Turbinas

TURBINAS FRANCIS Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los diez metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho que este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo, principalmente para la producción de energíaeléctrica mediante centrales hidroeléctricas. Caja espiral Tiene como función distribuir uniformemente el fluido en la entrada del rotor. Pre distribuidor Tienen una función netamente estructural, para mantener la estructura de la caja espiral, tienen una forma hidrodinámica para minimizar las pérdidas hidráulicas. Distribuidor Es el nombre con que se conocen los álabes directores de la turbo máquina, sufunción es regular el caudal que entra en la turbina, a la vez de direccionar al fluido para mejorar el rendimiento de la máquina. Este recibe el nombre de distribuidor Fink. El agua procedente del embalse entra en una cámara espiral que se encarga de hacer uniforme la velocidad de agua por toda la periferia del distribuidor. Para alturas importantes esta caja espiral es metálica, mientras parapequeñas alturas (de grandes secciones) se construyen de hormigón. El distribuidor de la turbina Francis, y en general de todas las turbinas de reacción, está formado por aletas de guía pivotadas. El agua es acelerada a una velocidad V1´. Las aletas de guía giran sobre sus pivotes, para modificar la sección transversal de los canales y así ajustar en todo momento el caudal a la carga de la central.El movimiento de las aletas guía o parlas directrices, se consigue con la acción de sus correspondientes bielas, unidas todas a un anillo. Este anillo gira ligeramente, por la acción de uno o dos brazos de un servomotor.

Al girar las aletas forman un ángulo E1 con la dirección tangencial del rodete. Con E1=0º se considera para un caudal nulo y con E1=15º a E1=40º según la velocidad especificade la turbina para el caudal máximo. Podemos ver una sección de la turbina Francis completa en la siguiente ilustración:

Rodete El agua sale del distribuidor y gira como un vórtice libre en el espacio comprendido entre éste y los bordes de entrada de los álabes del rodete. La velocidad V1´ de salida del distribuidor no corresponde con la velocidad de entrada en el rodete c1. Con mayores caudalesy menores alturas (ns mayor), la forma del rodete va evolucionando a mayores secciones de entrada y flujo más axial. Las potencias unitarias máximas instaladas son mayores que las Pelton, hasta aproximadamente 500.000 CV. Las alturas máximas son de unos 520 m, valores antes reservados a las Pelton y que ahora se solapan.

Tubo de aspiración Es la salida de la turbina. Su función es darlecontinuidad al flujo y recuperar el salto perdido en las instalaciones que están por encima del nivel de agua a la salida. En general se construye en forma de difusor, para generar un efecto de aspiración, el cual recupera parte de la energía que no fuera entregada al rotor en su ausencia. Ventajas
y Su diseño hidrodinámico permite bajas perdidas hidráulicas, por lo cual se garantiza un altorendimiento.
y y y

Su diseño es robusto, de tal modo se obtienen décadas de uso bajo un costo de mantenimiento menor con respecto a otras turbinas. Junto a sus pequeñas dimensiones, con lo cual la turbina puede ser instalada en espacios con limitaciones física también permiten altas velocidades de giro. Junto a la tecnología y a nuevos materiales, las nuevas turbinas requieren cada vez menosmantenimiento. No es recomendado para alturas mayores de 800 m., por las presiones existentes en los sellos de la turbina.

Desventajas
y

y

Hay que controlar el comportamiento de la cavitación.

No es la mejor opción para utilizar frente a grandes variaciones de caudal, por lo que se debe tratar de mantener un flujo de caudal constante previsto, antes de la instalación. La turbina Francis,...