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Las turbinas Kaplan funcionan según el principio de reacción axial. En una turbina axial, el agua fluye a través del rodete en una dirección paralela al eje de rotación del rodete. El agua en la entrada de la turbina tiene energía cinética y de presión para rotar efectivamente las palas de una central hidroeléctrica.
El profesor Viktor Kaplan de Austria, quien desarrolló esta turbina en 1913, combinó palas de hélice autoajustadas con compuertas autoajustadas para lograr eficiencia en una amplia gama de caudales y niveles de agua. También conocida como turbina de hélice, evolucionó de la turbina Francis. Es posible una operación eficiente a bajas alturas y altos caudales, lo que es imposible con las turbinas Francis. Este artículo describe el procedimiento de trabajo, los componentes clave y sus aplicaciones.
Tabla de contenido
Componentes clave de la turbina Kaplan
Las partes principales de la turbina Kaplan son
1. Carcasa de desplazamiento
Una carcasa tipo espiral con un área de sección transversal decreciente. El agua de la compuerta hidráulica ingresa a la carcasa del scroll y viaja a las paletas guía. Allí el agua gira 90° y fluye axialmente a través del corredor. Protege los rodetes, las palas del rodete, los álabes guía y otras partes internas de la turbina contra daños externos.
2. Mecanismo de paleta guía
Es la única parte de control de toda la turbina y se abre y se cierra según lo exigen los requisitos de energía. Cuando se necesita más potencia, se abre completamente para permitir que más agua golpee las palas del rotor, y cuando la potencia es menor, se cierra para detener el flujo de agua. Sin paletas guía, la turbina no puede funcionar de manera eficiente y es menos eficiente.
3. Tubo de tiro
La presión a la salida del rodete de la turbina de reacción es generalmente menor que la presión atmosférica. El agua de salida no se puede descargar directamente en la carrera de cola. Se utilizan tubos o tuberías de área creciente para drenar el agua desde la salida de la turbina hasta la rueda de cola. Este tubo de área creciente se llama tubo de tiro. Un extremo del tubo está conectado a la salida del canal y el otro extremo está sumergido por debajo del nivel del agua del canal de cola.
4. hoja de corredor
El corazón del componente de la turbina Kaplan es el álabe del rodete. Las palas del corredor son las partes giratorias que ayudan a generar electricidad. Su eje está conectado al eje del generador. El rodete de esta turbina tiene una gran protuberancia sobre la que se montan las palas, y las palas del rodete se pueden ajustar al ángulo de ataque óptimo para obtener la máxima potencia. Las palas de las turbinas Kaplan tienen un giro a lo largo de su longitud.
Procedimiento de trabajo de la turbina Kaplan
El agua de la compuerta ingresa a la carcasa del scroll. La carcasa de espiral se fabrica con la forma requerida sin perder presión de flujo. Las paletas guía dirigen el agua a las palas del corredor. Las paletas son ajustables y se pueden ajustar de acuerdo con los requisitos de flujo. Dado que el agua gira 90 grados, la dirección del agua es a lo largo del eje de las palas del corredor. Cuando la hoja del corredor golpea el agua por la fuerza de reacción del agua, la hoja del corredor comienza a girar. Las palas correderas siempre tienen el ángulo de ataque óptimo para todas las secciones transversales de la pala y están torcidas a lo largo de su longitud para lograr una mayor eficiencia. El agua ingresa al tubo de tiro desde las palas del corredor donde se reducen la presión y la energía cinética. La energía cinética se convierte en energía de presión, aumentando la presión del agua. La rotación de la turbina se utiliza para hacer girar el eje del generador para generar electricidad.
Aplicaciones de las turbinas Kaplan
- Las turbinas Kaplan se utilizan ampliamente en todo el mundo para la generación de energía.
- Puede operar de manera más eficiente a baja cabeza y alto flujo en comparación con otros tipos de turbinas.
- Tamaño pequeño y fácil de instalar.
- La eficiencia de las turbinas Kaplan es muy alta en comparación con otras turbinas.
Desventajas de la turbina Kaplan
- El único inconveniente de las turbinas Kaplan es la cavitación provocada por la caída de presión en el tubo de aspiración. El uso de un tubo de tiro y el material adecuado (generalmente acero inoxidable) para las palas del rodete puede reducir en gran medida los problemas de cavitación.