turbinas-hidraulicas cap 3 turbinas-francis

Download Turbinas-hidraulicas Cap 3 Turbinas-francis

Post on 04-Aug-2015

109 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

CAPTULO 3:TURBINAS FRANCIS

DEFINICIN DE TURBINA FRANCIS:Son conocidas como turbinas de sobrepresin por ser variable la presin en las zonas del rodete debido a que se encuentra sometido a la influencia directa del agua en toda su periferia. Tambin se conocen como turbinas radiales-axiales y turbinas de reaccin. El campo de aplicacin es muy extenso, pueden emplearse en saltos de distintas alturas dentro de una amplia gama de caudales (entre 2 y 200 m3/s aproximadamente).

CLASIFICACIN DE LA TURBINA FRANCIS:Se clasifican en funcin de la velocidad especfica del rodete, cuyo nmero de revoluciones por minuto depende de las caractersticas del salto. - Turbina Francis lenta. Para saltos de gran altura (alrededor de 200 m o ms). - Turbina Francis normal. Indicada en saltos de altura media (entre 200 y 20 m). - Turbinas Francis rpidas y extrarrpidas. Apropiadas a saltos de pequea altura (inferiores a 20 m).

CARACTERSTICAS:Las turbinas Francis, son de rendimiento ptimo, pero solamente entre unos determinados mrgenes (para 60 % y 100 % del caudal mximo). Pueden ser instaladas con el eje en posicin horizontal o vertical, siendo esta ltima la ms generalizada en el caso de unidades de gran potencia.

COMPONENTES DE LA TURBINA FRANCIS:La relacin de componentes fundamentales, considerando como referencia el sentido de circulacin del agua por la turbina, es el siguiente:

1.- Cmara Espiral. 2.- Difusor. 3.- Rodete. 4.- Tubo de Aspiracin. 5.- Eje. 6.- Equipo de sellado del Eje.

7.- Cojinete Gua de Turbina.8.- Cojinete de Empuje.

COMPONENTES DE LA TURBINA FRANCIS:

CMARA ESPIRAL:Est constituida por la unin sucesiva de una serie de virolas tronco-cnicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral. La seccin interior, circular en la mayora de los casos, va decreciendo paulatinamente hasta que la virola realiza el cierre de la cmara sobre s misma cuyo dimetro interior se reduce considerablemente.

Esta disposicin se conoce como caracol de la turbina, que debido a su diseo, el agua circula con velocidad aparentemente constante y sin formar torbellinos evitando prdidas de carga.

DISTRIBUIDOR:El distribuidor, est formado por un determinado nmero de palas mviles, cuyo conjunto constituye un anillo que est situado concntricamente y entre las mismas cotas en altura que el antedistribuidor. Su funcin es la de distribuir y regular o cortar totalmente, el caudal de agua que fluye hacia el rodete.

PALAS DIRECTRICES:Son palas mviles. Tambin se les llama alabes directrices o directores. Cada una de ellas puede orientarse al girar su eje respectivo. Pasan de la posicin de cerrado total, cuando estn empalmadas unas sobre otras, a la de mxima apertura que corresponde al desplazamiento extremo quedando en direccin radial y manteniendo as una convergencia hacia el eje.

Normalmente son dos, cada uno accionado por aceite a presin por rdenes recibidas del regulador. La figura (a) muestra el accionamiento del anillo de distribucin por dos Servomotores y las figuras (b) y (c) muestran el accionamiento del anillo de distribucin por un solo Servomotor. La funcin es que se desplaza una gran biela, en sentido inverso una respecto de la otra a modo de brazos de un par de fuerzas, los cuales proporcionan un movimiento de giro alternativo a un aro mvil llamado anillo o volante de distribucin, concntrico con el eje de la turbina.

SERVOMOTORES:

ANILLO DE DISTRIBUCIN:Con sus movimientos en sentido de apertura o cierre total o parcial, hace girar a todas y cada una de las palas directrices por medio de palancas de unin entre ste y la parte superior de cada uno de los ejes respectivos de aquellas. El giro conjunto y uniforme de las palas directrices permite variar la seccin de paso de agua a travs del distribuidor. Las palancas reciben el nombre de bieletas y bielas, segn el sentido desde el anillo de distribucin hacia las palas directrices.

BIELAS Y BIELETAS:La conexin entre la bieleta correspondiente ligada al anillo y el eje de la pala directriz respectiva, se realiza mediante una biela formada por dos piezas superpuestas adecuadamente. El punto comn de enlace entre las mismas puede ser un buln que hace la funcin de fusible mecnico. La unin rgida de cada bieleta con el eje de la pala dependiente, se consigue mediante varias chavetas.

RODETE DE LA TURBINA FRANCIS:Es la parte donde se obtiene la energa mecnica deseada. Est unido rgidamente a la parte inferior del eje de la turbina, en situacin perfectamente concntrica con el distribuidor, ocupando el espacio circular que ste delimita. El Rodete consta de un ncleo central, alrededor del cual se encuentran un nmero determinado de palas de superficie alabeada entre 12 y 21. Las patas estn unidas entre s, por su parte externa inferior mediante una llanta o banda que hace cuerpo con las mismas. Unos anillos de acero, anillos intersticiales, colocados a presin sobre el ncleo y la llanta, perfectamente centrados, realizan el cierre hidrulico al girar muy prximos a los escudos superior e inferior respectivamente. Las palas estn construidas de bronce o de aceros aleados, para evitar corrosin y cavitacin y reciben el nombre de labes del rodete, cuya longitud e inclinacin, respecto al eje de la turbina, depende del caudal, de la altura del salto y de la velocidad especfica.

FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA PELTON:La sucesiva transformacin de la energa se efecta del modo siguiente: La energa potencial gravitatoria del agua embalsada o energa de presin hasta los orificios de las toberas, se convierte prcticamente sin prdidas, en energa cintica al salir el agua a travs de dichos orificios en forma de chorros libres a una velocidad que corresponde a toda la altura del salto til. Estando referida sta, para el caso concreto de las turbinas Pelton, al centro de los chorros considerados.

PREGUNTAS AL ALUMNO:1.- Mencione los nombre con los que se le conoce a la turbinaFrancis? 2.- Qu valores de altura de Cada de agua y Flujo maneja la Turbina Francis? 3.- Cules son las variantes de la Turbina Francis en base a su velocidad especfica del rodete? 4.- En el caso de Unidades de gran potencia, en qu posicin se instala la turbina Francis? 5.- Mencione 5 componentes mecnicos de la Turbina Francis. 6.- Explique brevemente Qu funcin realiza el Distribuidor? 7.- Describa cmo funcionan las palas directrices. 8.- Cul es la funcin del buln? 9.- Cul es la funcin de la Chaveta ? 10.- Qu funcin realiza el Rodete de la Turbina Francis?

GRACIAS POR SU ATENCIN