Turbina hidráulica

Rotor de una turbina Francis.

Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental de una Central hidroeléctrica.

Historia

manapi Las turbinas hidráulicas, junto con los molinos de viento, son las turbomáquinas más antiguas que existen. Se puede explicar su antigüedad por la gran disponibilidad geográfica de las cuencas hidrológicas, siendo los viejos molinos de agua un lugar común.

Durante la revolución industrial, el incremento de la demanda energética de la industria encontró en las turbinas hidráulicas una solución, por lo cual a partir del siglo XIX empezaron a construirse en forma masiva hasta nuestros días.

El incremento vertiginoso en la construcción de estas máquinas acumuló una gran cantidad de experiencia, y la consecuente competencia de las compañías constructoras obligó a la optimización en los diseños de las turbinas, dando lugar, por ejemplo, a la desaparición de las turbinas centrífugas y al establecimiento de las turbinas centrípetas. Así los modelos de turbinas hidráulicas que existen en la actualidad son el resultado de un largo proceso de selección histórica, en el que ciertas turbinas con una particular geometría han resultado ser aquellas que optimizan el rendimiento para ciertas condiciones de operación.

Clasificación

Por ser turbomáquinas siguen la misma clasificación de estas, y pertenecen, obviamente, al subgrupo de las turbomáquinas hidráulicas y al subgrupo de las turbomáquinas motoras. En el lenguaje común de las turbinas hidráulicas se suele hablar en función de las siguientes clasificaciones:

• Turbinas de acción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.
• Turbinas de reacción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo si sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.

Para clasificar a una turbina dentro de esta categoría se requiere calcular el grado de reacción de la misma. Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior.

De acuerdo al diseño del rodete

Esta clasificación es la más determinista, ya que entre las distintas de cada género las diferencias sólo pueden ser de tamaño, ángulo de los àlabes o cangilones, o de otras partes de la turbomáquina distintas al rodete. Los tipos más importantes son:

• Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua pequeños y con grandes caudales.(Turbina de reacción)
• Turbina Hélice: son exactamente iguales a las turbinas kaplan, pero a diferencia de estas, no son capaces de variar el ángulo de sus palas.
• Turbina Pelton: Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Son resultado directo de la evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o palas si dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequeños.(Turbina de acción)
• Turbina Francis: Son turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen alguno diseños complejos que son capaces de variar el ángulo de sus álabes durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudales medios.

Véase también

• Turbina Kaplan
• Turbina Pelton
• Turbina Turgo
• Turbina Francis

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre turbinas.