MAQUINAS HIDRAULICAS

SESION N 7

DR, JOS MORALES VALENCIA

TURBINAS DE REACCINUna turbina de reaccin, es una mquina motriz que consiste de una parte giratoria llamada rodete, que es impulsado por un fluido en movimiento. Dependiendo de la naturaleza de este fluido, las turbinas de reaccin se pueden dividir en: hidrulicas, a vapor y a gas

TURBINA KAPLAN

Turbina Kaplan de eje verticalPartes internas de la turbina Kaplan

TURBINA KAPLANLas turbinas Kaplan son turbinas de Hlice, en que los alabes del rodete giran ajustndose automticamente.Son turbinas de admisin total, incluidas as mismo en la clasificacin de turbinas de reaccin. Las caractersticas constructivas y de funcionamiento, son muy similares entre ambos tipos. Turbina Kaplan de eje vertical

PARTES DE UNA TURBINA KAPLAN1. Cmara espiral2. Rodete3. Palas4. Doble regulacin5. Tubo de SuccinELEMENTOS DE LA TURBINA KAPLAN

Cmara espiral con distribuidor regulable: anlogo al de las turbinas Francis, pero los labes estn a una altura menor.

Rodete: Hlice de eje vertical con pocos labes y gran seccin de paso entre ellos. Similar a la hlice de un barco (aleaciones especiales).

Palas: Libertad de movimiento (pueden girar sobre sus asientos situados en el ncleo del rodete), a mayor salto ms palas.

Llamadas turbinas de doble regulacin: palas en el rodete y en el distribuidor

Tubo de Succin: El tubo de aspiracin, forma parte de la turbina y es troncocnico, los tubos de aspiracin acodados suelen ser de hormign.

FUNCIONAMIENTO TURBINA KAPLAN

El agua entra al rodete desde la cmara espiral Flujo prcticamente axial.

ngulo de incidencia ptimo de las venas lquidas para caudal variable Inclinacin de labes del rodete.

Movimiento simultneo de todas las palas (complejo sistema de bielas dentro del rodete)

Funcionamiento de la turbina KaplanMANTENIMIENTO DE TURBINAS KAPLAN Primeramente, es necesario comprobar peridicamente la estanqueidad del ncleo de las palas motoras, que tiene la doble misin de impedir la salida hacia fuera del aceite y de evitar que el agua penetre en el ncleo.

Otra comprobacin que debe realizarse es la relacionada con la corrosin y especialmente despus del primer ao de servicio.

En el caso de disminucin de la potencia que desarrolla la turbina, ser necesario comprobar, en las turbinas de eje horizontal, si han cedido por desgaste los cojinetes.

Este inconveniente, adems de provocar un dao excesivo en las partes que entran en contacto, es causa de una sensible disminucin de la potencia.

Si una turbina Kaplan ha estado parada algn tiempo y hay que ponerla en servicio, ser necesario evacuar el aire que se halla acumulado en el punto ms elevado de la caperuza por la que se introduce el aceite.

Es necesario revisar ms a menudo la rueda motriz que en las de regulacin doble, es decir, en las turbinas que van provistas tambin de distribuidor regulable.

Cuando se aprecia un aumento de caudal de fugas, ser seal de que existe un defecto de estanqueidad que habr de corregirse mediante la oportuna revisin.

Constantemente comprobar el caudal de las aguas de fuga y especialmente en las pocas de crecida porque entonces la aspiracin disminuye y el prensaestopas deber sufrir una mayor presin.

Cuando la turbina Kaplan va provista de vlvulas de entrada del aire, es necesario comprobar peridicamente que el dispositivo se halla en perfecto estado de eficiencia.

El fallo de estas vlvulas puede provocar el levantamiento de todo el rotor ocasionando graves daos no solamente en la turbina sino tambin en el alternador.

MECANISMO DE ORIENTACIN DE LOS LABESEl mecanismo de orientacin de los labes de una turbina Kaplan es muy fcil de comprender. Los labes del rodete giran todos al mismo ngulo, al moverse longitudinalmente hacia arriba o hacia abajo, el vstago que hace subir o bajar la cruceta. Lo cual ase girar simultneamente a todos los alabes al transmitir su movimiento por bielas y manivelas.Mecanismo de orientacin de los labes

CENTRAL CON TURBINA KAPLAN

El siguiente grfico muestra las principales partes de una represa

Kaplan lenta: Ns = 30 450Kaplan Normal : Ns = 450 650Kaplan Rapido : Ns = 650 - 800

ECUANCION FUNDAMENTAL DE LA TURBINA DE REACCIONg.Hn. h = u1c1cos1 u2c2cos2 , si 2 = 90g.Hn. h = u1c1cos1 , si c1cos1 = c1ug.Hn. h = u1c1uc1u = donde:u1= velocidad circunferencialg = aceleracin de la gravedadHn = altura netah = eficiencia hidrulica.RELACION TIPICA DE VELOCIDADESa) Coeficiente de velocidades del flujo = = 0,65b) Coeficiente de velocidades del alabe = = 2,10

ECUACION DEL TUBO DE ASPIRACINh = - Hs - Hd Hr, = Done: Hs = altura de suspensinHd = altura dinmicaHr = perdidas en el tubo de aspiracin.Pb = presin baromtrica.

Hn (m)52040506070

Z3456810

Dn/D10,30,40,50,550,60,7

Ns1000800600500350300

2,01,30,750,6

Z = numero de alabesDn = dimetro de cuboD1 = dimetro exteriorHn = altura neta

PROBLEMAS1. Una turbina Kaplan desarrolla una potencia de 8613 hp, bajo una carga de 4,81 m, sabiendo que el coeficiente de velocidades del alabe es 2,10 y el coeficiente de velocidades del flujo es 0,65, el dimetro del cubo es igual a 0,35 el dimetro exterior, el rendimiento de la turbina es 88%, determinar:a) Dimetro exteriorb) La velocidad de giroc) Ns2. La turbina Kaplan est operando bajo un salto neto de 5 m, produciendo una potencia de 8500 hp, si consideramos una relacin de cubo de 32%, la turbina tendr una eficiencia total de 90%, considerar los coeficientes de velocidades de flujo y alabe 0,65 y 2,10, se pide calcular:a) El caudalb) La velocidad de rotacinc) El nmero especfico de revoluciones de potencia.

3. Una turbina Kaplan tiene un rodete de 400 cm de dimetro exterior y un cubo de 150 cm de dimetro, gira a 100 rpm, su caudal es 200 m3 /seg, considerar, c2u =0, d1.c1u = 60 m2 /seg, h = 0,8 , calcular:a) 1 b) La potencia desarrollada por la turbina

FIN DE LA PRESENTACION