 MARCO TEÓRICO
TURBINA FRANCIS. Desde siempre, el hombre ha intentado sacar provecho a la energía contenida en
el flujo de
agua y en cierto modo ha conseguido resultados, que si no de buen rendimiento, al menos eran ingeniosos.
Fue en el año de 1840, cuando James B. Francis desarrolló la turbina,
que con ligeras modificaciones, continuó
utilizándose, sirviendo de base para otro tipo de turbomáquinas aplicables a cauces con gran caudal
y poca
energía potencial.
Suelen ser máquinas de eje vertical. La velocidad del fluido, al entrar
en la turbina, está contenida en un plano
perpendicular al eje y tiene las componentes radial y circunferencial. A medida que el agua recorre
la máquina, la
componente radial se transforma gradualmente en componente axial y la componente circunferencial se
va
reduciendo de forma que a la salida del rodete, el flujo es prácticamente axial con un pequeño torbellino.
La
presión de salida se hace inferior a la atmosférica, y la energía cinética con la que sale el agua de
la turbina se
convierte en energía de presión en la tubería de salida. Estas turbinas se aplican en saltos de 30 y
550 metros, se
fabrican para una gama de potencias muy amplia, desde 1 a 250 MW.
FIGURA
N.- 1 TURBINA FRANCIS
GENERALIDADES
Con la finalidad de dar a conocer la función que ejerce cada componente
de la turbina Francis en el circuito
hidráulico, se definen a continuación cada uno de ellos:
LA CARCASA, CAJA ESPIRAL O CARACOL. Es un ducto alimentador, de sección generalmente circular
y
diámetro decreciente, que circunda al rotor, procurando el fluido necesario para la operación de la
turbina. Del caracol pasa el agua al distribuidor guiada por álabes direccionales fijos a la carcasa.
EL DISTRIBUIDOR. Lo constituye una serie de álabes directores en forma de persiana circular,
cuyo paso se
puede modificar con la ayuda de un servomotor, lo que permite imponer al fluido la dirección de ataque
exigida por
el rodete móvil y además regular el gasto de acuerdo con la potencia solicitada a la turbina, desde
valores máximos
a un valor cero en posición centrada. En éste se transforma parcialmente la energía de presión en energía
cinética.
EL RODETE MÓVIL O ROTOR. Está formado por los propios álabes, los cuales están engastados en
un plato
perpendicular al eje de la máquina, de cuyo plato arrancan siguiendo la dirección
axial y tomando en
forma
progresiva un alabeo y abriéndose hacia la dirección radial.
EL TUBO DESFOGUE O DIFUSOR. Da salida al agua de la tubería y al mismo tiempo procura una ganancia
en
carga estática hasta el valor de la presión atmosférica, debido a su forma divergente.
ECUACIONES
FLUJO VOLUMÉTRICO
POTENCIAS
RENDIMIENTO TOTAL
SALTO MOTOR
DIÁMETRO DE SALIDA DEL DIFUSOR AL NIVEL DE LA SUPERFICIE LIBRE.
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