Presentación Turbinas Kaplan

Versin Noviembre 18 de 2010

TURBINAS KAPLAN

La turbina Kaplan debe su nombre al ingeniero Victor Kaplan (1876 - 1934), profesor de la Universidad Tcnica de Brnn(Checoslovaquia). Basado en el desarrollo de la aerodinmica, la teora de alas, los estudios de hlices y el trazado de sus paletas; y durante su investigacin sobre modelos de turbinas de hlice, concluy que la desventaja de esta turbina era lo agudo y estrecho de su curva de eficiencia y concibi la idea de corregir el paso de los labes automticamente con las variaciones de la potencia (1925).

POLO ENCINAS, Manuel. Turbomquinas Hidrulicas. 3 ed. Mxico : Limusa. 1983. 295 p.MATAIX, Claudio. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2 ed. Mxico: Harla, 1982. 660 p.

Meluk Gabriel. Turbinas Hidrulicas. Energa. Sus Perspectivas, su conversin y sus utilizaciones en Colombia. Universidad Nacional de Colombia

Viktor Kaplan

http://www.radio.cz/de/artikel/85732

T. KAPLAN VS T. HLICE(Rendimiento a cargas parciales)

POLO ENCINAS, Manuel. Turbomquinas Hidrulicas. 3 ed. Mxico : Limusa. 1983. 295 p.

Rendimiento vs % Potencialabes Fijos y labes Ajustables

MARKS. Manual del Ingeniero Mecnico. Octava Edicin. McGraw-Hill. Cali. Colombia: 1990

Nota

Las curvas de eficiencia vs % de carga para turbinas hlices de labes fijos son curvas en gancho. La curva de la turbina hlice de labes ajustables (Kaplan) es una curva plana

MATAIX, Claudio. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2 ed. Mxico: Harla, 1982. 660 p.

A propeller-type runner rated 28,000 hp (21 MW)http://www.answers.com/topic/water-turbine

Turbina Hlice. Los labes son fijos.

La tcnica constructiva de las turbinas hidrulicas, poco desarrollada a comienzos del siglo XX, haca concebir la idea de Kaplan como irrealizable

Con los adelantos tecnolgicos, la construccin de la turbina Kaplan fue imponindose y ha alcanzado desde 1920 a la fecha tal desarrollo que se usa con ventaja sobre su predecesora la turbina de Hlice fija

Meluk Gabriel. Turbinas Hidrulicas. Energa. Sus Perspectivas, su conversin y sus utilizaciones en Colombia. Universidad Nacional de ColombiaPOLO ENCINAS, Manuel. Turbomquinas Hidrulicas. 3 ed. Mxico : Limusa. 1983. 295 p.

CARACTERSTICAS

La turbina Kaplan es una turbina de reaccin y su flujo es completamente axial.

La turbina Kaplan se usa para grandes caudales con saltos pequeos y algunas veces medianos. Tiene aplicacin en cargas de 1 m a 90 m.

El rodete cuenta solamente con unos pocos labes, dispuestos en sentido radial y sin corona exterior, y el agua lo atraviesa en sentido axial.

VIEJO ZUBICARAY, Manuel; ALONSO PALACIOS, Pedro. Energa Hidroelctrica. Turbinas y Plantas Generadoras. Mxico : Limusa. 1977. 330 p.POLO ENCINAS, Manuel. Turbomquinas Hidrulicas. 3 ed. Mxico : Limusa. 1983. 295 p.

El rodete va precedido del distribuidor, cuyos labes directrices son generalmente mviles.

Los labes directores del distribuidor y los del rodete se pueden regular simultneamente durante la marcha, a fin de obtener el rendimiento mximo. La turbina Kaplan presenta as una caracterstica de rendimiento, que es el conjunto de los puntos mximos de una infinidad de caractersticas de las turbinas de hlice, como si un solo rodete desempeara el papel de infinito nmero de rodetes Ello explica por qu los rendimientos con carga parcial son tan elevados.

VIEJO ZUBICARAY, Manuel; ALONSO PALACIOS, Pedro. Energa Hidroelctrica. Turbinas y Plantas Generadoras. Mxico : Limusa. 1977. 330 p.


Los rboles (flechas) de la turbina Kaplan y del generador deben ser huecos, para poder alojar todos los elementos de regulacin que accionarn los labes del rodete situados en el cubo de la turbina.

