montadas
alrededor del borde de una rueda.
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El agua acciona sobre las cucharas
intercambiando energía con la rueda en
virtud de su cambio de cantidad de
movimiento.
Nota: El doble de la distancia
entre el eje de la rueda y el
centro del chorro de agua se
denomina diámetro Pelton.
FUNCIONAMIENTO

Se dispone de la máxima energía cinética en
el momento en que el agua incide
tangencialmente sobre el rodete, empujando
a los alabes que lo forman, obteniéndose el
trabajo mecánico deseado.
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Las formas cóncavas de los alabes hacen
cambiar la dirección del chorro de agua,
saliendo éste, ya sin energía apreciable, por
los bordes laterales, sin ninguna incidencia
posterior sobre los alabes sucesivos. De este
modo, el chorro de agua transmite su
energía cinética al rodete, donde queda
transformada instantáneamente en energía
mecánica.
FUNCIONAMIENTO

La válvula de aguja, gobernada por el regulador de
velocidad, cierra más o menos el orificio de salida
de la tobera, consiguiendo modificar el caudal de
agua que fluye por ésta, al objetivo de mantener
constante la velocidad del rodete, evitándose
reducción del número de revoluciones del mismo,
por disminución o aumento respectivamente de la
carga solicitada al generador.

En general, a medida que la altura de la caída de
agua aumenta, se necesita menor caudal de agua
para generar la misma potencia. La energía es la
fuerza por la distancia, y, por lo tanto, una presión
más alta puede generar la misma fuerza con
menor caudal.
VENTAJAS
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Mas robustas.
Menos peligro de erosión de los alabes.
Reparaciones mas sencillas.
Regulación de presión y velocidad mas fácil.
Mejores rendimientos a cargas parciales.
Infraestructura mas sencilla.
Gira con alta velocidad, entonces se puede conectar el
generador en forma directa, sin pérdidas de transmisión
mecánica.
Con el eje horizontal se es posible instalar turbinas gemelas
para un solo generador colocado entre ambas, contrarrestando
empujes axiales
Con el eje vertical se permite aumentar el numero de chorros
por rueda (4 a 6); con esto se puede incrementar el caudal y
tener mayor potencia por unidad.
DESVENTAJAS
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Altura mínima para su funcionamiento: 20 Metros.
Costo de instalación inicial.
El impacto ambiental es grande en caso de grandes
centrales hidroeléctricas.
Requiere de múltiples inyectores para grandes
caudales.
APLICACIONES

Existen turbinas Pelton de todos los tamaños. Hay
turbinas de varias toneladas montadas en vertical sobre
cojinetes hidráulicos en las centrales hidroeléctricas. Las
turbinas Pelton más pequeñas, solo de unos pocos
centímetros, se usan en equipamientos domésticos.

También se pueden usar las turbinas de acción, tipo
Pelton en Micro Centrales, cuando existen pequeñas
caídas de agua siendo mínimo 1.5 m-. En este caso se
pueden usar turbinas de acción de 1: 2; 3; 4; y 5 ruedas
tipo PELTON montadas en un eje horizontal con diferentes
diámetros de las cañerías de entrada, diferentes medidas
de
las
cucharas
e
inyectores.
Existen 7 modelos de cucharas y los inyectores tienen
para cada caso un diámetro diferente.
EFICIENCIA

