turbina Francis

turbina Francis

Un dos elementos máis empregados a nivel mundial para a xeración de enerxía hidroeléctrica é o Turbina Francis. É unha máquina turbo que foi desenvolvida por James B. Francis e que funciona a través da reacción e do fluxo mixto. Son turbinas hidráulicas capaces de dar unha ampla gama de saltos e caudais e que operan en pendentes que van dende os dous metros ata os centos de metros.

Neste artigo imos falarche de todas as características e importancia da turbina Francis.

características clave

Pezas de turbina Francis

Este tipo de turbina é capaz de funcionar a alturas desiguais que van dende varios metros ata centos de metros. Deste xeito, está deseñado para poder traballar nunha ampla gama de cabezas e fluxos. Grazas á cola de alta eficiencia que se constrúe e aos materiais empregados para este, este modelo será un dos máis empregados no mundo. O seu uso principal é no campo da xeración de enerxía eléctrica en centrais hidroeléctricas.

A enerxía hidroeléctrica, como sabemos, é un tipo de enerxía renovable que utiliza a auga elevada dos contedores para poder xerar unha corrente eléctrica. Estas turbinas son bastante difíciles e custosas de deseñar para instalar, pero poden funcionar durante décadas. Isto fai que o investimento no custo inicial deste tipo de turbinas sexa superior ao resto. Non obstante, paga a pena, xa que o investimento inicial pode amortizarse nos primeiros anos. Como ocorre coa enerxía fotovoltaica na que empregamos paneis solares cunha vida útil media de 25 anos, podemos recuperar o investimento durante os 10-15 anos de uso.

A turbina Francis presenta un deseño hidrodinámico que Garántenos un alto rendemento debido a que apenas hai perdas de auga. Son de aspecto bastante robusto e teñen un custo de mantemento baixo. Este é un dos puntos máis vantaxosos deste tipo de turbinas xa que o mantemento é menor e o que reduce os custos xerais. A instalación dunha turbina Francis con alturas superiores aos 800 metros non se recomenda en absoluto xa que hai demasiadas variacións de gravidade. Tampouco é aconsellable instalar este tipo de turbinas en lugares onde haxa grandes variacións de caudal.

Cavitación na turbina Francis

Xeración de enerxía hidroeléctrica

A cavitación é un aspecto importante que debemos controlar en todo momento. É un efecto hidrodinámico que se produce cando se xeran cavidades de vapor dentro da auga que atravesa as turbinas. Como ocorre coa auga, pode ocorrer con calquera outro fluído que estea en estado líquido e a través do cal actuase sobre forzas que responden ás diferenzas na depresión. Neste caso, ocorre cando o fluído pasa a gran velocidade por un bordo afiado e hai descompensacións entre os fluídos e a conservación da constante de Bernoulli.

Pode ocorrer que a presión de vapor do líquido sexa de tal xeito que as moléculas poidan cambiar inmediatamente do vapor e formarse un gran número de burbullas. Estas burbullas son coñecidas como cavidades. De aí vén o concepto de cavitación.

Todas estas burbullas viaxa a zonas desde onde hai maior presión ata onde hai menos presión. Durante esta viaxe, o vapor volve de súpeto ao estado líquido. Isto fai que as burbullas terminen por esmagar, frustrar e producir un rastro de gas que produce unha gran cantidade de enerxía na superficie sólida e que pode rachar durante a colisión.

Todo isto fai que teñamos en conta a cavitación na turbina Francis.

Pezas de turbina Francis

Características da turbina Francis

Este tipo de turbinas ten diferentes partes e cada unha delas é a encargada de garantir a xeración de enerxía hidroeléctrica. Imos analizar cada unha destas partes:

  • cámara espiral: É a parte da turbina Francis que se encarga de distribuír uniformemente o fluído na entrada do impulsor. Esta cámara en espiral ten forma de caracol e débese a que a velocidade media do fluído debe permanecer constante en cada punto do mesmo. Esta é a razón pola que debe ter a forma dunha espiral e un caracol. A sección transversal desta cámara pode ser de varios tipos. Por unha banda, rectangular e por outra circular, sendo a circular a máis frecuente.
  • Predistributor: É a parte desta turbina que está composta por pas fixos. Estas láminas teñen unha función puramente estrutural. Serven para manter a estrutura da cámara espiral que mencionamos anteriormente e dálle suficiente rixidez para poder soportar toda a estrutura hidrodinámica e minimizar as perdas de auga.
  • Distribuidor: esta parte está construída mediante paletas de guía móbiles. Estes elementos deben dirixir convenientemente a auga cara aos impulsores árabes que están fixos. Ademais, este distribuidor é o encargado de regular o caudal permitido ao pasar pola turbina Francis. Así é como se pode modificar a potencia da turbina para que se axuste o máximo posible ás variacións de carga da rede eléctrica. Ao mesmo tempo, é capaz de dirixir o fluxo do fluído para mellorar o rendemento da máquina.
  • Impulsor ou rotor: é o corazón da turbina Francis. Isto é porque é o lugar onde se produce o intercambio de enerxía entre toda a máquina. A enerxía do fluído normalmente no momento en que pasa polo impulsor é a suma da enerxía cinética, a enerxía que ten a presión e a enerxía potencial con respecto á altura. A turbina é a responsable de converter esta enerxía en enerxía eléctrica. O impulsor é o responsable de transmitir esta enerxía a través dun eixe a un xerador eléctrico onde se realiza esta conversión final. Pode ter varias formas dependendo do número específico de revolución para a que está deseñada a máquina.
  • Tubo de succión: É a parte onde o fluído sae da turbina. A función desta parte é dar continuidade ao fluído e recuperar o salto que se perdeu nas instalacións que están por encima do nivel de auga de saída. En xeral, esta parte está construída en forma de difusor de xeito que xera un efecto de succión que axuda a recuperar parte da enerxía que non se entregou ao rotor.

Espero que con esta información poida aprender máis sobre a turbina Francis.


O contido do artigo adhírese aos nosos principios de ética editorial. Para informar dun erro faga clic en aquí.

Sexa o primeiro en opinar sobre

Deixa o teu comentario

Enderezo de correo electrónico non será publicado.

*

*

  1. Responsable dos datos: Miguel Ángel Gatón
  2. Finalidade dos datos: controlar SPAM, xestión de comentarios.
  3. Lexitimación: o seu consentimento
  4. Comunicación dos datos: os datos non serán comunicados a terceiros salvo obrigación legal.
  5. Almacenamento de datos: base de datos aloxada por Occentus Networks (UE)
  6. Dereitos: en calquera momento pode limitar, recuperar e eliminar a súa información.