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Тurbinas Crossflow

Nuestras turbinas Crossflow (turbina de flujo transversal) están diseñadas acorde a la tecnología Ossberger. Están hechas de componentes estandarizados pero individualmente configurados según los requerimientos del cliente, es decir, adaptadas al caudal y salto del proyecto en particular. Este sistema modular permite ofrecer al mismo tiempo plazos de entrega cortos y precios muy ajustados. Las turbinas Crossflow tienen una larga vida útil y están prácticamente libres de mantenimiento. Durante el funcionamiento no requieren piezas de recambio costosas o complejas y las reparaciones se pueden realizar en el lugar de instalación.
 
Una ventaja específica de las turbinas Crossflow es la posibilidad de utilizarlas en sistemas de agua potable, incluso en largos conductos, evitando que se produzca el indeseado efecto de golpe de ariete y sin afectar la calidad del agua potable durante el funcionamiento. Esto ha sido exitosamente probado por nuestra compañía en diferentes proyectos en numerosos países de todo el mundo.

Rango de operación de la turbina

  • Saltos: H = 5… 200 m
  • Caudales: Q = 0,03… 16 m³/s
  • Potencia instalada: N = 10… 7 000 kW

Características

Las turbinas Crossflow son radiales, ligeramente sobrepresionadas, con inyección tangencial en el rodete y de eje horizontal. Se clasifican entre las turbinas de baja velocidad especifica. El flujo de agua llega a través de un tubo de entrada, que a continuación es regulado por álabes guía y finalmente entra en el rodete de la turbina. Después de cruzar el rodete, el agua sale por el lado opuesto del mismo, hecho que añade un rendimiento adicional. Finalmente, sale de la carcasa, ya sea libremente o a través de un tubo de aspiración hacia un tanque tranquilizador debajo de la turbina.

Im.1: Entrada horizontal
Im.2: Entrada vertical

Si el caudal es variable, se diseña la turbina Crossflow con dos cámaras. La división de las cámaras de entrada estándar es de 1:2. La cámara más estrecha trabaja los caudales pequeños y la cámara grande los edianos. Las dos cámaras en conjunto trabajan los caudales grandes y el de diseño. Como resultado, se aprovechan caudales del 100% al 12% del caudal de diseño con la máxima eficacia, y la turbina es capaz de iniciar su operación incluso con sólo el 6% del caudal de diseño.

En la práctica, el flujo de agua en el rodete produce un efecto de auto-limpieza. Cualquier impureza que entra en el rodete es expulsada por fuerza centrífuga. Después de media rotación del rodete, el agua empuja la suciedad fuera del rodete y lo deja caer en el tanque tranquilizador debajo de la turbina.

Nivel de eficiencia de la turbina

Im.3: A diferencia de la turbina Francis, la curva de eficiencia de una turbina de flujo cruzado se compone de tres curvas a causa de la regulación a través de de las dos cámaras que reparten el rodete en la proporción 1:2.
El rendimiento de las turbinas Crossflow de baja potencia y con saltos bajos está entre el 80 y el 84%. La máxima eficiencia la alcanzan las turbinas Crossflow de mediana y gran potencia con un salto mediano o alto y es del 87%. Las ventajas de una turbina Crossflow con dos cámaras con cargas parciales se muestran en a curva de eficiencia (Im.3). Los caudales de los ríos en realidad suelen ser muy bajos durante varios meses al año en comparación con el caudal de diseño de la turbina. Durante esos meses, la producción de energía depende únicamente de la capacidad de la turbina para utilizar estos caudales parciales de forma eficiente.

Como resultado, nuestras turbinas Crossflow con dos cámaras, con su curva plana de rendimiento, alcanzan anualmente mayor producción de energía que otras turbinas con alta eficiencia puntual en el caudal de diseño pero con eficiencias bastante bajas en caudales parciales.

Carcasa de la turbina

La carcasa de una turbina Crossflow es de acero estructural, muy robusto y resistente a los impactos y a las heladas. Si hay un alto contenido de material abrasivo en el agua (por ejemplo, arena o limo) o si la composición del agua se considera agresiva (por ejemplo, agua de mar o agua ácida) todas las partes de la turbina en contacto con el agua se construyen de acero inoxidable.

