TURBINA FRANCIS

Summary

En este video se explica el funcionamiento y las características de la turbina hidráulica Francis, una de las más utilizadas en centrales hidroeléctricas debido a su alto rendimiento y versatilidad. Se describen sus partes principales, como la caja espiral, el pre distribuidor, el distribuidor, el rotor y el tubo de aspiración. Además, se aborda su capacidad para generar energía con poca pérdida hidráulica, su robustez y su eficiencia, aunque también se mencionan limitaciones, como la sensibilidad a la cavitación y su rendimiento en condiciones de grandes variaciones de caudal. Se destaca su diseño y su capacidad para operar en un amplio rango de saltos hidráulicos.

Takeaways

• 😀 La turbina Francis es ampliamente utilizada en centrales hidroeléctricas debido a su alto rendimiento, superior al 90%.
• 😀 Su rango de utilización es muy amplio, siendo efectiva en saltos hidráulicos desde los 10 metros hasta los 350 metros.
• 😀 A diferencia de las turbinas de acción como la Pelton, la turbina Francis es de reacción y convierte la energía potencial del agua en energía cinética dentro del propio rotor.
• 😀 Existen dos configuraciones principales de la turbina Francis: eje horizontal y eje vertical, dependiendo de cómo gire la turbina.
• 😀 La turbina Francis consta de cinco partes principales: la caja espiral, el pre distribuidor, el distribuidor, el rotor y el tubo de aspiración.
• 😀 La caja espiral tiene la función de mantener la presión hidráulica constante mediante una reducción progresiva de su diámetro.
• 😀 El pre distribuidor canaliza el agua hacia el distribuidor, el cual regula el caudal y el ángulo de incidencia en las palas del rotor.
• 😀 El rotor es la parte más importante, costosa y delicada, donde se transforma la energía hidráulica en energía mecánica rotativa.
• 😀 Las turbinas Francis pueden ser reversibles, lo que significa que pueden funcionar tanto como generador de energía como motor para elevar agua.
• 😀 A pesar de su robustez y bajo mantenimiento, las turbinas Francis no son ideales para alturas grandes o grandes variaciones de caudal, donde se prefieren otras opciones como las turbinas Pelton.
• 😀 La cavitación es un problema potencial en las turbinas Francis, que ocurre cuando la presión del agua cae por debajo de la atmosférica, y debe ser controlado para evitar daños en el rotor y otros componentes.

Q & A

¿Qué caracteriza a la turbina Francis?

La turbina Francis es una turbina de reacción, utilizada en centrales hidroeléctricas. Su principal característica es que puede operar en un amplio rango de alturas de salto, desde 10 metros hasta 350 metros, con un rendimiento superior al 90% en la conversión de energía hidráulica a energía mecánica.

¿En qué se diferencia la turbina Francis de otras turbinas como la Pelton o Kaplan?

A diferencia de la turbina Pelton, que convierte la energía potencial del agua en energía cinética en las boquillas inyectoras, la turbina Francis realiza esta conversión directamente en el rotor. Además, se diferencia de la turbina Kaplan en su capacidad para manejar un rango más amplio de saltos y en su diseño más adecuado para potencias grandes.

¿Cuáles son las dos configuraciones principales de una turbina Francis?

Las dos configuraciones principales de una turbina Francis son el eje horizontal y el eje vertical. En la configuración de eje horizontal, la turbina gira horizontalmente, mientras que en el eje vertical la turbina gira de forma vertical.

¿Qué componentes principales tiene una turbina Francis?

Una turbina Francis consta de varios componentes importantes: la caja espiral (o caracola), el pre distribuidor, el distribuidor (que regula el caudal y el ángulo de incidencia), el rotor (el elemento más crucial de la turbina), y el tubo de aspiración que permite la salida del agua.

¿Cómo funciona el distribuidor de una turbina Francis?

El distribuidor en una turbina Francis regula el caudal de agua que entra en el rotor, y su ángulo de incidencia sobre las palas del rotor. Está formado por palas guía que pueden ajustarse para permitir el paso de más o menos agua, optimizando la eficiencia de la turbina.

¿Por qué el rotor de la turbina Francis es un componente tan importante?

El rotor es el componente más crítico de la turbina Francis debido a su capacidad para transformar la energía hidráulica en energía cinética rotativa. Está diseñado para soportar altas presiones y está hecho de materiales especiales como aceros inoxidables para resistir las fuerzas hidráulicas.

¿Qué función cumple el tubo de aspiración en una turbina Francis?

El tubo de aspiración tiene la función de reducir la presión del agua al final del proceso, ayudando a evacuar el agua transformada en energía cinética a través de un conducto de baja presión, lo que asegura la salida eficiente del agua de la turbina.

¿Cuáles son las ventajas principales de las turbinas Francis?

Las turbinas Francis tienen pocas pérdidas hidráulicas, un diseño robusto, y requieren menos mantenimiento. Son muy eficientes, con un rendimiento superior al 90%, y pueden producir grandes potencias en dimensiones razonables.

¿Cuáles son los principales inconvenientes de las turbinas Francis?

Los inconvenientes de las turbinas Francis incluyen su menor eficiencia en alturas de salto grandes, donde se prefieren las turbinas Pelton. También pueden enfrentar problemas de cavitación en la salida del agua y no son las mejores para grandes variaciones de caudal, especialmente cuando estas variaciones son rápidas.

¿Es posible invertir el funcionamiento de una turbina Francis? ¿Cómo?

Sí, las turbinas Francis pueden ser reversibles. Esto significa que el generador se puede convertir en un motor para hacer girar la turbina en dirección contraria, lo que permite bombear agua de vuelta a la presa utilizando la misma infraestructura.