Kaplan vs Turbina Francis
El agua, siempre en movimiento, lleva energía consigo. Los seres humanos siempre se han preguntado por el tremendo poder que tiene y, a menudo, han hecho uso de ese poder. Pero, solo a raíz del siglo XIX, los ingenieros desarrollaron maquinaria para aprovechar esta energía con eficiencia. Las turbinas son las máquinas diseñadas para capturar la energía del flujo del fluido y convertirla en energía mecánica.
La turbina Francis y la turbina Kaplan son dos tipos de turbinas de reacción que se utilizan en las centrales hidroeléctricas para accionar el generador. Son los tipos más comunes de turbinas que se utilizan en las centrales eléctricas modernas.
Turbina Francis
La turbina Francis fue desarrollada por el inglés James B. Francis en 1849 mientras trabajaba como ingeniero jefe de Locks and Canals Company. La turbina fue diseñada para impulsar las máquinas de la fábrica textil que utilizan el río cercano. Usando métodos científicos y experimentación, pudo desarrollar el diseño para lograr una eficiencia de hasta el 90%. Hoy en día, las turbinas Francis son las turbinas más utilizadas en el mundo.
La turbina Francis está encerrada en una carcasa y las palas tienen características curvas especiales diseñadas para obtener un rendimiento óptimo de la turbina. Las turbinas Francis operan bajo una cabeza de agua de 10 a 650 metros y el generador impulsado por la turbina puede generar una potencia de hasta 750 MW. Las turbinas tienen un rango de velocidad de 80 a 100 revoluciones por minuto.
La turbina Francis tiene un conjunto de eje vertical y un conjunto de rotor orientado horizontalmente, denominado rodete, que funciona bajo el agua. La entrada de agua también es vertical y está dirigida hacia la corredera mediante paletas guía controlables. El corredor gira principalmente debido al peso/presión del agua.
Turbina Kaplan
La turbina Kaplan fue desarrollada en 1913 por el profesor austriaco Viktor Kaplan. También se conoce como turbina de hélice porque su corredor se asemeja a la hélice de un barco. Dispone de palas regulables y compuertas peatonales para obtener el rendimiento óptimo en diferentes condiciones de presión/cabeza. Por lo tanto, la turbina Kaplan puede obtener eficiencias de hasta el 95 % y operar en condiciones de cabeza baja, lo que no es posible en las turbinas Francis.
En la turbina Kaplan, el rodete también es impulsado por la presión y el nivel de entrada de agua es controlado por las paletas guía. La cabeza de agua de la turbina Kaplan varía de 10 a 70 metros y la potencia de salida del generador puede ser de 5 a 120 MW. El diámetro de la corredera es de unos 2-8 metros y ofrece 80-430 revoluciones por minuto. Dado que las turbinas Kaplan pueden operar en condiciones de cabeza baja, se utilizan en la producción de energía de alto flujo y baja cabeza en todo el mundo.
¿Cuál es la diferencia entre las turbinas Kaplan y Francis?
• En la turbina Kaplan el agua entra axialmente y sale axialmente, mientras que en la turbina Francis el agua entra al rodete radialmente y sale axialmente.
• El rodete de turbina Kaplan tiene de 3 a 8 álabes, mientras que el rodete de turbina Francis tiene de 15 a 25 álabes en general.
• La turbina Kaplan tiene una mayor eficiencia que la turbina Francis.
• La turbina Kaplan es más pequeña y compacta en comparación con la turbina Francis.
• La velocidad de rotación (RPM) es superior a la de la turbina Francis.
• La turbina Kaplan tiene menor pérdida por fricción y mayor eficiencia.
• Las turbinas Kaplan pueden operar bajo una amplia gama de condiciones de cabeza, pero la turbina Francis requiere condiciones de cabeza relativamente más altas.
• Las turbinas Kaplan se utilizan en pequeñas centrales hidroeléctricas.