Álabes guía

En una turbina Crossflow separada en dos cámaras, el agua se regula con dos álabes guía de fuerza equilibrada. Los álabes dividen el flujo de agua, lo equilibran y lo dejan entrar al rodete de forma suave,  independientemente de la anchura de cada cámara. Los álabes guía se colocan con alta precisión en la carcasa de la turbina y pueden servir como dispositivo de cierre de la turbina en centrales con saltos bajos. En este caso no es necesario utilizar una válvula de cierre entre la tubería de presión y la turbina. Ambos álabes guía están equipados de forma independiente con un brazo extendido, al cual se conecta el control automático o manual. Los álabes guía se colocan en rodamientos de alta calidad y resistencia, que no requieren ningún tipo de mantenimiento. En caso de cierre de emergencia la turbina puede cerrar por gravitación a través de los pesos colocados al final de los brazos.

Im.4: Construcción de una turbina de flujo cruzado con dos cámaras

El Rodete

El rodete es la pieza más importante de la turbina. Está formado por álabes que están fabricados en acero perfilado y pulido, usando un método altamente probado. En función de los datos hidráulicos concretos, se utiliza acero estructural o acero inoxidable para su construcción. Los dos extremos de los álabes terminan dentro de unos discos y son soldados con discos intermedios, siguiendo un procedimiento específico. Dependiendo del tamaño, el rodete está equipado con hasta 37 álabes. Los álabes inclinados linealmente generan muy poca fuerza axial y por lo tanto no se requiere un montaje complejo de rodamientos reforzados ni lubricación. Las palas de rodetes anchos van apoyadas con varios discos intermedios. Los rodetes son cuidadosamente equilibrados y balanceados antes de la instalación definitiva de la turbina y sometidos a pruebas de fuerza.

Rodamientos

Las turbinas Crossflow están equipadas con rodamientos autoalineables con varias ventajas, tales como una baja resistencia de rodadura y un mantenimiento sencillo. El diseño de la carcasa del cojinete evita la entrada de agua en los rodamientos y que los lubricantes estén en contacto con el agua. Éste es un importante punto de calidad del diseño patentado de la carcasa de nuestro cojinete específico para las turbinas Crossflow. Además, el rodete está centrado dentro de la carcasa de la turbina por medio de los rodamientos. Esta ingeniosa solución técnica se completa con elementos de sellado, libres de mantenimiento. Aparte del cambio de grasa anual, los cojinetes no requieren ningún tipo de mantenimiento. Por otra parte, la técnica utilizada permite la sustitución sencilla del rodete sin tener que mover la totalidad de la turbina fuera de su posición.

Tubo de aspiración

La turbina Crossflow es una turbina de descarga libre, como la turbina Pelton. Sin embargo, en el caso de saltos medios o bajos, es posible aplicar un tubo de aspiración con el fin de utilizar el salto en su totalidad. Sin embargo la columna de agua en el tubo de aspiración debe ser controlable. Esto se consigue mediante una válvula de regulación de aire, afectando a la presión de aspiración en la carcasa de la turbina. De tal manera, turbinas con una altura de aspiración de 1 a 3 m funcionan sin ningún peligro de cavitación.

Aplicaciones

  • 10 kW-7.000 kW/unidad
  • Rango de salto: 5-200 m
  • Centrales de pasada
  • Centrales a pie de presa
  • Centrales en sistemas de agua potable
  • Centrales en depuradoras de aguas residuales
  • Centrales para electrificación de zonas aisladas

Ventajas

  • Mayor producción anual en caudales variables por alta eficiencia
  • desde 12% hasta 100% del caudal
  • Inicia funcionamiento con sólo 6% de caudal
  • Fabricación a medida para cada instalación
  • Diseño de rodete que evita atascos
  • Alta tolerancia en saltos variables
  • Sencillo montaje y mínima obra civil
  • Prácticamente libre de mantenimiento
  • Alta tolerancia ante sustancias diversas y abrasivas
  • Calidad probada en más de 10.000 instalaciones