Lo que debe saber sobre la turbina de impulso

La turbina de impulso es una de las turbinas más simples que existen, clasificadas como turbinas hidráulicas junto con las turbinas de reacción. Estas turbinas se agrupan en función de cómo se intercambia la energía entre el fluido y la turbina. Se instalan para convertir la energía potencial y la energía cinética del flujo de agua en trabajo mecánico. Las centrales hidroeléctricas hacen un uso extensivo de una turbina de impulso y se puede utilizar para bombear agua.

Hoy conocerá la definición, aplicaciones, función, componentes, diagrama, tipos y principio de funcionamiento de una turbina de impulso. También conocerá las ventajas y desventajas de esta turbina de impulso en sus diversas aplicaciones.

¿Qué es una turbina de impulso?

Una turbina de impulso es un dispositivo que usa la energía cinética del fluido para golpear las palas a través de la boquilla. en estas turbinas, un conjunto de maquinaria rotatoria opera a presión atmosférica. Son adecuados para alturas elevadas y caudales bajos. Las turbinas de impulso funcionan en función del cambio de vectores de velocidad, es decir, la energía potencial del agua (u otras fuentes de fluido, por ejemplo, vapor) dependiendo de la altura de la cascada se convierte en energía cinética por una o más boquillas.

Cuando el agua golpea las palas de la turbina a alta velocidad, hace que la turbina gire y un eje conectado al generador permitirá que se genere la electricidad. Esto lo hace adecuado para extraer energía de las condiciones de cabeza alta y flujo bajo.

Las turbinas de impulso son de tres tipos, Pelton, Turgo y Cross-flow. La construcción de las turbinas Pelton y Turgo es muy similar. Sin embargo, una turbina de flujo cruzado es una versión modificada de una turbina de impulso, clasificada como turbina de impulso. Esto se debe a la rotación del rodete a presión atmosférica y no como una turbina sumergida.

Aplicaciones de la turbina de impulso

Las aplicaciones de una turbina de impulso son ampliamente utilizadas para la generación de energía eléctrica. De hecho, una gran proporción de la energía eléctrica mundial es generada por turbogeneradores.

Los motores principales del transbordador espacial usaban turbobombas (una máquina que consiste en una bomba impulsada por un motor de turbina) para alimentar los propulsores (oxígeno líquido e hidrógeno líquido) en la cámara de combustión del motor.

Las turbinas de agua se utilizan en centrales hidroeléctricas. Utilizan agua como fluido de trabajo. Finalmente,

Las turbinas de vapor se utilizan en centrales nucleares y térmicas. El agua se calienta para formar vapor y luego se hace fluir a través de turbinas para producir electricidad.

Nota :la función principal de una turbina de impulso es generar energía y bombear agua.

Componentes de turbina de impulso

A continuación se muestran los principales componentes de una turbina de impulso, así como sus funciones:

Corredor:

Esta parte de una turbina de impulso es como un disco circular que contiene varias palas curvas unidas a él. Hay un eje de cilindro en el centro que está hecho de acero inoxidable al igual que el corredor. Bueno, el corredor puede estar hecho de hierro fundido cuando el cabezal de flujo es menor.

Contenedores:

Los cubos son como un conjunto de copas en forma de cuchara que se montan alrededor del rodete para intercambiar energía entre el fluido y la turbina. El fluido a alta velocidad golpea estos baldes después de salir de la boquilla, lo que hace que las palas de la turbina giren y salgan por el borde exterior del balde. El diseño de la turbina determinará el cambio de dirección del fluido durante la salida respecto al ángulo de impacto. El mayor impulso se obtiene en un ángulo de 180 grados.

Boquilla:

La función de una tobera en una turbina de impulso es ajustar, modificar y proyectar el flujo de fluido para golpear los cangilones. Es una parte importante de esta turbina que provoca cambios de presión y permite que el cabezal de flujo se convierta en energía cinética. Una parte llamada lanza en este dispositivo se utiliza para ajustar el volumen del chorro de agua que llega a los baldes. Estas boquillas están diseñadas con carburo de tungsteno, que es muy duro y puede soportar partículas erosivas.

Carcasa:

La carcasa de una turbina de impulso sirve como escudo sobre la turbina para evitar que el agua salpique. También lo guía al aliviadero, que existe para que el agua extra proteja la integridad estructural de la presa. Generalmente, esta pieza se produce con hierro fundido.