El cubo de la rueda es relativamente grande para poder alojar todo el mecanismo de regulacin. Tiene en su interior aceite a presin, para evitar el ingreso de agua.

VIEJO ZUBICARAY, Manuel; ALONSO PALACIOS, Pedro. Energa Hidroelctrica. Turbinas y Plantas Generadoras. Mxico : Limusa. 1977. 330 p.

La velocidad especfica de la turbina Kaplan es alta, en virtud de que la carga es pequea con relacin al caudal, el cual, como mquina axial, es muy grande.

El nmero de labes de una turbina Kaplan, vara de 4 a 9, correspondiendo a mayor velocidad especfica menor nmero de labes ( 2 a 4 para los saltos reducidos y por 5 a 9 para ms altas cadas)


ZOPPETTI JDEZ, Gaudencio. Centrales Hidroelctricas. Su Estudio, Montaje, Regulacin y Ensayo. Espaa: Editorial Gustavo Gili, S.A. 1979. 509 p.

NOTA: Las turbinas hlice de labes fijos son de construccin muy rara en Europa. Casi todas las turbinas de este tipo se construyen en Europa con labes orientables.


PARTES PRINCIPALES

Cmara de Alimentacin: Suele ser de concreto en muchos casos y de seccin transversal circular o rectangular.

Distribuidor: Regula el gasto (caudal) e imprime al agua el giro necesario para propiciar el ataque adecuado del agua a los labes. Los labes del distribuidor se ajustan automticamente, de acuerdo a las necesidades de potencia, por medio de un servomotor.


Los labes del rotor tienen perfil de ala de avin y desarrollo helicoidal.

Se puede corregir la incidencia modificando el paso de los labes, por medio de un servomotor ajustado con el distribuidor y con el gobernador, con lo cual se logra mantener prcticamente el mismo valor del rendimiento para diferentes condiciones de trabajo.


OPERACIN DE LOS LABES (palas)

Los labes en la turbina Kaplan giran sincrnicamente, por medio de apropiadas bielas, con los labes del distribuidor, operacin que realiza un pistn accionado por aceite, que se localiza ya sea dentro del eje principal o en el cubo del rodete sobre o debajo de los labes del rodete. La presin de aceite es suministrada desde el sistema regulador de presin de aceite. Los controles estn dispuestos de tal forma, que la inclinacin del labe vara automticamente con al abertura del labe giratorio, para que se produzca una curva envolvente de mxima eficiencia.


MARKS. Manual del Ingeniero Mecnico. Octava Edicin. McGraw-Hill. Cali. Colombia: 1990

Mecanismo de operacin


www.newmillshydro.com/pelpics.html

RODETE Y LABES DEL DISTRIBUIDOR


RODETE Y LABES DEL DISTRIBUIDOR

Kaplan turbine is most appropriate for operation with a low head and a large amount ofdischarge. Owing to adjustable runner blades it offers the significant advantage to give highefficiency even in the range of partial load, and there is little drop in efficiency due to headvariation or load. As a result of recent advances, the range of Kaplan turbine applications has been greatly improved, which favors numerous undeveloped hydro sources previouslydiscarded for economic or environmental reasons. As having adjustable runner blades, theconstruction of Kaplan turbine becomes naturally a bit complicated. The runner blade operatingmechanism consists of a pressure oil head, a runner servomotor, and the blade operating rodinside the shaft etc.

http://www.energymanagertraining.com/power_plants/Hydraulic_Turbine.htm

RUNNER BLADES

The runner blades are operated to smoothly adjust theirblade angles by a link mechanism. Their mechanism isinstalled inside the runner hub, containing the runnerblade and stem, the link crosshead and so on. A highquality lubricating oil is filled inside the runner hub tolubricate the mechanism interior. The special packing are installed between the runner hub and blade stem toprevent both water intrusion from the outside of therunner hub and leakage of lubricant oil to the outside, as shown in the figure. Drawing right: Construction of runner hub

http://www.energymanagertraining.com/power_plants/Hydraulic_Turbine.htm

Voith Siemens Hydro Power Generation www.kekenergia.hu/szivatty.html

In 1913, the company was the first to recognize the importance of Victor Kaplansinvention and, in partnership with him, developmental tests were carried out in the Voith research laboratory. Since then, thousands of Kaplan turbines have leftour workshops, among them the most powerful and largest in the world.

www.voithsiemens.com/vs_e_prfmc_pwrful_prdcts...

