RUEDA DE IMPULSO TANGENCIAL

De este tipo de ruedas existen varias formas que han sido ampliamente

desarrolladas y que difieren únicamente en detalles, estas son conocidas por

distintos nombres comerciales,

tales como la Pelton, Cascada,

etc. Esencialmente este tipo

consiste de una rueda montada

sobre una flecha que transmite

la potencia recibida de uno o

varios chiflones de agua que

entra en dirección tangencial y que acciona una serie de aspas elipsoidales de

doble cazoleta fijas en la periferia de la misma.

La forma más sencilla de un motor de este tipo sería una rueda provista de aspas

planas y radiales tal como la considerada al estudiar el caso de la corriente que

choca contra una serie de aspas planas y radiales de una rueda que gira; pero ya

sabemos que esta forma solo da una eficiencia de un 50% como máximo, por lo

cual en la práctica tendrán que emplearse invariablemente ruedas provistas de

aspas curvas.

La figura anterior muestra una forma defectuosa de aspa curva, puesto que el

agua después de golpear el

labio exterior, es obligada a

cambiar bruscamente de

dirección, produciéndose el

choque y la pérdida de

energía correspondiente, es

defectuosa además, porque la

corriente de agua después de

dejar el aspa golpea la parte

posterior del aspa siguiente,

produciéndose por este motivo una contrapresión con su pérdida de energía

relativa.

Esta razón ha hecho que las aspas

o cangilones sean construidos tal

como se ve en la siguiente figura,

para ser empleados en ruedas

Pelton, que representa la mejor

forma de este tipo de motores.

Las aspas curvas o cangilones,

mostrados en la figura anterior

están formados por una doble taza o

cazoleta de forma elipsoidal, con un

partidor central proyectado para dividir y

desviar la corriente lateralmente,

obligándola al mismo tiempo a cambiar de

dirección en sentido opuesto a la

dirección del movimiento. Las aspas o

cangilones están ligados a la rueda por

medio de las dos orejas que tienen y se

fijan a la misma mediante pernos, como

se ve en la siguiente figura, lo cual permite que fácil y rápidamente sean quitados

y remplazados los cangilones cuando por motivo de desgaste o ruptura esto se

haga necesario.

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, el doble

de la distancia entre el eje de la rueda y el centro del chorro de agua se

denomina diámetro Pelton. El agua acciona sobre las cucharas intercambiando

energía con la rueda en virtud de su cambio de cantidad de movimiento, que es

casi de 180°. Obsérvese en la figura anexa un corte de una pala en el diámetro

Pelton; el chorro de agua impacta sobre la pala en el medio, es dividido en dos, los

cuales salen de la pala en sentido casi opuesto al que entraron, pero jamás puede

salir el chorro de agua en dirección de 180° ya que si fuese así el chorro golpearía

a la pala sucesiva y habría un efecto frenante. La sección de entrada del fluido a la

cuchara se denomina 1, así como 2 a la sección de salida.

El estudio analítico de la interacción agua-pala puede ser sumamente complicado

debido al desplazamiento relativo entre la pala y el chorro de agua. Por otro lado

se simplifica el estudio de las turbinas Pelton a la sección cilíndrica del diámetro

Faubert. Así la energía convertida por unidad de masa de agua está dada por la

ley de Euler de las turbo máquinas:

Donde:

 es la energía específica convertida.

 y   es la velocidad tangencial de la cuchara en los puntos donde el

agua llega y sale de la misma respectivamente.

 y   son, respectivamente, las proyecciones de la velocidad absoluta

del fluido sobre la velocidad tangencial de la cuchara en los puntos de

llegada y salida de la misma.

Como la velocidad tangencial de rotación de la rueda Pelton es la misma en todos

los puntos del diámetro pelton (recuérdese la fórmula de la velocidad angular

) las velocidades   y   son iguales. Entonces la fórmula de Euler se

puede simplificar: