LABORATORIO TURBINA FRANZIS

INTRODUCCIÓN

Las Turbinas Francis son conocidas como turbinas de sobre-presión por ser variable la presión en las zonas del rodete, o de admisión total ya que éste se encuentra sometido a la influencia directa del agua en toda su periferia. También se conocen como turbinas radiales-axiales y turbinas de reacción. 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 diez metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho que este tipo de turbina sea el más amplia mente usado en el mundo, principalmente para la producción de energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Conocer cuál es el comportamiento de una rueda Pelton para generación hidráulica, y que esta le permita conocer cuáles son los cálculos más importantes que se deben realizar dentro de un sistema de este tipo.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

·         Determinar el par motor del sistema

·         Calcular la potencia en el árbol de la turbina.

·         Calcular potencia generada por la rueda.

MARCO TEÓRICO

·         la turbina Francis:

Es una tubería de sobre-presión de plena admisión radial, esto quiere decir que siempre se establece un 100% de contacto con las paletas de la turbina. Es por esta razón que la turbina Francis alcanza mayores rpm(revoluciones por minuto) y es capaz de bombear más agua siendo del mimo tamaño de construcción de una turbina Pelton.

Su funcionamiento consiste en que en el aparato principal (1), una parte de la energía de presión se convierte en velocidad.  La corriente de agua acelerada entra desde el exterior en la rueda de rodadura. (2) y pasa por la misma radialmente hacia adentro.  En la rueda de rodadura existe una sobre presión, la turbina Francis recibe también el nombre de turbina de sobrepresión.  Tanto las presiones como las velocidades del perímetro son diferentes en la entrada y la salida de la rueda de rodadura.  Esto es lo que diferencia la turbina Francis de la turbina Pelton.  En general, las paletas de rodadura están curvadas hacia atrás.  El agua abandona la rueda de rodadura en (3) axialmente.  La capacidad de absorción y, de esta manera, la potencia de la turbina se ajusta girando las paletas principales (4)

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

1.       Base.

2.       Entrada tubo de presión.

3.       Salida tubo de aspiración.

4.       Rueda de rodadura.

5.       Paletas principales.

6.       Carcasa en espiral.

7.       Regulación de paleta principal.

8.       Manómetro.

9.       Balanza de resorte.

10.   Dispositivo de freno ajustable.

11.   Polea frenada por la balanza, impulsada por la turbina.

ANÁLISIS

Por medio de las siguientes ecuaciones se va hacer el análisis de los datos tomado en la práctica.

En las siguientes gráficas se muestra el análisis de los datos tomados

En (la imagen No1) El valor de m disminuye en forma proporcional al tiempo que los valores de la potencia y el grado de efectividad en principio aumentan y luego presentan una disminución repentina.

En la (Imagen No2). En este caso se presenta un comportamiento poco característico ya que los valores de m y de potencia descienden  o aumentan proporcionalmente pero al final presentan una variación extraña que los devuelve casi a los valores originales como si representara un ciclo, mientras que el grado de efectividad primero aumenta pero luego presenta una caída proporcional.

En la (Imagen No 3) Para este caso se observa que el valor de m presenta un descenso constante mientras que la potencia de árbol y el grado de efectividad en principio aumentan pero luego presentan una caída proporcional

Para la (Imagen No4) Para este caso se observa que el valor de m presenta un descenso constante mientras que la potencia de árbol y el grado de efectividad en principio aumentan pero luego presentan una caída proporcional.

CONCLUSIONES

·         Podemos ver que a lo largo de la practica el cambiar el Ángulo de los alabes en la turbina Francis pudimos obtener valores de presión y fuerza variadamente.

·         La información obtenida oscila dependiendo de los grados que tengamos en los alabes pero a medida que reducimos el caudal esta oscilación se hace menos notoria.

·         A medida que aumenta el momento par en el árbol de la turbina disminuyen las revoluciones, es la conclusión a la que podemos llegar al ver la gráfica de Par en el árbol vs rpm cuando el caudal se mantiene constante.