Mitarbeiter der Escher Wyss mit Kaplan-Turbine, 1930. Jakob Ackeret befindet sichunten links. (Quelle:ETH-Bibliothek)

Jakob Ackeret (1898-1981) www.ethbib.ethz.ch/exhibit/ackeret/ackeret5.html

Gruppenbild, von links: Jakob Ackeret (Abteilungsleiter), Ludwig Prandtl (Direktor), Alfred Betz (StellvertretenderDirektor), R. Seiferth (Abteilungsleiter), Flettner-Rotorschiff-Modell auf TischCreatorunbekanntCreationDate1924Colourblack and whiteOrientationrectangular (horizontal)CategoriesOrt > Politische Geographie > Europa > Deutschland > Niedersachsen > GttingenPeriode > Neuzeit > 20. Jh. > 1901-1950 > 1921-1930 > 1924 Person > A > Ackeret, Jakob (1898-1981) Person > B > Betz, AlfredPerson > P > Prandtl, Ludwig (1875-1953) Person > S > Seiferth, R. Sachkatalog > Architektur > Gebude innen > Labor Sachkatalog > Architektur > Zivilarchitektur > ff./priv. Gebude > HochschuleSachkatalog > Wissenschaften > Physik > Mechanik > Fluiddynamik

http://www.e-pics.ethz.ch/index/ETHBIB.Bildarchiv/ETHBIB.Bildarchiv_Portr_13534_34766.html

Friends and colleagues of Jakob Ackeret on a Kaplan turbine of Escher Wyss AG. The professor foraerodynamics at the ETH (front centre, wearing hat) was head of hydraulics at Escher Wyss from 1927-1928.

www.ethistory.ethz.ch/.../konjunkturkurven_EN/

Turbina hlice de labes ajustables turbina Kaplan


ENCICLOPEDIA CEAC DE LA ELECTRICIDAD. Centrales Elctricas. Espaa: Ediciones Ceac.1990. 772 p.

http://www.frenchriverland.com/Charmilles/charm8.jpg

http://www.geneve.ch/patrimoine/sms/docs/pub/expo98/EXPO_PI1998_panneau08.pdf

Power plant Roseires6 bladed Kaplan turbine runner during functional testing in the

shop for the Roseires power plant / SudanKaplan runner,

Sudan

When Kaplan turbines are operating at full load or more or less constant flows it is mor feasible tosave cost for the adjustment of the runner blades. In those cases the runnerblades are fixed at a certain blade position. Andritz VA TECH HYDRO has important installations of Propeller turbines in Africa and the USA.

http://www.andritz.com

Blade installation Escher Wyss Kaplan turbine runner Blade installation in the workshop for a

Kaplan turbine runner

http://www.andritz.com/hydro-media-picture-gallery-kplan-runner.jpg

http://www.andritz.com/hydro-media-picture-gallery-kaplan-blade.jpg

Kaplan turbine bladeFinal grinding of the surface of a Kaplan turbine blade.

A new-design, six-blade turbine from Voith Siemens has been installed as part ofthe U.S. Dept of Energy's Advanced Hydroturbine Program. All 10 T/G sets are expected to be changed out by 2012 at a cost of about $150mn.

http://www.industcards.com/hydro-usa-wa.htmhttp://www.generalturbo.eu/produse.php?language=en

Wanapum hydro hub

http://www.gugler.com/english/pro_kaplan

Kaplan blades and guide vanes are manufacturedon 5-axis CNC machines.

http://www.andritz.com/hydro-media-picture-gallery-karnafuli.jpg

Power plant KarnafuliWorkshop assembly of the Kaplan turbine runner for theKarnafuli power station / Bangla Desh.

Power station KainjiFinal machining of the Propeller turbine runner for the Kainji power station / Nigeria.

http://www.andritz.com/hydro-media-picture-gallery-kainji.jpg

http://www.andritz.com/hydro-media-picture-gallery-lh-kaplanturbine-3.jpg

Kaplan Turbine RunnerKaplan turbine runner during site installation

http://www.andritz.com/hydro-media-picture-gallery-manatali.jpg

Power plant Mali, Senegal, MauretanienAssembly of the runner and inner head cover.VA TECH HYDRO supplied for Manantali, the first hydropower plantfor Mali, Senegal and Mauretanien together, 5 Kaplan turbines andan output of 40 MW.

