TURBINAS KAPLAN

TURBINAS DE HELICE (KAPLAN).
Este tipo de turbina de reacción es la contrapartida de la bomba de flujo axial, siendo muy semejantes los elementos rotativos.
El rodete, en forma de hélice naval, es la evolución lógica de la turbina Francis de flujo mixto hacia una máquina más rápida y de mayor capacidad de flujo.
Esta última consideración es importante por el hecho de que en una instalación hidroeléctrica hay que compensar la escasez de altura acrecentado el caudal.
La gama de alturas más usuales para este tipo de turbina abarca desde 10 ft a 120 ft, siendo 200 ft la altura máxima para máquinas pequeñas.
El despegue y la cavitación resultan inevitables en el interior de las turbinas de hélice que funcionan a velocidades muy altas, siendo el inicio de la cavitación lo que marca el límite máximo de la altura admisible.
Desgraciadamente, la curva potencia- rendimiento de una turbina de hélice con álabes fijos presenta un máximo muy acusado, lo que indica unas características de funcionamiento muy pobres a carga parcial.
El problema fue resuelto en los comienzos de 1920 por Víctor Kaplan, profesor en Checoslovaquia, que creó una turbina en la que el ángulo de los álabes se ajustaba automáticamente según la carga, estando el mecanismo de accionamiento en la ojiva y en el interior del árbol vertical.
Aunque la turbina Kaplan es mucho más costosa, la mejora de los resultados a carga parcial es tal, que la turbina con álabes fijos sólo se instala en emplazamientos donde la altura y la carga son constantes.
La instalación general no difiere grandemente de la que hemos visto para la turbina Francis. Los álabes directores comunican al agua una componente rotacional, a lo que sigue una desviación hacia la dirección del eje. Al acercarse al rodete, el movimiento del fluido se aproxima al de un vórtice espiral libre (vr=constante). La componente rotacional es absorbida por el rodete, con lo que la velocidad de salida es totalmente axial. El tubo de aspiración cumple la misma misión que en la turbina Francis y su forma es similar.
La turbina tipo bulbo o tubular constituye un interesante avance en el aprovechamiento de pequeñas alturas. Consta de un rodete de hélice con álabes fijos, o tipo Kaplan, colocado axialmente dentro de un corto conducto forzado; el generador va acoplado directamente al rodete y eswtá alojado en un bulbo inmerso en el flujo entrante. La entrada y la salida se han de diseñar de forma que sean mínimas las pérdidas de energía. Se calcula que la inversión que exige una instalación completa es un 40% que correspondería a la instalación Kaplan equivalente.