Combustible:

La pieza es ampliamente utilizada en centrales hidroeléctricas como tuberías y canales que transportan agua desde presas y embalses o turbinas. El agua fluye en él a una presión muy alta. las compuertas normalmente son de acero

Esquema de turbina de impulso:

Tipos de turbina de impulso

A continuación se muestran los distintos tipos de turbinas de impulso utilizadas en centrales hidroeléctricas, así como su funcionamiento:

Peltón:

Una turbina Pelton tiene sus componentes principales como rodete, tobera y deflector. Se utiliza para alturas de gota de agua altas. Una o más boquillas (hasta 6) ayudan a convertir la columna de agua en un flujo de alta velocidad. A medida que fluye el agua, en consecuencia, la potencia de la turbina se controla regulando la cantidad de flujo de agua.

El sistema presenta una serie de cangilones simétricamente alrededor del corredor cilíndrico de la turbina. El diseño y la forma de estos baldes hacen que el chorro de agua golpee en el centro del balde y salga por ambos lados. Esta salida se produce de forma que el agua que sale del balde no choca con el siguiente, provocando un freno. El eje de la rueda de la turbina se puede montar vertical u horizontalmente. Para potencias altas, eficiencia y mayor número de toberas, el eje de la rueda siempre es vertical y el generador se instala encima de la turbina.

Un deflector está ubicado entre el corredor y la boquilla. Ayuda a evitar que el agua se rocíe desde la boquilla hacia los cangilones cuando la carga se retira repentinamente de la turbina. Esto aumenta su velocidad de rotación. Finalmente, se usa una lanza para detener el flujo de agua.

Esquema de turbina de impulso Pelton:

Turgo:

Los tipos turgo de turbina de impulso funcionan de manera similar a la de Pelton. Su principal diferencia es que el chorro de agua golpea los cubos de forma oblicua (unos 20 grados). Esto se debe a que la forma del cubo es complicada y más difícil de fabricar. Las turbinas Turgo tienen una velocidad específica más alta que las Pelton. Una ventaja de estos tipos de turbinas de impulso es el chorro más grande y un tamaño de máquina más pequeño en comparación con Pelton para igual potencia. Las pequeñas centrales hidroeléctricas hacen uso de esta turbina.

Esquema de turbina de impulso Turgo:

Flujo cruzado:

Estos tipos de turbinas son la modificación de las turbinas de impulso que se utilizan a menudo en las pequeñas centrales hidroeléctricas. Al igual que las turbinas de impulso, el rotor gira en el aire y no está completamente sumergido como una turbina de reacción. Los beneficios de esta turbina incluyen el funcionamiento en un amplio rango de caudal, cabeza y, en consecuencia, potencia. Además, puede adaptarse bien a los cambios en el flujo mientras ahorra eficiencia. Hay un sistema de control especial que puede ajustar la parte activa de la turbina de acuerdo con la cantidad de flujo de agua.

Esquema de una turbina de flujo cruzado:

Principio de funcionamiento de una turbina de impulso

El funcionamiento de una turbina de impulso es diferente ya que existen varios tipos. bueno, mientras explicaba los diversos tipos, mencioné cómo funcionan. Generalmente, en el proceso de generación de energía en turbinas de impulso, se deben cumplir los siguientes pasos.

• El agua almacenada fluye desde una fuente aguas arriba a través de la tubería forzada para llegar a la boquilla.
• La energía potencial del agua dentro de la boquilla se convierte en energía cinética y se inyecta en las paletas o baldes; por lo tanto, el corredor gira.
• Existe un mecanismo para controlar el flujo de agua inyectado en el rodete. La lanza suele jugar un papel importante en este proceso.
• El generador conectado al eje convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

Mire el video a continuación para obtener más información sobre el funcionamiento de una turbina de impulso:

Ventajas y desventajas de una turbina de impulso

Ventajas:

A continuación se muestran los beneficios de las turbinas de impulso en sus diversas aplicaciones.

• Fácil de mantener.
• Construcción sencilla.
• Alta eficiencia de trabajo.
• Puede funcionar a presión atmosférica.
• Su velocidad de rotación es alta.

Desventajas:

A pesar de las buenas ventajas de una turbina de impulso, aún existen algunas limitaciones. A continuación se presentan las desventajas de una turbina de impulso en sus diversas aplicaciones.

• Ocupa mucho espacio debido a su tamaño.
• El costo de instalación es alto.
• La eficiencia del trabajo disminuye con el tiempo.
• No apto para caudales elevados.
• Ideal solo para baja descarga.
• Requiere una cabeza alta que es difícil de manejar.

Conclusión

Las turbinas de impulso son tipos especiales de turbinas para generación de energía y bombeo de agua. Son de tres tipos, incluidos Pelton, Turgo y de flujo cruzado. eso es todo este post donde se explicaba la definición, aplicaciones, función, componentes, esquema y funcionamiento de una turbina de impulso. También se mencionaron sus ventajas y desventajas.

Espero que hayas disfrutado la lectura, si es así, amablemente comparte con otros estudiantes. Gracias por leer, ¡hasta la próxima!