Turbina Francis
La turbina Francis es un tipo de turbina de agua . Es una turbina de reacción de flujo hacia adentro que combina conceptos de flujo radial y axial . Las turbinas Francis son las turbinas de agua más comúnmente utilizadas en la actualidad y pueden alcanzar una eficiencia superior al 95%. [1]
El proceso para llegar al diseño moderno del corredor Francis tomó desde 1848 hasta aproximadamente 1920. [1] Se conoció 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 producción de energía 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 compuerta (tuberías de entrada) están 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 peatonal 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 1.000 años para impulsar 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 estuviera disponible la energía hidráulica. Después de que se desarrollaron los generadores eléctricos a fines del siglo XIX, las turbinas fueron una fuente natural de energía generadora donde existían posibles fuentes 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 rodete de la turbina, lo que hizo que girara. Jean-Victor Poncelet diseñó una turbina de flujo hacia el interior en 1820 que utiliza los mismos principios. SB Howd obtuvo una patente estadounidense en 1838 por un diseño similar.
En 1848 James B. Francis , mientras trabajaba como ingeniero jefe de la empresa 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 la turbina. Sus métodos de análisis permite el diseño de turbinas de alta eficiencia de ajustar con precisión el flujo de agua de un sitio y de presión ( carga de agua ).
