Turbina kaplan

Turbinas Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica.

Clasificación de Acuerdo al Cambio de Presión en el Rodete Turbinas de acción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete. Turbinas de reacción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo si sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.

Grado de Reacción El grado de reacción mide la relación entre la altura de presión y la altura total.  Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior.

Turbina de Reacción Aprovechan además la pérdida depresión que se produce en su interior. Fluido de trabajo si sufre un cambio de presión importante. Son de admisión total. La presión a la entrada del rodete es superior a la atmosférica. El rodete está inundado. La salida de la tubería se encuentra en el nivel de aguas abajo.

Partes de una Turbina de Reacción Tubería forzada‡ Distribuidor  ‡Rodete‡ Tubo de aspiración

Carta para seleccionar turbinas hidráulicas en función del caudal y el salto.

Turbina Kaplan Son turbinas de reacción y de admisión axial Usadas para pequeñas alturas (2 a 80m). Sus rodetes son de pocos álabes relativamente estrechos, muy parecidos a las hélices de los buques. Pueden ser de dos o cuatro palas para los saltos reducidos. Pueden disponerse de forma vertical, horizontal u oblicua.

Funcionamiento de una Turbina Kaplan Las palas son impulsadas por agua a alta presión liberada por una compuerta. Para regular la entrada, se emplea un distribuidor Fink. Los álabes del rodete giran sincrónicamente alrededor de su eje. Funcionan como si un solo rodete desempeñara el papel de infinito número de rodetes.

FUNCIONAMIENTO DE TURBINA KAPLAN

COMPONENTES DE LA TURBINA KAPLAN: 1.- Soporte Superior. 2.- Cojinete de Empuje. 3.- Cojinete Guía de Turbina. 4.- Rotor. 5.- Estator. 6.- Eje. 7.- Acoplamiento. 8.- Turbina.

1) EL DISTRIBUIDOR Forma parte del estator de la máquina, es decir, es un órgano fijo (ver figura 5 y 6) 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 rodete (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 repartosimétrico de la misma en la superficie de entrada del distribuidor.

A continuación se presenta una clasificación de estos dispositivos, según la disposiciónde los ejes de giro de los álabes directrices: 1. Cilíndrico: si los ejes de giro se encuentran en la superficie de un cil indro cuyoeje coincide con el eje de la máquina y el flujo en el distribuidor carece de componenteaxial. Los diagramas presentados corresponden a este tipo.  2. Axial: Si los ejes de giro se encuentran en un plano transversal al ej e de lamáquina y el flujo en el distribuidor carece de componente radial ( en centrales en queel flujo es axial no solo en el rodete, sino a la entrada de la turbina: Grupo bulbo). 3. Cónico: Si los ejes de giro se encuentran en una superficie cónica.  

2) CARCASA O CARACOL Es parte de la estructura fija de la máquina y tiene forma en espiral. En ella se convierteparte de la energía de presión del agua en energía cinética, dirigiendo el aguaalrededor del distribuidor.

3) CÁMARA DE ALIMENTACIÓN Es el lugar por donde entre el agua para alimentar a la turbina. En pocas palabras es un ducto de admisión.  La cámara de alimentación suele ser de concreto en muchos casos, debido a la gran capacidad de gasto que admite la turbina Kaplan. La sección toridal puede ser circular o rectangular.

4) EL RODETE 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.

Los álabes del rotor tienen un perfil de ala de avión y desarrollo helicoidal. El perfil de la permite obtener una acción útil del agua sobre el álabe en el movimiento queaquella 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, yconsiderando la velocidad absoluta constante en magnitud y dirección.

5) TUBO DE DESFOGUE Es un conducto (ver figura 9) por el que desagua el agua, generalmente conensanchamiento progresivo, recto o acodado, que sale del rodete y la conduce hasta elcanal de fuga, permitiendo recuperar parte de la energía cinética a la salida del rodetepara lo cual debe ensancharse; si por razones de explotación el rodete está instalado auna cierta altura por encima del canal de fuga, un simple difusor cilíndrico permite surecuperación, que de otra forma se perdería. Si la turbina no posee tubo de aspiración,se la llama de escape libre

6) SERVOMOTOR DEL DISTRIBUIDOR Ajusta automáticamente a los álabes del distribuidor, de acuerdo con las necesidades de la potencia. Dicho servomotor (fig.) está ligado al gobernador que controla la velocidad del eje del grupo turbina-generador. El servomotor está alojado en el cubo mismo inmediatamente encima de los álabes. El servomotor transmite su movimiento a través de un vástago a la cruceta y el movimiento de traslación de la cruceta en el de rotación de los álabes, gracias a la palanca que cada álabe lleva enchavetada en su eje respectivo.

7) NERVIO CENTRAL El nervio central (figura 11) es cuidadosamente estudiado con ensayos de laboratorio, evita las pérdidas por desprendimiento de la corriente. La parte gris, es el distribuidor, donde, fuera de ella se encuentra la cámara de alimentación de color café, la parte roja los álabes móviles del distribuidor, la azul es elflujo del agua o fluido, la parte amarilla es la turbina KAPLAN, donde, están sus alabesmóviles que se asemejan a la forma ala de un avión o propela de un barco y su eje, ypor último la parte verde es el difusor o tubo de aspiración.

Mantenimiento de una Turbina Kaplan ‡Es necesario comprobar periódicamente la estanqueidad del núcleo de las palas motoras, que tiene la doble misión de impedir la salida hacia fuera del aceite y de evitar que el agua penetre en el núcleo. ‡Las turbinas que sólo puedan regularse por medio de los álabes móviles y que experimenten fuertes y duraderas variaciones de carga, exigen que se revise más a menudo la rueda motriz.