Uploaded by Jaime Escalante

157813773-Turbinas-Kaplan

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UNIVERSIDAD NACIONAL
DE
SAN ANTONIO ABAD DEL
CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA
ELECTRICA
ASIGNATURA DE
TURBOMAQUINAS
TURBINAS
KAPLAN
Ing. Willy Morales Alarcón
2013
Turbina Kaplan
 Inventada por Víctor Kaplan en 1912.
 Son turbinas de reacción, de alabes orientables. Utilizadas en
 pequeñas alturas y grandes caudales.

Son las turbinas mas económicas para medianas y grandes potencias.

Actualmente su rendimiento máximo llega a superar 95%.
 A igualdad de
potencia, las
turbinas Kaplan son
menos voluminosas
que las turbinas
Francis
 Normalmente se
instalan con el eje
en posición vertical,
si bien se prestan
para ser colocadas
de forma horizontal
o inclinada
Componentes De Una Turbina Kaplan
Son partes constitutivas
de una turbina Kaplan:
Cámara espiral
Distribuidor
Rotor o rodete
Tubo de aspiración.
Eje
Equipo de sellado
Cojinete guía
Cojinete de empuje
COMPONENTES ADICONALES DE LA TURBINA
KAPLAN:
Dado el gran parecido con las turbinas Francis, todos aquellos componentes tienen la misma función
y similares características. Tal ocurre con los elementos siguientes:
1.- Soporte Superior.
2.- Cojinete de Empuje.
3.- Cojinete Guía de Turbina.
4.- Rotor.
5.- Estator.
6.- Eje.
7.- Acoplamiento.
8.- Turbina.
El único componente
de las turbinas kaplan, que
Podría considerarse
Como distinto al de las
turbinas Francis, es
el rotor o rodete
Rotor De Una Turbina Kaplan
Se asemeja a la hélice de barco, esta
formado por un numero
determinado de palas o álabes, de 2
a 4 para saltos de pequeña altura y
de 5 e 9 cuando los saltos son
mayores, por supuesto dentro
del campo de aplicación de las
turbinas Kaplan
En las turbinas Kaplan, todas y
cada una de las palas del rotor
están dotadas de libertad de
movimiento, pudiendo
orientarse dentro de ciertos
límites sobre sus asientos
respectivos situados en el
núcleo, llamado también cubo
del rodete, adoptando
posiciones de mayor o menor
inclinación respecto al eje de
la turbina según órdenes
recibidas del regulador de
velocidad
Las turbinas Kaplan, son también conocidas como
turbinas de doble regulación, por intervenir en el proceso
de regulación tanto las palas del distribuidor, como sobre
las palas del rotor dependiendo de las condiciones
de
carga y del salto existente
Con este procedimiento se consiguen elevados
rendimientos, incluso para cargas bajas y variables, así como en el
caso de fluctuaciones importantes del caudal
Las palas directrices del distribuidor, se gobiernan de
forma análoga a como se realiza en las turbinas Francis
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 turbinagenerador
Así se tiene:
 Servomotor en cabeza: el servomotor está instalado
en el extremo superior del eje, en la zona del
generador
 Servomotor intermedio: en
la zona de acoplamiento de
este caso está situado
en
los ejes de la turbina y
del
generador
 Servomotor en núcleo: está alojado en el propio
núcleo del rotor
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Servomotor en cabeza
Servomotor en núcleo
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 Actualmente el empleo de servomotor en el núcleo es
el mas utilizado, con el se reducen las dimensiones y el número
de elementos mecánicos que en los otros sistemas realizan la
interconexión entre el servomotor
y los ejes de las palas del rotor
 En los sistemas de servomotor intermedio y en núcleo,
los conductos de aceite entre regulador de velocidad y el
servomotor se realizan mediante conductos concéntricos
dispuestos en el interior del eje del grupo
turbina-generador
 En algunas turbinas kaplan las palas del rotor se
pueden orientar con mecanismos accionados por motores
eléctricos y reductores de velocidad ubicados en el interior
del eje
 En los rotores kaplan, el interior del núcleo está
lleno de aceite a fin de producir la estanqueidad para evitar
el paso de agua a través de los ejes de las palas
 Una de las características fundamentales de las
turbinas Kaplan constituye el hecho que las palas del
rotor están situadas a una cota más baja que la cota
del distribuidor, de modo que el flujo del agua incide
 sobre las palas en su parte posterior en dirección
paralela al eje de la turbina
Generalidades
 Las turbinas tipo Kaplan son turbinas de admisión total y
clasificadas como turbinas de reacción
 Se emplean en saltos de pequeña altura (alrededor de 50
menores alturas), con caudales medios y grandes
(aproximadamente de 15 m3/s en adelante)
 Debido a su singular diseño, permiten desarrollar elevadas
