Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - Generadores el茅ctricos, compresores, bombas y ventiladores, MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACI脫N    

turbin4La turbina Francis,聽desarrollada por James B. Francis,聽es una turbom谩quina motora a reacci贸n y de flujo mixto. Son turbinas hidr谩ulicas que se pueden dise帽ar para un amplio rango de saltos y caudales, 聽capaces de operar en desniveles que van de los dos metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho que este tipo de turbina sea el m谩s usado en el mundo, principalmente para la producci贸n de energ铆a el茅ctrica en centrales hidroel茅ctricas.聽聽Son muy costosas de dise帽ar, fabricar e instalar, pero pueden funcionar durante d茅cadas.

Estas turbinas presentan un dise帽o hidrodin谩mico que garantiza un alto rendimiento debido a las bajas p茅rdidas hidr谩ulicas. Son robustas, con bajo costo de mantenimiento. Sin embargo, no se recomienda su instalaci贸n con alturas de agua mayores de 800 m ni cuando existen grandes variaciones de caudal. Asimismo es muy importante controlar lacavitaci贸n.

Espiral de entrada de una turbina Francis, Presa Grand Coulee.

Las partes de una turbina Francis son las siguientes:

  • C谩mara espiral: distribuye聽uniformemente el fluido en la entrada del rodete. La forma en espiral o聽caracol聽se debe a que la velocidad media del fluido debe permanecer constante en cada punto de la misma. La secci贸n transversal 聽puede ser rectangular o circular, siendo esta 煤ltima la m谩s utilizada.
  • Predistribuidor:聽聽formado por 谩labes fijos que tienen una funci贸n netamente estructural, para mantener la estructura de la caja espiral y conferirle rigidez transversal, que adem谩s poseen una forma hidrodin谩mica para minimizar las p茅rdidas hidr谩ulicas.
  • Distribuidor:聽constituido por聽谩labes聽m贸viles directores, cuya misi贸n es dirigir convenientemente el agua hacia los 谩labes del聽rodete聽(fijos) y regular el caudal admitido, modificando de esta forma la potencia de la turbina de manera que se ajuste en lo posible a las variaciones de carga de la red el茅ctrica, a la vez de direccionar el fluido para mejorar el rendimiento de la m谩quina. Este recibe el nombre de聽distribuidor Fink.
  • Rotor o rodete: es el coraz贸n de la turbina, pues aqu铆 tiene lugar el intercambio de energ铆a entre la m谩quina y el聽fluido. En forma general, la energ铆a del fluido al momento de pasar por el rodete es una suma de聽energ铆a cin茅tica,聽energ铆a de presi贸n聽y聽energ铆a potencial. La turbina convierte esta energ铆a en聽energ铆a mec谩nica聽que se manifiesta en el giro del rodete. El rodete a su vez transmite esta energ铆a por medio de un eje a un聽generador el茅ctrico聽d贸nde se realiza la conversi贸n final en聽energ铆a el茅ctrica. El rotor puede tener diversas formas dependiendo del n煤mero espec铆fico de revoluciones para el cual est茅 dise帽ada la m谩quina, que a su vez depende del salto hidr谩ulico y del caudal de dise帽o.
  • Tubo de aspiraci贸n: es la salida de la turbina. Su funci贸n es darle continuidad al flujo y recuperar el salto perdido en las instalaciones que est谩n por encima del nivel de agua a la salida. En general se construye en forma de聽difusor, para generar un efecto de aspiraci贸n, el cual recupera parte de la energ铆a que no fuera entregada al rotor en su ausencia.

 

Las turbinas Francis se pueden clasificar en funci贸n de la velocidad espec铆fica del rotor y de las caracter铆sticas del salto:

  • Turbina Francis lenta: para saltos de gran altura, alrededor de 200 m o m谩s
  • Turbina Francis normal: indicada en saltos de altura media, entre 200 y 20 m
  • Turbina Francis r谩pidas y extrarr谩pidas: apropiadas para saltos de peque帽a altura, inferiores a 20 m

 

A continuaci贸n os paso un par de v铆deos explicativos que espero os sean de utilidad:

Os paso un v铆deo de una Turbina Francis de la Central Hidroel茅ctrica de la Presa Susqueda en funcionamiento produciendo 27,5 MW por ca铆da hidr谩ulica de 162 m.

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

12 febrero, 2018