MAQUINAS HIDRAULICAS
SESION Nº 7
DR, JOSÉ MORALES VALENCIA
TURBINAS DE REACCIÓN Una turbina de reacción, es una máquina 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 reacción se pueden dividir en: hidráulicas, a vapor y a gas
TURBINA KAPLAN
Turbin K!"n #$ $%$ &$r'i("
Pr'$) in'$rn) #$ " 'urbin K!"n
TURBINA KAPLAN Las turbinas aplan son turbinas de !"lice, en que los alabes del rodete giran a#ustándose automáticamente. $on turbinas de admisión total, incluidas as% mismo en la clasificación de turbinas de reacción. Las caracter%sticas constructivas y de funcionamiento, son muy similares entre ambos tipos. &urbina aplan de e#e vertical
PARTES DE UNA TURBINA KAPLAN
*+ C-r $)!ir" .+ R/#$'$ 0+ P") 1+ D/b"$ r$2u"(i3n
4+ Tub/ #$ Su((i3n
ELEMENTOS DE LA TURBINA KAPLAN 5 C-r $)!ir" (/n #i)'ribui#/r r$2u"b"$6 análogo al de las turbinas 'rancis, pero los álabes están a una altura menor. 5 R/#$'$6 !"lice de e#e vertical con pocos álabes y gran sección de paso entre ellos. $imilar a la h"lice de un barco (aleaciones especiales). 5 P")6 Libertad de movimiento (pueden girar sobre sus asientos situados en el n*cleo del rodete), a mayor salto más palas. 5 L"-#) 'urbin) #$ #/b"$ r$2u"(i3n6 palas en el rodete y en el distribuidor Tub/ #$ Su((i3n6 +l tubo de aspiración, forma parte de la turbina y es troncocónico, los tubos de aspiración acodados suelen ser de hormigón.
UNCIONAMIENTO TURBINA KAPLAN 5 +l agua entra al rodete desde la cámara espiral 'lu#o prácticamente aial. ⇒
5 -ngulo de incidencia óptimo de las venas l%quidas para caudal variable nclinación de álabes del rodete. ⇒
5 /ovimiento simultáneo de todas las palas (comple#o sistema de bielas dentro del rodete)
un(i/n-i$n'/ #$ " 'urbin K!"n
MANTENIMIENTO DE TURBINAS KAPLAN
0rimeramente, es necesario comprobar periódicamente la estanqueidad del n*cleo de las palas motoras, que tiene la doble misión de impedir la salida hacia fuera del aceite y de evitar que el agua penetre en el n*cleo.
1tra comprobación que debe realizarse es la relacionada con la corrosión y especialmente despu"s del primer a2o de servicio.
+n el caso de disminución de la potencia que desarrolla la turbina, será necesario comprobar, en las turbinas de e#e horizontal, si han cedido por desgaste los co#inetes.
+ste inconveniente, además de provocar un da2o ecesivo en las partes que entran en contacto, es causa de una sensible disminución de la potencia.
$i una turbina aplan ha estado parada alg*n tiempo y hay que ponerla en servicio, será necesario evacuar el aire que se halla acumulado en el punto más elevado de la caperuza por la que se introduce el aceite.
+s necesario revisar más a menudo la rueda motriz que en las de regulación doble, es decir, en las turbinas que van provistas tambi"n de distribuidor regulable.
3uando se aprecia un aumento de caudal de fugas, será se2al de que eiste un defecto de estanqueidad que habrá de corregirse mediante la oportuna revisión.
3onstantemente comprobar el caudal de las aguas de fuga y especialmente en las "pocas de
crecida porque entonces la aspiración disminuye y el prensaestopas deberá sufrir una mayor presión.
3uando la turbina aplan va provista de válvulas de entrada del aire, es necesario comprobar periódicamente que el dispositivo se halla en perfecto estado de eficiencia.
+l fallo de estas válvulas puede provocar el levantamiento de todo el rotor ocasionando graves da2os no solamente en la turbina sino tambi"n en el alternador.
MECANISMO DE ORIENTACIÓN DE LOS 8LABES
+l mecanismo de orientación de los álabes de una turbina aplan es muy fácil de comprender. Los álabes del rodete giran todos al mismo ángulo, al moverse longitudinalmente hacia arriba o hacia aba#o, el vástago que hace subir o ba#ar la cruceta.
Lo cual ase girar simultáneamente a todos los alabes al transmitir su movimiento por bielas y manivelas. M$(ni)-/ #$ /ri$n'(i3n #$ "/) "b$)
CENTRAL CON TURBINA KAPLAN +l siguiente gráfico muestra las principales partes de una represa
Kaplan lenta: Ns = 30 – 450 Kaplan Normal : Ns = 450 – 650 Kaplan Rapido : Ns = 650 - 800
ECUANCION UNDAMENTAL DE LA TURBINA DE REACCION
g.!n. 4h 5 u6c6cos76 8 u9c9cos79 , si 79 5 ;< g.!n. 4h 5 u6c6cos76 ,
si c6cos76 5 c6u
g.!n. 4h 5 u6c6u
(*u 9
u1 g.Hn.η
donde: u1= velocidad circunferencial
g = aceleración de la gravedad Hn = altura neta η = eficiencia idr!ulica"
RELACION TIPICA DE VELOCIDADES a# $oeficiente de velocidades del flu%o
ф
Cm 1
=
= 0,!
√ 2 gHn
$oeficiente de velocidades del ala&e
"=
U 1
√ 2 gHn
= #,$0
EC%ACION DEL T%&O DE ASPIRACI'N
:; 9
Pb γ
< H) < H# = Hr ,
>9
∆h Hn
Done: !s 5 altura de suspensión !d 5 altura dinámica !r 5 perdidas en el tubo de aspiración.
0b 5 presión barom"trica.
!n (m)
4
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A
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B;;
A 5 numero de alabes Dn 5 diámetro de cubo D6 5 diámetro eterior !n 5 altura neta
PROBLEMAS *+ Una turbina aplan desarrolla una potencia de C?6B hp, ba#o una carga de =,C6 m, sabiendo que el coeficiente de velocidades del alabe es 9,6; y el coeficiente de velocidades del flu#o es ;,?>, el diámetro del cubo es igual a ;,B> el
diámetro eterior, el rendimiento de la turbina es CCG, determinar:
? Diámetro eterior b? La velocidad de giro (? Es .+ La turbina aplan está operando ba#o un salto neto de > m, produciendo una potencia de C>;; hp, si consideramos una relación de cubo de B9G, la turbina tendrá una eficiencia total de ;G, considerar los coeficientes de velocidades de flu#o y alabe ;,?> y 9,6;, se pide calcular: a) +l caudal
b? La velocidad de rotación (? +l n*mero espec%fico de revoluciones de potencia.
0+ Una turbina aplan tiene un rodete de =;; cm de diámetro eterior y un cubo de 6>; cm de diámetro, gira a 6;; rpm, su caudal es 9;; m B seg, considerar, c 9u 5;, d6.c6u 5 ?; m9 seg, 4h 5 ;,C , calcular: ? H6 b? La potencia desarrollada por la turbina
IN DE LA PRESENTACION