235,000 KW Kaplan Turbine Runner http://www.pi.hitachi.co.jp/hydraulic-

turbine/product/products_04/index.html

http://www.directindustry.es/prod/ckd-blansko-strojirny/turbina-hidraulica-30822-215696.html

http://www.escher-wyss-areal.ch/escherwyss/index/areal-start/projekt-bilder-gallery1.htm

Una de las turbinas Kaplan de 30.000 CV suministrada por Escher Wyss S.A., a la central de Birsfelden en el Rhin.

http://www.waterpowermagazine.com/graphic.asp?sc=2030606&seq=3

Turbine Constructeur : GROS et SINGRUN "FRANCIS" (1920)

remplace par CEF -Tarbes Hlice rglable (1931)modifi en Hlice fixe (1950)P= 1000CV N= 83.3 tr/mn Q= 23 m3/s H= 4.30 mOuverture par verin

http://www.rme-toulouse.fr/Alternateur.htm

Turbine Constructeur : GROS et SINGRUN "FRANCIS" (1920)

remplace par CEF -Tarbes KAPLAN (1931)P= 1000CV N= 83.3 tr/mn Q= 23 m3/s H= 4.30 mOuverture par verin

www.rme-toulouse.fr/Alternateur.htm

http://clients.newel.net/particulier/amader/turbines.htm

http://www.francotosimeccanica.it/

http://www.tbhic.cn/en/productp.asp?id=8

Rodete Kaplan. Planta Hidroelctrica de Guangxi Dahua. 110 MW

http://www.francotosimeccanica.it/

9 units of Kaplan turbines with 138 MW each

Yacyret, Argentina / ParaguayEntidad Binaccional Yacyret (Argentina / Paraguay)

http://www.us.voithsiemens.com/vh_en_references_south_america_ycyrt.htm

http://www.mendozainvest.com/admin/imagenes/image/Impsa%20yacireta.jpg

Voith Siemens Hydro Power Generation

www.kekenergia.hu/szivatty.html

Turbine BulbeEvnement : ALSTOM Power Hydro - Les produitsProgramme : Hydraulique fiche

Turbine de basse chute pouvant tre rversible (utilise en turbinage + pompage)Puissance jusqu 54 MW, chute de 1 15 mtres.

Model of Bulb Turbine for Tadami Power Station, Japan

Tadami (Japan) Hmax=20.7m, Pmax=65.8MW http://www.pi.hitachi.co.jp/hydraulic-

turbine/product/products_04/index.html

http://www.hydro.power.alstom.com/home/

http://www.hydro911.com/CLARENCE.jpg

International Power Generation. Abril 1988 Volume 11 No 3

http://www.turbogen-engineering.com/_borders/Dungu.jpg

Vertical Kaplan 3m Head 100 kW

Horizontal bulb turbine 4m Head 272 kw

http://www.turbogen-engineering.com/_borders/foto2.gif

http://www.andritz.com/hydro-products-and-services-large-hydro-turbines-2299_kaplan_200.jpg

With the invention of the Kaplan turbine by the Austrian Viktor Kaplan the base for a new turbinetechnology was founded, which is reputed as classic today. The concept is feasable within a headrange of up to 80 m. Runners with 3 to 8 blades cover the whole range. Andritz VA TECH HYDRO has experience in runner diameters up to 10,000 mm and outputs up to 200 MW. Semispiralconcrete and full steel plate casing concepts can be utilized.The total installed capacity is approx. 23,000 MW and approx. 850 large units have been installedworldwide.

Today low heads can be used for power generation very economic feasable. More than300 units supplied by Andritz VA TECH HYDRO from heads up to 30 m, a maximumrunner diameter of 7,700 mm and outputs up to 55 MW are the experience in this segmentof hydro power generation.The total installed capacity amounts to 4,500 MW approximately.Andritz VA TECH HYDRO is the leader in Bulbturbine/Generator units with more than 50% marketshare in the last decades.

Greifenstein in Austria, turbine runner6,500 mm diameter

Turbina Bulbo

http://www.andritz.com

TURBINAS KAPLANT. KAPLAN VS T. HLICE(Rendimiento a cargas parciales)Rendimiento vs % Potencialabes Fijos y labes AjustablesNotaCARACTERSTICASPARTES PRINCIPALESOPERACIN DE LOS LABES (palas)Mecanismo de operacin

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