Kaplan contra Francis Turbine
L'aigua, sempre en moviment, porta energia amb ella. Els humans sempre s'han preguntat per l'enorme poder que té i sovint n'han fet ús. Però, només després del segle XIX, els enginyers van desenvolupar maquinària per aprofitar aquesta energia amb eficiència. Les turbines són les màquines dissenyades per capturar l'energia del flux del fluid i convertir-la en energia mecànica.
La turbina Francis i la turbina Kaplan són dos tipus de turbines de reacció que s'utilitzen a les centrals hidroelèctriques per accionar el generador. Són els tipus de turbines més comuns que s'utilitzen a les centrals elèctriques modernes.
Francis Turbine
La turbina Francis va ser desenvolupada per l'anglès James B. Francis el 1849 mentre treballava com a enginyer en cap de la Locks and Canals Company. La turbina va ser dissenyada per alimentar les màquines de la fàbrica tèxtil utilitzant el riu proper. Utilitzant mètodes científics i experimentació va poder desenvolupar el disseny per aconseguir fins a un 90% d'eficiència. Avui, les turbines Francis són les turbines més utilitzades al món.
La turbina Francis està tancada en una carcassa i les pales tenen característiques especials corbes dissenyades per obtenir un rendiment òptim de la turbina. Les turbines Francis funcionen sota una altura d'aigua de 10-650 metres i el generador accionat per la turbina pot donar una potència de fins a 750 MW. Les turbines tenen un rang de velocitat d'entre 80 i 100 revolucions per minut.
La turbina Francis té un conjunt d'eix vertical i un conjunt de rotor orientat horitzontalment, anomenat corredor, que funciona sota l'aigua. L'entrada d'aigua també és vertical i es dirigeix cap al corredor mitjançant paletes de guia controlables. El corredor gira principalment a causa del pes / pressió de l'aigua.
Turbina Kaplan
La turbina Kaplan va ser desenvolupada l'any 1913 pel professor austríac Viktor Kaplan. També es coneix com a turbina d'hèlix perquè el seu corredor s'assembla a l'hèlix d'un vaixell. Disposa de fulles regulables i portes per obtenir l'eficiència òptima en diferents condicions de pressió/capçal. Per tant, la turbina Kaplan pot obtenir una eficiència de fins a un 95% i funcionar en condicions de baixa capçalera, cosa que no és possible a les turbines Francis.
A la turbina Kaplan també el corredor és impulsat per la pressió i el nivell d'entrada d'aigua és controlat per les pales guia. La capçada d'aigua de la turbina Kaplan oscil·la entre 10 i 70 metres i la potència del generador pot ser de 5 a 120 MW. El diàmetre del corredor és d'uns 2-8 metres i ofereix 80-430 revolucions per minut. Atès que les turbines Kaplan poden funcionar en condicions de baixa capçalera, s'utilitzen en la producció d'energia d' alt cabal i baixa cap a tot el món.
Quina diferència hi ha entre Kaplan i Francis Turbines?
• A la turbina Kaplan l'aigua entra axialment i surt axialment, mentre que a la turbina Francis l'aigua entra al canal radialment i surt axialment.
• El corredor de turbina Kaplan té de 3 a 8 pales, mentre que el corredor de turbina Francis té de 15 a 25 pales en general.
• La turbina Kaplan té una eficiència més alta que la turbina Francis.
• La turbina Kaplan és més petita i compacta en comparació amb la turbina Francis.
• La velocitat de rotació (RPM) és superior a la de la turbina Francis.
• La turbina Kaplan té menys pèrdues per fricció i una major eficiència.
• Les turbines Kaplan poden funcionar en una àmplia gamma de condicions de capçal, però la turbina Francis requereix condicions de capçal relativament més elevades.
• Les turbines Kaplan s'utilitzen en petites centrals hidroelèctriques.
