1. ¿Cómo afecta en el generador la velocidad de la turbina?

2. Describa la curva de rendimiento con respecto a la variación de caudal. 3. ¿Cuándo seleccionaría usted una turbina Francis para una instalación?

Su diseño hidrodinámico permite bajas perdidas hidráulicas, por lo cual se garantiza un alto rendimiento.Su diseño es robusto, de tal modo se obtienen décadas de uso bajo un costo de mantenimiento menor con respecto a otras turbinas.Junto a sus pequeñas dimensiones, con lo cual la turbina puede ser instalada en espacios con limitaciones físicas, también permiten altas velocidades de giro.Junto a la tecnología y a nuevos materiales, las nuevas turbinas requieren cada vez menos mantenimiento.1

La turbina Francis fue desarrollada por James B. Francis. Se trata de una turbomáquina 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 dos 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 en centrales hidroeléctricas.

4. Realice un esquema con todas las partes importantes de la turbina.

5. ¿Por qué se considera que esta turbina es de reacción? - Turbina Francis (1849), Fig I.6; es radial centrípeta, con tubo de aspiración; el rodete es de fácil acceso,por lo que es muy práctica. Es fácilmente regulable y funciona a un elevado numero de revoluciones;es el tipo más empleado, y se utiliza en saltos variables, desde 0,5 m hasta 180 m; pueden ser, lentas,normales, rápidas y extrarápidas.

6. ¿Cuáles son los rangos de velocidades específicas para esta turbina? Las turbinas Francis, son de tipo radial, admisión centrípeta y tubo de aspiración siempre se construyen en condiciones de rendimiento máximo, dando lugar a tres tipos fundamentales, lentas, normales y rápidas, diferenciándose unas de otras en la forma del rodete. Se clasifican, en función de la velocidad específica del rotor y de las características del salto: • Turbina Francis lenta.- para saltos de gran altura, alrededor de 200 m o más • Turbina Francis normal.- indicada en saltos de altura media, entre 200 y 20m 84 • Turbinas Francis rápidas y extra rápidas.- apropiadas para saltos de pequeña altura, inferiores a 20 m

7. ¿Para qué se utiliza el distribuidor Fink?

Distribuidor[Es un órgano constituido por álabes móviles directores, cuya misión es dirigir convenientemente el agua hacia los álabes del rodete (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 eléctrica, a la vez de direccionar el fluido para mejorar el rendimiento de la máquina. Este recibe el nombre de distribuidor Fink.

8. Haga un resumen del método de semejanza para la selección de turbina.

9. Analizar el funcionamiento de la turbina Francis en la siguiente página: Turbinas Francis son las turbinas hidráulicas más preferidos. Ellos son el caballo de batalla más fiable de las centrales hidroeléctricas. Contribuye aproximadamente el 60 porcentaje de la capacidad de energía hidroeléctrica global, principalmente porque puede trabajar eficientemente bajo una amplia gama de condiciones de funcionamiento. Este video está dirigido a dar una visión conceptual de trabajo de turbina Francis.La cabeza del agua y caudal son los parámetros de entrada más importantes que rigen el desempeño de una turbina hidráulica. Sin embargo, estos parámetros son sometidos a la variación estacional en una estación de energía hidroeléctrica. Francis turbina es capaz de suministrar una alta eficiencia incluso si hay una gran variación en estos parámetros de flujo. Los siguientes son la cabeza y el ritmo en las que se prefiere turbina Francis para operar flujo.Cabeza = 45-400 mCaudal = 10 a 700 m ^ 3 / sEn este artículo vamos a entender de trabajo de turbina Francis y también daremos cuenta de qué es capaz de trabajar bajo condiciones de flujo variables.Runner - En el corazón del sistemaLa mayor parte importante de la turbina Francis es su corredor. Está equipado con una colección de hojas de formas complejas, como se muestra en la figura 1

Fig.1 Runner - La parte más vital de la turbina FrancisEn corredor agua entra radialmente, y deja axialmente. Durante el curso de flujo, el agua se desliza sobre álabes del rodete como se muestra en la figura a continuación.

El flujo de agua a través de la figura 2 Francis rodete de la turbinaLáminas de la turbina Francis tienen una forma especial. Uno de tales cuchilla se muestra en la Fig.2. Se desprende de la figura que forma de la sección transversal hoja es de superficies de sustentación delgadas. Así que cuando el agua fluye sobre ella, una baja presión será inducida en un lado, y la alta presión en el otro lado. Esto resultará en una fuerza de sustentación.

Fig.3 aerodinámica sección transversal forma de hojas de Francis y la producción de la fuerza de reacción

También puede observar que uno más peculiar en la cuchilla. Se trata de tener una especie de cubo de la forma hacia la salida. Así que el agua llegará, y producir una fuerza de impulso antes de salir del corredor. Tanto la fuerza y la fuerza de elevación impulso hará girar el corredor.

Fig.4 turbina Francis obtener energía a partir acción combinada de reacción y la fuerza de impulsoAsí turbina Francis no es una turbina de reacción puro, una porción de la fuerza proviene de la acción de impulso también. Así como el agua fluye sobre álabes tanto su energía cinética y la presión bajará. Dado que el flujo está entrando radialmente y deja axial, también se les llama 'turbina de flujo mixto'. Runner está conectado al generador, a través de un eje, para la producción de electricidad.El uso de Espiral CubiertaRunner está equipado, en el interior de una carcasa espiral. El flujo se introduce a través de una boquilla de entrada.Caudal de agua se reducirá conseguir a lo largo de la longitud de la carcasa, ya que el agua se introduce en el corredor.Pero el área de caja espiral decreciente se asegurará de que, se introduce el flujo de corredor región casi a velocidad uniforme.

Fig.5 carcasa espiral se asegura de que el flujo se introduce uniformemente a lo largo de la periferia de RunnnerStay paletas y paletas de guía están equipados en la entrada del corredor. El propósito básico de ellos es convertir una parte de la energía de presión en energía cinética.

Fig.6 Manténgase paletas y paletas de guía utilizados en turbina FrancisFlujo que viene de la carcasa, se reúne permanecer paletas, que son fijos. Stay paletas dirige el flujo hacia la sección de corredor. Por lo tanto, reduce remolino de flujo de entrada.Consejo de Francis TurbinaLa demanda de energía puede variar con el tiempo. El mecanismo de paleta de guía se utiliza para controlar la velocidad de flujo de agua y se asegura de que la producción de energía está sincronizado con la demanda de energía.

Fig.7 Primera figura muestra paletas de guía en posición cerrada; En segundo álabes guía figura en posición abiertaAdemás de controlar paletas de guía de caudal también controlan ángulo de flujo a la entrada parte de Blade Runner. Así guían paletas asegurarse de que el ángulo de flujo de entrada está en el ángulo de ataque óptimo para la extracción de la potencia máxima del fluido.Vivir con cavitaciónMuy a menudo la presión local al lado de salida del corredor va por debajo de la presión de vapor de agua. Esto dará lugar a la formación de burbujas de agua y eventualmente dañar al álabe de turbina material.This fenómeno se conoce como caviation. Es imposible evitar la cavitación completamente. Así que un tubo de aspiración cuidadosamente diseñado se coloca en el lado de salida para descargar el líquido. Proyecto de tubo transformará carga de velocidad de carga estática debido a su área de creciente y reducirá el efecto de la cavitación.

Conversión Fig.8 de carga de velocidad de carga estática con ayuda de drafttube