turbina Francis La energía potencial gravitatoria del agua embalsada, se convierte en energía cinética en su recorrido hacia el distribuidor, donde, a la salida de éste, se dispone de energía en forma cinética y de presión, siendo, la velocidad de entrada del agua en el rodete, inferior a la que correspondería por altura de salto, debido a los cambios bruscos de dirección en su recorrido. Centrándonos en la zona del distribuidor, podemos aadir que el agua, a su paso por las palas fi!as de la cámara espiral y las palas directrices del distribuidor, disminuye su presión, adquiriendo velocidad y, en tales condiciones, provoca el giro del rodete, al discurrir a través de los álabes de éste, sobre los cuales act"a el resto de la presión e#istente en las masas de agua dotadas, a su vez, de energía cinética. $l tubo de aspiración aspiración produce una depresión en la salida del rodete o, dicho en otros términos, términos, una succión. Las turbinas %rancis, son de rendimiento óptimo, pero solamente entre unos determinados márgenes ¶ '( ) y *(( ) del caudal má#imo+, siendo una de las razones por la que se disp dispon onen en vari varias as unida unidade dess en cada cada cent centra ral,l, al ob!e ob!eto to de que que ningu ninguna na trab traba! a!e, e, individualmente, por deba!o de valores del '( ) de la carga total. l igual que las turbinas -elton, las turbinas %rancis pueden ser instaladas con el e!e en posición horizontal o vertical siendo esta "ltima "ltima disposición la más generalizada por estar ampliamente e#perimentada, especialmente en el caso de unidades de gran potencia.
Turbina Francis
continuación se describen las partes de la turbina %rancis •
Carcaza: /ambién se le llama ca!a espiral o caracol, y tiene la función de
alim alimen enta tarr a la turb turbin ina. a. Cons Consta ta por por lo gene genera rall de una una secc secció ión n circ circul ular ar decreciente que circunda al rotor. 0espués de la carcaza el fluido sigue hacia al distribuir &ver %igura 1+.
2ección transversal de una carcaza de una turbina %rancis. •
Distribuidor $s un dispositivo fi!o, cuya misión es conducir el fluido desde la
sección de la entrada de la turbina hasta la entrada del rodete con una velocidad de cierta magnitud y dirección. $s un órgano que transforma la energía de presión en cinética. $stá constituido por una serie de alabes directores en forma de persiana circular. Con la ayuda de un servomotor puede cerrarse o abrirse del todo, con el propósito de controlar el caudal en caso de que varíe la e#igencia de potencia a la turbina.
0iferentes tipos de distribuidor para una turbina %rancis.
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Rodete móvil o rotor: $s el elemento esencial de toda turbomáquina. $sta
provisto de alabes en donde se da el intercambio entre las energías del fluido y la mecánica. $stos arrancan en una dirección perpendicular al e!e siguiendo una dirección a#ial tomando un alabeo progresivo abriéndose en la dirección a#ial.
Diferentes perles de rodete para una turbina Francis
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Desfogue: Conocido como difusor de salida. parte de darle salida al
fluido, tiene la función de aumentar la ganancia de carga estática. -or su forma divergente hace que la presión de descarga caiga por deba!o de la presión atmosférica, esto hace que se genere un gradiente de presión más alto a través del rodete.
3ariaciones de la presión a través de una turbina %rancis.
aquí notaremos una curva para una altura de succión y su respectivo parámetro ns el cual como sabemos determina las características de una turbina .
Ventajas importantes de las Turbinas Francis Las primeras turbinas conocidas fueron turbinas del tipo chorro, no empezando a emplearse las de reacción hasta principios del siglo 454. $n el ao *677 inventó el francés %ourneyron la turbina que lleva su nombre, construyéndola de manera que el rodete de movía siempre sumergido en el agua, gracias al principio de reacción que por primera vez, se utilizaba. lgo más tarde, se conoció también la aplicación del tubo de aspiración, empleado simultáneamente por los ingenieros 8onval y 9enschel en sus turbinas. :n desarrollo más completo recibieron las turbinas de reacción con la invención del americano %rancis, en el ao *61;. 2i bien, de momento su turbina no mereció mucha atención en $uropa, fue en cambio pronto apreciada en su país y venta!osamente perfeccionada, alcanzando el gran renombre de que goza actualmente en todas partes. continuación los tipos de turbina de reacción más importantes. tendiendo, finalmente, a la posición del e!e, que en las turbinas %rancis puede colocarse como convenga, y considerando que este tipo de máquinas se puede emplear para los mayores caudales y para saltos desde (,<(m hasta *=(m, funcionando siempre del modo más venta!oso.
$n esta figura se visualiza de me!or manera una turbina %rancis.
Cámaras de cargas en espiral
CAUSAS QUE INFLUYEN EN EL RENI!IENT" E LAS TUR#INAS 0ebido a que las turbinas traba!an en condiciones variables de altura, velocidad y potencia, es necesario estudiar el efecto que sobre el rendimiento producen las variaciones de aquellos elementos que en la práctica son difíciles de hacerlas constantes. La altura de carga sobre la /urbina puede variar y con ella la -otencia desarrollada, pero puede regularse convenientemente la velocidad de modo que no se altera el rendimiento, permaneciendo constante la altura de la compuerta. -ueden ser constantes la altura de carga y la velocidad y variarse la potencia moviendo las directrices o el punzón regulador. 2on muy corrientes las variaciones de la relación entre carga y velocidad, sobre todo en la /urbinas de poco salto. sí como la velocidad debe variarse entre límites muy pró#imos uno del otro, la altura de carga puede e#perimentar alteraciones del <() y más a"n. -ara una carga hidráulica y una abertura de directrices dadas puede variarse la velocidad regulando la potencia de la /urbina. •
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$l ob!eto que persigue la regulación es doble debe estar dispuesta de tal forma que se acomode a funcionar a las condiciones variables que presenta todo salto ya que si disminuye el caudal y la /urbina conserva la misma sección de salida, pronto empezará a ba!ar el nivel de la cámara de agua disminuyendo así la potencia y por lo tanto se hace indispensable establecer una disposición que permita en tales casos disminuir la sección de paso de agua con lo que al menos se conservará constante la altura del salto. $n segundo lugar la regulación es necesaria para acomodar la turbina a las distintas
cargas en forma que se conserve lo más constante posible el n"mero de revoluciones. $ste segundo ob!eto es alcanzado casi siempre de la misma forma que el primero, es decir por la variación de la sección de salida del agua.
Bibliografia •
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