Turbina Kaplan: Características, Tipos y Aplicaciones en Centrales Hidroeléctricas

Turbina Kaplan: Características, Tipos y Aplicaciones

La turbina Kaplan es un tipo de turbina hidráulica de reacción ampliamente utilizada en centrales hidroeléctricas.

Características Principales

• Admisión: Total.
• Tipo: Axial (Kaplan) o radial-axial (Semikaplan).
• Instalación: Eje vertical, horizontal o inclinado.
• Clasificación Energética: Turbina de reacción.

Usos y Aplicaciones

• Ideal para saltos de agua de menos de 50 metros.
• Apta para caudales medios y grandes (superiores a 15 m³/s).

Rendimiento

• Ofrece buenos rendimientos en un amplio rango de variación de caudal.
• A igual potencia, las turbinas Kaplan son más pequeñas que las turbinas Francis.

Clasificación de las Turbinas Kaplan

Según su Sistema de Regulación

• Doble Regulación: Permite orientar los álabes del distribuidor y del rodete.
• Simple Regulación:
  • Semikaplan: Mantiene fijos los álabes del distribuidor y orienta los del rodete.
  • Hélice: Mantiene fijos los álabes del rodete y orienta los del distribuidor.

Según la Presencia de Cámara Espiral

• Con Cámara Espiral: Similares a las turbinas Francis.
• Sin Cámara Espiral: La admisión se realiza mediante un conducto de toma.

Partes de una Turbina Kaplan (con cámara espiral)

1. Cámara espiral
2. Predistribuidor
3. Distribuidor
4. Rodete Kaplan (tipo hélice)
5. Tubo de aspiración

El rodete Kaplan, con forma similar a la hélice de un barco, consta de:

• Cubo u ojiva: Aloja el mecanismo de giro de los álabes.
• Álabes: Tienen libertad de movimiento para la regulación.
• Mecanismo de orientación: Controla la posición de los álabes.

Tipos de Turbinas Kaplan sin Cámara Espiral

La disposición sin cámara espiral, donde los álabes se sitúan en un plano perpendicular al eje y el rodete se encuentra en la prolongación del tubo de admisión, ofrece una mayor eficiencia.

Turbina Kaplan en "S"

Es una turbina axial con un codo aguas arriba o aguas abajo. El conducto de admisión gira, orientando el flujo hacia el rodete.

Ventajas:

• Menor pérdida de carga en el conducto hidráulico.
• Mayor capacidad de turbinación para la misma sección de rodete.
• Menor superficie ocupada y menor necesidad de hormigonado y excavación.

Inconvenientes:

• Mayor riesgo de cavitación.

Turbina Bulbo

El alternador se encuentra dentro de una envolvente sumergida, similar a un submarino. Se accede a través de un pozo diseñado para no obstaculizar el paso del agua. Este diseño es muy común en centrales de baja altura y gran caudal.