Turbina Kaplan funcionamiento
Las turbinas Kaplan son adecuadas para extraer energía cuando se dispone de agua a baja altura y alta velocidad de flujo, lo que significa que son adecuadas para operar cuando el agua se encuentra almacenada en un gran embalse a una altitud relativamente baja. El flujo de la turbina Kaplan ingresa a través de una carcasa en espiral, donde el área de la carcasa disminuye para asegurar que el flujo ingrese a la parte central a una velocidad uniforme en todo el perímetro. Después de pasar por las álabes guía, el agua pasa sobre el rodete y finalmente sale a través de un tubo de aspiración.
Rodete Kaplan
La parte más importante de la turbina Kaplan es su rodete, cuya sección transversal de la pala tiene una forma curva. Cuando el agua fluye sobre el rodete, induce una fuerza de sustentación debido al efecto del perfil aerodinámico. La componente tangencial de la fuerza de sustentación hace girar el rodete, y esta rotación se transfiere a un generador para la producción de electricidad. Las turbinas Kaplan son máquinas de flujo axial donde la velocidad absoluta del flujo es paralela al eje de la turbina. El agua se hace pasar precisamente a través de las palas del rodete con la ayuda de un revestimiento.
Energía en la turbina Kaplan
La demanda de energía puede fluctuar con el tiempo, y se utiliza un mecanismo de regulación que controla la posición de las álabes guía para controlar la velocidad del flujo de agua, pudiendo adaptarse así a la demanda de potencia variable. Las palas de la turbina Kaplan están diseñadas para operar en una amplia gama de condiciones de funcionamiento. Un diseño adecuado de las palas es fundamental para asegurar que la velocidad relativa del flujo de fluido esté en el ángulo de ataque óptimo en todas las secciones transversales.
Aunque la velocidad absoluta es axial, la velocidad relativa estará inclinada, lo que aumenta a medida que nos alejamos de la raíz hacia la punta. Por lo tanto, debe haber un giro continuo en las palas desde la raíz hasta la punta para que en cada sección transversal el ángulo de ataque sea óptimo.
Palas de la turbina Kaplan
Las palas de la turbina Kaplan son ajustables. Cuando la velocidad del flujo es alta, la velocidad relativa del flujo es más axial, por lo que las palas deben inclinarse verticalmente. Cuando la velocidad del flujo es baja, la velocidad relativa del flujo es más tangencial, por lo que las palas se inclinan en dirección tangencial. Este ajuste de las palas garantiza que el ángulo de ataque sea óptimo incluso bajo condiciones de flujo variables.
Además de controlar la velocidad del flujo, las álabes guía también ayudan a controlar el remolino del flujo. Si las álabes guía no estuvieran presentes, el flujo sería altamente vorticoso debido a su entrada tangencial, lo que reduciría drásticamente el rendimiento de la turbina debido al pobre ángulo de ataque. Por lo tanto, las álabes guía controlan el remolino del flujo para lograr un ángulo de ataque óptimo.
Cavitación en turbinas
El mayor desafío en el diseño de una turbina Kaplan es cómo superar el problema de la cavitación, que causa erosión del material y vibración. La cavitación es inevitable en una turbina Kaplan, ya que en la mayoría de las regiones la presión disminuye considerablemente. Sin embargo, el daño debido a la cavitación se puede reducir utilizando un material de pala adecuado y utilizando un tubo de aspiración con aletas anti-cavitación, que transforma la presión dinámica en presión estática debido a su aumento de área, lo que también ayuda a reducir el efecto de cavitación. ¡Gracias! Espero que hayas obtenido una buena comprensión sobre las turbinas Kaplan.
