TURBINAS KAPLAN

Estas son máquinas hidráulicas de reacción de flujo axial, con alabes móviles que le permiten ajustarse con mucha facilidad, a diferentes condiciones de flujo sin que se tenga una caída de rendimiento de estas; su utilización se dan en lugares donde se tienen saltos pequeños o a lo sumo medianos pero, pero que con mucho caudal.

CARACTERÍSTICAS Dimensiones reducidas. Velocidades relativamente altas. Rendimiento elevado con carga variable.

PARTES La parte gris, es el distribuidor. La parte café la cámara de alimentación. La parte roja los álabes móviles del distribuidor. La azul es el flujo del agua o fluido La parte amarilla es la turbina KAPLAN, donde, están sus alabes móviles que se asemejan a la forma ala de un avión o hélice de un barco y su eje. La parte verde es el difusor o tubo de aspiración.

DISTRIBUIDOR El distribuidor es un órgano fijo cuya misión es dirigir el agua, desde la sección de entrada de la máquina hacia la entrada en el rotor (cámara de admisión), distribuyéndola alrededor del mismo, (turbinas de admisión total), o a una parte, (turbinas de admisión parcial), es decir, permite regular el agua que entra en la turbina, desde cerrar el paso totalmente, caudal cero, hasta lograr el caudal máximo. Es también un órgano que transforma la energía de presión en energía de velocidad; en las turbinas hélico-centrípetas y en las axiales está precedido de una cámara espiral (voluta) que conduce el agua desde la sección de entrada, asegurando un reparto simétrico de la misma en la superficie de entrada del distribuidor.

El rotor va precedido del distribuidor, cuyos álabes direccionales son por le general móviles; estos alabes se pueden regular durante la marcha de TH con el fin de tener rendimientos máximos.

ROTOR Es el elemento esencial de la turbina, estando provisto de álabes en los que tiene lugar el intercambio de energía entre el agua y la máquina. Como una turbina Kaplan (álabes orientables), es mucho más cara que la de hélice (álabes fijos), a veces se equipa una central de pequeña altura con turbinas hélice y Kaplan. Estas van cambiando insensiblemente de forma para adaptarse a las diferentes condiciones de servicio.

El rotor de esta TH se caracteriza por poseer pocos álabes dispuestos de forma radial a la vez que carecen de corona exterior. El perfil de los alabes tiene características hidrodinámicas con poca curvatura, que facilita su rendimiento y aumenta la velocidad del fluido (agua), estas características hacen que estas TH se construyan de diámetros de rodete bastante pequeños.

Los álabes del rotor tienen un perfil de ala de avión y desarrollo helicoidal. El perfil de ala permite obtener una acción útil del agua sobre el álabe en el movimiento que aquella tiene respecto a éste. La forma helicoidal o alabeo se justifica, en virtud de que la velocidad relativa del flujo varía en dirección y magnitud con el radio, supuesta ω (velocidad angular) constante, y considerando la velocidad absoluta constante en magnitud y dirección.

Para lograr el control adecuado de las palas del rotor, tanto el núcleo del rotor, como el eje de turbina, permiten alojar en su interior los distintos dispositivos mecánicos, tales como servomotores, palancas, bielas, destinados a dicho fin Se distinguen tres sistemas de gobierno de las palas del rotor, dependiendo de la ubicación del servomotor de accionamiento en las distintas zonas del eje del grupo turbina-generador Por lo cuál cuenta con: Servomotor en cabeza: el servomotor está instalado en el extremo superior del eje, en la zona del generador Servomotor intermedio: en este caso está situado en la zona de acoplamiento de los ejes de la turbina y del generador Servomotor en núcleo: está alojado en el propio núcleo del rotor

APLICACIONES Se utiliza en saltos de gran caudal y poca altura, entre 6 y 70 metros, y con potencias entre 20 y 600 MW. Las turbinas Kaplan entran en competencia con las turbinas Francis para saltos entre 30 y 70 metros. Las primeras presentan la ventaja de adaptarse mejor a las variaciones de carga, funcionando con un buen rendimiento al 40% de la carga máxima, mientras que en las Francis, aproximadamente a un 60% de la carga máxima, aparece un fenómeno denominado antorcha que puede dar lugar a fuertes vibraciones. Por otro lado, las Kaplan para saltos mayores de 50 metros, y a igual de potencia, tienen un diámetro mayor que las Francis.