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Turbina Turgo
Descripción breve
La turbina Turgo es una turbina de agua de acción (impulso) diseñada para saltos hidráulicos medios (típicamente de 15 a 300 metros). Derivada de la rueda Pelton, la turbina Turgo dirige un chorro de agua a alta velocidad formando un ángulo (generalmente de 20 grados) contra un lado de las cucharas del rodete, permitiendo que el agua salga por el lado opuesto. Este diseño de entrada lateral permite un mayor caudal de agua para un rodete del mismo diámetro en comparación con una rueda Pelton, alcanzando mayores velocidades de rotación para su acoplamiento directo a generadores.
Uso / Función
- Uso principal: Generación de energía hidroeléctrica a mediana y gran escala en ríos y arroyos de montaña con saltos medios y caudal variable.
- Usos secundarios: Producción directa de energía mecánica para molinos aislados o estaciones de bombeo de agua.
- Escala: Instalaciones de pequeña a mediana escala (desde sistemas microhidráulicos de pocos kilovatios hasta centrales regionales de varios megavatios).
Principio de funcionamiento
Chorro de acción en ángulo y flujo continuo transversal:
- Inyector de alta velocidad: El agua a alta presión procedente de una tubería forzada pasa a través de una o más toberas con aguja regulable, transformando la presión hidráulica en un chorro libre de gran velocidad.
- Impacto lateral angular: El chorro incide en los álabes del rodete en un ángulo oblicuo (típicamente 20°), transfiriendo la energía de impulso al eje del rodete.
- Salida sin obstrucción: El agua recorre el perfil curvo de la cuchara y sale por el lado opuesto sin interferir con los chorros de agua entrantes contiguos.
- Rotación directa a alta velocidad: Al admitir mayor caudal en relación con su tamaño, el rodete gira más rápido que una rueda Pelton equivalente, eliminando a menudo la necesidad de multiplicadores de velocidad.
Cómo crearlo
1. Fabricación del rodete y cucharas
- Moldear o mecanizar las cucharas individuales del rodete en Bronce o Acero resistente a la corrosión utilizando un perfil curvo asimétrico con borde de entrada y salida angular.
- Fabricar un cubo central para el rodete en Acero forjado.
- Soldar o fijar mediante pernos las cucharas alrededor del perímetro del cubo respetando el ángulo de diseño.
2. Mecanismo de tobera e inyector
- Mecanizar el cuerpo de la tobera cónica en Hierro fundido o acero.
- Elaborar una aguja reguladora interna montada sobre un vástago roscado para ajustar el área de paso del chorro y la velocidad del agua.
3. Cárter y ensamblaje del eje
- Montar el rodete sobre un eje robusto de Acero apoyado sobre cojinetes sellados.
- Encerrar el rodete en una carcasa de protección de acero o hierro fundido con una salida inferior para canalizar el agua descargada de vuelta al cauce.
Materiales necesarios
- Cucharas y cubo del rodete: Bronce, acero inoxidable o Acero de alta resistencia.
- Carcasa y toberas: Hierro fundido o chapa de acero estructural.
- Eje y cojinetes: Eje de acero forjado y rodamientos de alta capacidad.
- Fluido de trabajo: Agua a alta velocidad suministrada bajo salto medio.
Variantes y mejoras
- Turgo multinyector: Utiliza de dos a cuatro toberas distribuidas en la periferia del rodete para aumentar la potencia y la capacidad de caudal.
- Eje horizontal vs. vertical: Disposición horizontal para instalaciones simples y mantenimiento fácil; disposición vertical para centrales multinyector de alta capacidad.
- Micro-turgo: Unidades simplificadas a pequeña escala con cucharas de poliuretano o aluminio fundido para electrificación rural aislada.
Límites y riesgos
- Abrasión por sedimentos: Los chorros de agua a gran velocidad cargados de arena o limo producen una erosión acelerada en las toberas y en la superficie de las cucharas.
- Alineación crítica del chorro: Desviaciones mínimas en el ángulo de incidencia del chorro reducen significativamente la eficiencia mecánica.
- Descarga libre por impulso: Requiere una cámara de aire atmosférica en la carcasa; no puede funcionar sumergida en el canal de salida.