TURBINAS KAPLAN

TURBINAS HIDRAULICAS : KAPLAN

Negreiros Polo, Jefferson Homero

RESUMEN

Las turbinas hidráulicas en general son máquinas que transforman la energía potencial del agua en energía mecánica Esto se debe a que aprovecha el flujo del agua que se deja caer desde una altura determinada Las turbinas Kaplan son un tipo de estas su componente principal (rodete) está conformado de unos alabes en forma de hélices las cuales son regulables para mejorar la eficiencia de la máquinas y son usadas en las centrales hidroeléctricas

Palabras clave

• Turbinas hidráulicas • Rodete • Centrales hidroeléctricas • Hélice • Turbina Kaplan

ABSTRACT:

The Hydraulic turbines are machines that transform potential Energy of the water into mechanic energy. It is because it takes advantage of the water flow which is dropped form a given height. An example is Kaplan turbine, its main component is (the pad turbine) is shaped as a propeller blades which are adjustable to improve the efficiency of the machines and are used in hydroelectric power Plants.

Key words:

Hydraulic turbines, Pad turbine, hydroelectric power Plants, blade, Kaplan turbine

1 INTRODUCCIÓN:

En la antigua Grecia y en general en todo el Mediterráneo oriental, se desarrolló una técnica basada en aprovechar la energía que tenía una corriente de agua. Para conseguirlo se utilizaban la Ruedas Hidráulicas, que eran como indica su nombre, unas ruedas de madera con unas palas en su circunferencia exterior, de manera que al incidir la corriente de agua sobre las palas se producía un movimiento de rotación que se transmitía a partir del eje de la rueda. La energía generada se utilizaba en elevar agua o moler trigo y otros cereales.

En Egipto se han encontrado recipientes cerámicos que eran parte de las ruedas. También en la antigua Siria existen restos del uso de estos artilugios. Existe un libro llamado Pneumática , de Filón de Bizancio (300 – 200 ac) que trata de aparatos para sacar agua y el escritor Vitruvio en su libro Arquitectura tiene un tratado sobre las ruedas hidráulicas.

Las Ruedas Hidráulicas podían ser de eje vertical o de eje horizontal. Las de eje vertical tenían un conjunto de aspas o palas radiales que estaban situadas en una corriente de agua . Las de eje horizontal tenían el segmento inferior de la rueda de palas metida en la corriente de agua ( rueda hidráulica de empuje inferior).

La rueda fue evolucionando , esta evolución hizo que los rendimientos obtenidos fueran cada vez mayores al ir disminuyendo los rozamientos, al ir cambiando la disposición geométrica de las palas o aprovechando los saltos de agua de manera que el agua acometía sobre las ruedas por la parte superior ( Rueda de empuje superior).

2. LAS TURBINAS

Las turbinas son máquinas que aprovechan la energía de un fluido en movimiento producida por una caída o dirigida desde un inyector; mediante un rotor para convertirla en energía mecánica. Es decir, las turbinas generan potencias a partir del fluido que se encuentra a altas presiones.

Las turbinas poseen un elemento móvil rotativo que se denomina rodete (rueda giratoria que posee álabes circundantes) y tendrá la función de transferir la energía disponible del líquido hacia su eje. Como resultado se obtiene un momento de torsión al cual se le puede aplicar, por ejemplo a un generador eléctrico para obtener energía eléctrica, o usarlo directamente como energía mecánica accionando molinos, bombas hidráulicas, entre otras aplicaciones.

2.1 Tipos de turbinas axiales.

Estas turbinas son de reacción, es decir realizan la conversión de energía gravitacional del fluido en energía cinética en un espacio encerrado a presiones mayores que la atmosférica. Por lo tanto, aprovechan la energía del fluido para mover el rotor y producir un momento torsor. Luego a la salida del rodete el flujo sale hacia un difusor, también llamado tubo de succión, que convierte gran parte de la energía cinética remanente en el líquido en energía de flujo y recupera también la altura de suspensión de la turbina respecto al nivel del agua en el canal de fuga.

Dependiendo del tipo de turbina axial el flujo puede estar contenido en una carcasa tipo caja espiral o del tipo tronco-cónica. En la actualidad se utilizan los siguientes tipos de turbinas axiales: turbinas Kaplan, turbinas bulbo, turbina tubular, turbina de generador periférico.

2.1.1 TURBINAS KAPLAN

Las turbinas tipo Kaplan fueron diseñado por el Dr. técnico Víctor Kaplan (1876-1934) en el principio del siglo 20. A diferencia de los otros tipos de turbinas se puede ajustar ambas alabas (los del rotor y los alabas de guía) para adaptar la turbina a diferentes niveles del caudal. , su función es controlar la componente tangencial de la velocidad a la entrada del rodete, en consecuencia el fluido sale de los alabes directores (distribuidor) y entra en la rueda con un momentum angular adquirido Los ejes son de orientación horizontal o vertical. Se usa este tipo de turbina en plantas de presión baja y mediana.

A medida que el fluido discurre a través del rodete, su momentum angular se reduce e imparte un momento de torsión a la rueda, que a su vez impulsa el eje para producir energía.

Además posee un distribuidor radial tipo Fink de paletas regulables. Puede tener una cámara tipo espiral circular o del tipo rectangular y un tubo de succión de forma recta o acodada, según sea el requerimiento de la altura de succión.

Gracias a sus álabes orientables tanto en el rodete como en el distribuidor, se puede dirigir muy fácilmente recibiendo grandes caudales y su accionar es muy eficiente. También se puede encontrar turbinas Kaplan con álabes fijos o llamadas también turbinas de hélice, con ellos se logra una reducción significativa de costos pero se reduce la eficiencia, especialmente a cargas parciales según (Coz, Federico y otros p.131 y 132)

Utilización para:

• altura de caída 7-60 Metros

• caudal 0,7-1.000 m³/s

• potencia 50-180.000 KW.

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En

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