turbina francis
La turbina Francis es un tipo de turbina de agua . Es una turbina de reacción de flujo interno que combina conceptos de flujo radial y axial . Las turbinas Francis son las turbinas de agua más comunes en uso hoy en día y pueden lograr una eficiencia superior al 95%. [1]
El proceso de llegar al diseño moderno del rodete Francis tomó desde 1848 hasta aproximadamente 1920. [1] Se hizo conocido como la turbina Francis alrededor de 1920, y recibió su nombre del ingeniero británico-estadounidense James B. Francis , quien en 1848 creó un nuevo diseño de turbina. [1]
Las turbinas Francis se utilizan principalmente para la producción de energía eléctrica. La potencia de salida de los generadores eléctricos generalmente varía desde unos pocos kilovatios hasta 1000 MW, aunque las instalaciones minihidráulicas pueden ser menores. El mejor rendimiento se observa cuando la altura de la cabeza está entre 100 y 300 metros (330 y 980 pies). [2] Los diámetros de la tubería forzada (tuberías de entrada) oscilan entre 1 y 10 m (3,3 y 32,8 pies). Las velocidades de las diferentes unidades de turbina oscilan entre 70 y 1000 rpm . Una puerta de ventanilla alrededor del exterior de la turbina.el corredor giratorio controla la tasa de flujo de agua a través de la turbina para diferentes tasas de producción de energía. Las turbinas Francis generalmente se montan con un eje vertical para aislar el agua del generador. Esto también facilita la instalación y el mantenimiento. [ cita requerida ]
Las ruedas hidráulicas de diferentes tipos se han utilizado durante más de 1000 años para accionar molinos de todo tipo, pero eran relativamente ineficientes. Las mejoras en la eficiencia de las turbinas hidráulicas del siglo XIX les permitieron reemplazar casi todas las aplicaciones de ruedas hidráulicas y competir con las máquinas de vapor dondequiera que hubiera energía hidráulica disponible. Después de que se desarrollaron los generadores eléctricos a fines del siglo XIX, las turbinas fueron una fuente natural de energía del generador donde existían fuentes potenciales de energía hidroeléctrica.
En 1826 , Benoit Fourneyron desarrolló una turbina de agua de flujo hacia afuera de alta eficiencia (80%). El agua se dirigió tangencialmente a través del corredor de la turbina, lo que provocó que girara. Jean-Victor Poncelet diseñó una turbina de flujo hacia adentro alrededor de 1820 que usaba los mismos principios. SB Howd obtuvo una patente estadounidense en 1838 para un diseño similar.
En 1848 , James B. Francis , mientras trabajaba como ingeniero jefe de la compañía Locks and Canals en la ciudad de Lowell, Massachusetts , una fábrica textil impulsada por ruedas hidráulicas , [3] mejoró estos diseños para crear turbinas más eficientes. Aplicó principios científicos y métodos de prueba para producir un diseño de turbina muy eficiente. Más importante aún, sus métodos de cálculo matemático y gráfico mejoraron el diseño y la ingeniería de turbinas. Sus métodos analíticos permitieron el diseño de turbinas de alta eficiencia para igualar con precisión el flujo de agua y la presión ( cabeza de agua ) de un sitio.