Para un determinado caudal se regula la
velocidad con la válvula
Opera más eficientemente en
condiciones de grandes saltos,
bajos caudales y cargas parciales.
Ejemplo:
H (m) neta de caída: 750mts aprox.
Q (l/s) : 75 aprox.
Su generación en este caso seria de
400 KW.
TIPOS DE TURBINAS PELTON
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Micro turbinas Pelton.
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Mini turbinas Pelton.
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Pico turbinas Pelton.
MICRO TURBINAS PELTON
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Se usan en zonas rurales aisladas donde
se
aprovechan
los
recursos
hidroenergéticos que existen en pequeños
ríos o quebradas para transformarlos en
energía mecánica o eléctrica.
Para hacer posible este proceso se tiene
que hacer un grupo de obras así como
obtener equipos especiales, estos se
dividen normalmente en tres grupos: obras
civiles, equipo electromecánico y redes
eléctricas.
ELEMENTOS DE LA MICRO TURBINA
PELTON
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Una instalación típica de micro turbinas Pelton consta de los siguientes elementos:
1-. Codo de entrada
2-. Inyector: transforma la energía de presión en energía cinética. La velocidad del
chorro a la salida del inyector en algunas instalaciones llega a 150 m/s y aún más.
Consta de Tobera y Válvula de Aguja.
3-. Tobera
4-. Válvula de Aguja
5-. Servomotor
6-. Regulador
7-. Mando del deflector
8-. Deflector o pantalla deflectora
9-. Rodete
10-. Álabes o cucharas
11-. Freno de la turbina
12-. Blindaje
Servomotor: Motor de corriente
continua que tiene la capacidad
de ubicarse en cualquier
posición dentro de su rango de
operación
CLASIFICACIÓN DE LAS MICRO TURBINAS
PELTON
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1-. Turbinas Pelton de Eje Vertical:
En este tipo de turbinas Pelton el numero de
chorros por rueda se reduce generalmente a
uno o dos, por resultar complicada la
instalación en un plano vertical de las tuberías
de alimentación y las agujas de inyección. Este
sistema de montaje encuentra aplicación en
aquellos casos donde se tienen aguas sucias
que producen deterioros o notable acción
abrasiva. Con el eje horizontal se hace también
posible instalar turbinas gemelas para un solo
generador
colocado
entre
ambas,
contrarrestando empujes axiales.
CLASIFICACIÓN DE LAS MICRO TURBINAS
PELTON
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2-.Turbinas Pelton de Eje Horizontal:
En este tipo de turbinas Pelton se facilita
la colocación del sistema de alimentación
en un plano horizontal, lo que permite
aumentar el numero de chorros por rueda
(4 a 6); con esto se puede incrementar el
caudal y tener mayor potencia por unidad.
Se acorta la longitud del eje turbinagenerador;
se
amenguan
las
excavaciones; se puede disminuir el
diámetro de rueda y aumentar la
velocidad de giro
MINI TURBINAS PELTON

Según las normas europeas las mini centrales hidroeléctricas son aquellas
que están comprendidas en el rango de 100KW a 1000KW de potencia,
mientras que la organización latinoamericana de energía las clasifica de
50KW a 1000KW.
Algunos Modelos
CAMPO DE APLICACIÓN MINITURBINAS PELTON
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El campo de aplicación de estas mini turbinas es muy amplio, en especial
en el de generación de electricidad o energía mecánica para las
poblaciones locales de zonas aisladas. Sin dejar por ultimo que son
utilizadas para compensar la perdida de energía eléctrica que se produce
en las líneas de transmisión.

Componentes:
Rodete.
Eje.
Inyectores.
Sellos sin contacto (pequeñas placas que impiden el paso del agua hacia
el exterior de la caja de la turbina).
Carcasa ( Acero estructural SAE 1020 ).
Tubo distribuidor (elemento de transición entre la tubería de presión y los
inyectores).
1.
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3.
4.
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6.
PICO TURBINAS PELTON

La aparición de pico centrales hidroeléctricas y
consecuentemente de pico turbinas, tiene apenas una
década. El rango de pico centrales está por debajo de
los 10kW.

Las pico turbinas se aprovechan por los recursos
hidráulicos existentes en quebradas muy pequeñas,
manantiales u otras fuentes donde existen algunos
chorros de agua y alguna pequeña caída que podría
transformarse n energía mecánica o eléctrica.
Las pico turbinas se diseñan en la actualidad como
pequeños bloques compactos, donde en una sola
unidad se incluyen todas sus partes.
Se caracteriza principalmente por su pequeño tamaño,
su versatilidad y por su facilidad para el transporte e
instalación.
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PICO TURBINAS PELTON

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
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Ventajas:
Estos modelos han sido desarrollados para requerimientos simples de
fabricación, confiabilidad, eficiencia, bajos costos de fabricación, operación
y mantenimiento.
• Ensamblaje y Montaje
La turbina se ensambla en un sólido chasis construido con perfiles
estructurales que permite el ensamble con el generador en un solo bloque,
haciendo un equipo portátil.
ALGUNOS MODELOS
GRACIAS POR SU ATENCION
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