fuentes de ahorro de energia

TURBINAS FRANCIS.
Componentes de una turbina Francis.
Cámara espiral de una turbina Francis.
Distribuidor de una turbina Francis.
Rodete de una turbina Francis.
Tubo de aspiración de una turbina Francis.
Eje de una turbina Francis.
Aireación de rodetes Francis.
Equipo de sellado del eje de una turbina Francis.
Cojinete guía de una turbina Francis.
Cojinete de empuje.
Principio defuncionamiento de las turbinas Francis.

Son conocidas como turbinas de sobrepresión por ser variable la presión en las zonas del rodete, o de admisión total ya que éste se encuentra sometido a la influencia directa del agua en toda su periferia. También se conocen como turbinas radiales-axiales y turbinas de reacción, conceptos que se ampliarán en su momento.

El campo de aplicación es muyextenso, dado el avance tecnológico conseguido en la construcción de este tipo de turbinas. Pueden emplearse en saltos de distintas alturas dentro de una amplia gama de caudales (entre 2 y 200 m3/s aproximadamente).

Consideraremos la siguiente clasificación, en función de la velocidad específica del rodete, cuyo número de revoluciones por minuto depende de las características del salto.

- TurbinaFrancis lenta. Para saltos de gran altura (alrededor de 200 m o más).
- Turbina Francis normal. Indicada en saltos de altura media (entre 200 y 20 m)
- Turbinas Francis rápidas y extrarrápidas. Apropiadas a saltos de pequeña altura (inferiores a 20 m).

Las turbinas Francis, son de rendimiento óptimo, pero solamente entre unos determinados márgenes (para 60 % y 100 % del caudal máximo), siendouna de las razones por la que se disponen varias unidades en cada central, al objeto de que ninguna trabaje, individualmente, por debajo de valores del 60 % de la carga total.

Al igual que las turbinas Pelton, las turbinas Francis pueden ser instaladas con el eje en posición horizontal (Fig. 21), o vertical (Fig. 22), siendo esta última disposición la más generalizada por estar ampliamenteexperimentada, especialmente en el caso de unidades de gran potencia. Para describirlas, nos basaremos en turbinas de eje vertical.


Fig. 21 – Turbina Francis de eje horizontal. Fig. 22 – Turbina Francis de eje vertical.
COMPONENTES DE UNA TURBINA FRANCIS.


La relación de componentes fundamentales, considerando como referencia, siempre que ello sea factible, el sentido de circulación delagua por la turbina, es el siguiente (Fig. 23):

- Cámara espiral.
- Distribuidor.
- Rodete.
- Tubo de aspiración
- Eje.
- Equipo de sellado del eje de turbina.
- Cojinete guía de turbina.
- Cojinete de empuje.


Fig. 23 – Componentes de una turbina Francis de eje vertical.
CÁMARA ESPIRAL DE UNA TURBINA FRANCIS.


Aunque existen varios diseños de cámaras, nos referimos concretamente acámaras espirales, por ser las de instalación más frecuente.

Está constituida por la unión sucesiva de una serie de virolas tronco-cónicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral. Desde el acoplamiento con la tubería forzada, donde el diámetro interior de la virola correspondiente alcanza su valor máximo, la sección interior, circular en la mayoría de los casos, va decreciendopaulatinamente hasta la virola que realiza el cierre de la cámara sobre sí misma, cuyo diámetro interior se reduce considerablemente (Fig. 24). Esta disposición se conoce como el caracol de la turbina, en el que, debido a su diseño, se consigue que el agua circule con velocidad aparentemente constante y sin formar torbellinos, evitándose pérdidas de carga.


Fig. 24.- Cámara espiral de una turbina Francis.Detalle del antedistribuidor.

Todo el conjunto; construido con chapas de acero unidas, actualmente, mediante soldadura; suele estar rígidamente sujeto en la obra de hormigón de la central, por sus zonas periféricas externas, consideradas como tales las alejadas del centro de la turbina. Antes de proceder al hormigonado exterior de la cámara, ésta se somete a presión con agua, a fin de...