velocidades específicas, obteniéndose buenos rendimientos, incluso
dentro de extensos límites de variación de caudal
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Elementos de una turbina Kaplan
Eje
Voluta
Rotor
Tubo de
succión
Rotor
TURBINAS
HELICEKAPLAN
ROTOR
KAPLAN
ROTOR
KAPLAN
KAPLA
N
TURBINA
KAPLAN
Funcionamiento de una turbina Kaplan
FUNCIONAMENTO
DE TURBINAS
TURBINAS-HELICEKAPLAN
CAMARA ESPIRAL, DISTRIBUIDOR, TUBO DE ASPIRACION:
IGUAL QUE FRANCIS: HELICE-ALETAS FIJAS. KAPLAN-ORIENTABLES.
EFECTO A PERFILES AERODINAMICOS. NACA.
TURBINAS-HELICE-KAPLAN
KAPLAN. DOBLE REGULACION.(DISTRIBUIDOR+RODETE)
DISTINTAS COMBINACIONES EFECTO A LA (Q,REND.)->ZONA AMPLIA DE RENDIMIENTOS
ALTOS
TURBINAS-HELICEKAPLAN
RODETE POR DEBAJO DEL NIVEL DE DISTRIBUIDOR Y CAMARA
ESPIRAL
TURBINAS-HELICEKAPLAN
CAMARA ESPIRAL EN Hn BAJOS SE CONVIERTE EN CAMARA DE
HORMIGON.
TURBINAS-HELICE-KAPLAN
CAMARA ESPIRAL EN Hn BAJOS SE CONVIERTE EN CAMARA DE
HORMIGON.
TURBINAS-HELICEKAPLAN
CANAL ABIERTO. SIN CAMARA ESPIRAL. CON Hn MUY BAJOS.
TURBINAS-HELICEKAPLAN
SEMIKAPLAN. DISTRIBUIDOR ALABES FIJOS. REGULACION SOLO BASADA EN
LAS
ALETAS DEL RODETE.
TURBINAS-HELICEKAPLAN
TURBINA BULBO. SIN CAMARA ESPIRAL. CENTRALES
MAREOMOTRICES.
TURBINAS-HELICEKAPLAN
TURBINA BULBO. SIN CAMARA ESPIRAL. CENTRALES
MAREOMOTRICES.
Turbina Kaplan
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Debido a su diseño, permiten desarrollar elevadas velocidades específicas, obteniéndose
buenos rendimientos, incluso dentro de extensos límites de variación de caudal.
A igualdad de potencia, las turbinas Kaplan son menos voluminosas que las turbinas
Francis.
CARACTERÍSTICA
S:
Un montaje característico de este tipo de turbinas, conjuntamente con el alternador, constituye los
llamados grupos-bulbo, propios de las centrales mareomotrices; o los grupos-pozo.
Estos se utilizan para aprovechar al máximo de las corrientes de agua con muy poco salto.
En ambas disposiciones, la cámara y el tubo de aspiración constituyen un solo conducto pudiendo
estar situado el eje del grupo en posición vertical y también horizontal o inclinada.
Eje vertical
Eje Horizontal
RODETE DE LA TURBINA KAPLAN:
Se asemeja a la hélice de un barco, al estar formado por un numero determinado de palas, de 2 a 4 para
saltos de pequeña altura y de 5 e 9 cuando los saltos son mayores, dentro del campo de aplicación de las
turbinas Kaplan.
Solamente se denominan turbinas Kaplan, cuando todas y cada una de las palas del rodete están dotadas de
libertad de movimiento, girando al unísono y uniformemente sobre sus asientos respectivos situados en el
núcleo, llamado cubo del rodete.
SERVOMOTOR DEL
NÚCLEO:
Está alojado en el propio núcleo del rodete.
Existen turbinas en las que las palas del rodete se pueden orientar con mecanismos
accionados por motor eléctrico y reductor de velocidad, colocados en el interior del eje.
En los rodetes Kaplan, el interior del núcleo está lleno de aceite, a fin de producir la
estanqueidad necesaria que evite el paso de agua, a través de los ejes de las palas.
En el caso de turbinas Kaplan, las palas del rodete están situadas a un nivel más bajo que el distribuidor, de
modo que la corriente de agua que fluye por éste, incide sobre dichas palas en su parte posterior, en
dirección paralela al eje de la turbina.
TURBINAS BULBO:
Los grupos Bulbo, como parte fundamental de algunas centrales minihidráulicas y maremotrices, no son
más que un tipo especial de turbina hélice, capaces de aprovechar saltos de pequeño desnivel, pero de
gran caudal.
Estos grupos fueron concebidos en un principio para ser utilizados en cuencas fluviales
de grandes caudales y posteriormente han sido empleados también por las centrales
maremotrices, que como sabemos se caracterizan, por pequeñas alturas y grandes
caudales.
1.
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3.
4.
5.
6.
PREGUNTAS AL
ALUMNO:
¿Qué tipo de turbina es la Kaplan?
¿Qué valores de altura de Caída de agua y Flujo maneja la Turbina Kaplan?
¿Por qué las Turbinas Kaplan desarrollan mayor velocidad?
¿Por qué las Turbinas Kaplan desarrollan menor velocidad?
¿Cuáles son los 8 componentes principales de la turbina Kaplan?
En cuestión de Potencia, ¿Por qué las Kaplan presentan menos tamaño que las
7. Francis?
8. ¿Cómo se define el Cubo del Rodete?
9. ¿Cuál es la función del Rodete de la Turbina Kaplan?
10. ¿Dónde se encuentra el Servomotor del Núcleo de la Turbina Kaplan?
11. ¿Por qué las palas del Rodete se encuentran en la parte baja de la Turbina?
¿Qué son las Turbinas Bulbo?
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