Turbinas Francis

TURBINAS FRANCIS (I)

GENERALIDADES:
  
Una turbina es una máquina motriz que consiste de una parte giratoria llamada rodete, que se impulsa por un fluido en movimiento. Dependiendo de la naturaleza de este fluido, las turbinas se pueden dividir en: hidráulicas, a vapor y a gas. La función de una planta hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada en un lago, a unaelevación más alta y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.  Este proceso toma en consideración varios factores entre los cuales uno de los más importantes es la caída de agua (head).  Este factor es decisivo al momento de escoger el tipo de turbina hidráulica que se instala en la planta. 
Una caída alta (entre 800 a 2000 pies) requiere una turbina para alta presión, de impulso otipo Pelton.  Si la caída es intermedia (entre 200 y 800 pies), entonces se escoge una turbina  de reacción tipo Francis.  Para caídas bajas (menores de 200 pies) se utiliza un tipo de turbina de reacción tipo Kaplan.  
La turbina Francis es un motor hidráulico de reacción, que se emplea para caudales y alturas medias 
Las Turbinas Francis son conocidas como turbinas de sobrepresión por servariable 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 muy extenso, dado el avance tecnológico conseguido en la construcción de este tipo de turbinas. Puedenemplearse 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.
 - Turbina Francis lenta. Para saltos de gran altura (alrededor de 200 m o más).
- Turbina Francis normal. Indicadaen saltos de altura media (entre 200 y 20 m)
- Turbinas Francis rápidas y extrarrápidas. Apropiadas a saltos de pequeña altura (inferiores a 20 m).
 Turbina Francis
La turbina Francis fue desarrollada por James B. Francis. Se trata de una turbo máquina motora a reacción y de flujo mixto. 
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 energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas.
 1-  Partes de la Turbina:
·        Caja espiral
Tiene como función distribuiruniformemente el fluido en la entrada del rodete de una turbina
·        Predistribuidor
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 turbomáquina, su función es regular el caudal que entra en la turbina, a la vezde direccionar al fluido para mejorar el rendimiento de la máquina. Este recibe el nombre de distribuidor Fink.
·        Rotor
Es el corazón de la turbina, ya que aquí tiene lugar el intercambio de energía entre la máquina y el fluido, pueden tener diversas formas dependiendo del número de giros específico para el cual está diseñada la máquina.
·        Tubo de aspiración
Es la salida de laturbina. Su función es darle continuidad 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.
2-  Aplicaciones
Las grandes turbinas Francis se diseñan de forma individual para...