Turbinas Kaplan

Resumen. Las turbinas fueron creadas a principios del siglo XX por Victor Kaplan al mejorar las palas para que pudiesen pivotar sobre su eje y obtener mayor rendimiento. Este tipo de turbina son utilizadas en centrales hidráulicas donde el salto es pequeño y el caudal muy grande. Hay gran cantidad de centrales hidráulicas con este tipo de turbina en Sur América. Según las características sepueden diferenciar cuatro tipos de turbinas de esta clase: las Bulbo, las Kaplan, SemiKaplan y Hélice. También aprovechan las fuerzas mareomotrices para generar electricidad.

Palabras clave: Turbina Kaplan, central hidráulica, fuerzas mareomotrices.
































1. INTRODUCCIÓN

LAS TURBINAS TIPO KAPLAN SON TURBINAS DE ADMISIÓN TOTAL Y ESTÁNCLASIFICADAS COMO TURBINAS DE REACCIÓN. EN LAS TURBINAS DE ADMISIÓN TOTAL, LA EXPANSIÓN DEL LÍQUIDO SE REALIZA EN LA CORONA DE ÁLABES FIJOS DE SECCIÓN VARIABLE, TAMBIÉN DENOMINADOS DISTRIBUIDORES. CON ELLO, EL CHORRO DE LÍQUIDO PRODUCIDO INCIDE SOBRE TODA LA PERIFERIA DE LA CORONA DE ÁLABES MÓVILES, CON LO QUE SE MINIMIZAN LAS PÉRDIDAS DEBIDAS AL EFECTO DE VENTILACIÓN. LAS TURBINAS DE REACCIÓN SONAQUELLAS EN LAS QUE CADA UNA DE LAS LÁMINAS DE FLUIDO QUE SE FORMAN, DESPUÉS DE PASAR EL AGUA A TRAVÉS DE LAS PALAS FIJAS Y DIRECTRICES, NO SE PROYECTAN HACIA LOS ÁLABES DEL RODETE DE MANERA FRONTAL, SINO QUE SE TRATA DE UN DESLIZAMIENTO SOBRE LOS MISMOS, DE TAL MODO QUE EL SENTIDO DE GIRO DEL RODETE NO COINCIDE CON LA DIRECCIÓN DE ENTRADA Y SALIDA DEL AGUA.

En 1913, el ingeniero austriaco VíctorKaplan planteó por primera vez la turbina de hélice, que actúa al contrario que la hélice de un barco. Kaplan mejoró la turbina haciendo que las palas pudieran pivotar sobre su eje. Los distintos ángulos de las palas aumentaban el rendimiento ajustando el ángulo al volumen de la caída de agua. Para mantener una salida fija del generador en una instalación hidroeléctrica la velocidad de la turbinadebe mantenerse constante, independientemente de las variaciones de la presión del agua que las mueve. Esto requiere gran número de controles que varían el ángulo de las palas.

Las turbinas Kaplan aprovechan tanto la velocidad del agua como la presión que le resta la corriente en el momento del contacto. Las palas o álabes son impulsadas por agua de alta presión liberada por una compuerta. Seutilizan en caídas de 3 a 40 metros y en pocos casos 60 metros. Las velocidades específicas varían de 80 a 250 metros obteniéndose buenos rendimientos, incluso dentro de extensos límites de variación de caudal.

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Figura 1. Turbina kaplan


2. COMPONENTES de la turbina kaplan

SE PUEDEN DIFERENCIAR VARIOS ELEMENTOS EN UNA TURBINA KAPLAN, ALGUNOS MUY GENERALES QUE CONSTITUYEN UNA TURBINAY OTROS MÁS CARACTERÍSTICOS DE LA KAPLAN.

1. Cámara espiral
Puede ser metálica o de hormigón. Está constituida por la unión sucesiva de una serie de virolas tronco-cónicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral. Desde el acoplamiento con la tubería forzada, donde el diámetro interior de la virola correspondiente alcanza su valor máximo, la sección interior, va decreciendopaulatinamente hasta la virola que realiza el cierre de la cámara sobre sí misma, cuyo diámetro interior se reduce. Esta disposición se conoce como el caracol de la turbina, en el que, debido a su diseño, se consigue que el agua circule con velocidad aparentemente constante y sin formar torbellinos, evitándose pérdidas de carga.

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FIGURA 2. CÁMARA ESPIRAL





2. DISTRIBUIDOREstá formado por un determinado número de palas móviles, cuyo conjunto constituye un anillo que está situado concéntricamente y entre las mismas cotas en altura que el antedistribuidor, descrito al exponer la cámara espiral, siendo, en definitiva, camino continuado del agua en su recorrido hacia el centro de la turbina
Su función es la de distribuir, y regular o cortar totalmente, el caudal de...