francis_2009-i
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INTRODUCCIÓN
Turbina Francis, también se conocen como turbinas radiales-axiales y turbinas de
reacción, es una de las turbinas hidráulicas que debido a su alta eficiencia, ha hecho que
este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo, principalmente para la
producción de energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas.
En esta experiencia se uso un freno del tipo proni para disiparla energía de la turbina
tomando los respectivo datos necesarios para describir el comportamiento de la turbina
con cargas conectadas (pesas de 1Kg, 0.5Kg) analizando la variación de la eficiencia y
manteniendo una presión constante en el caudal. Par un posterior análisis de las gráficas
obtenidas el cual se hará en base a las tendencias del equipo usado.
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. tal es así para caídas altas (entre 800 a
2000 pies) requiere una turbina para alta presión, de impulso o tipo Pelton. Si la caída
es intermedia (entre 200 y 800 pies), entonces se escoge una turbina de reacción tipo
Francis. Para caídas bajas (menores de 200 pies) se utiliza un tipo de turbina de
reacción tipo Kaplan.
Los Autores
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INDICE
INTRODUCCIÓN......................................................................1
OBJETIVOS...............................................................................3
MATERIALES Y EQUIPOS.....................................................3
ESPECIFICACIONES TECNICAS...........................................4
FUNDAMENTO TEÓRICO......................................................5
PROCEDIMIENTO...................................................................15
CÁLCULOS Y RESULTADOS................................................16
CONCLUSIONES......................................................................21
RECOMENDACIONES Y OBSERVACIONES......................22
BIBLIOGRAFÍA........................................................................23
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TURBINA FRANCIS
I. OBJETIVO
Conocer y analizar el principio de funcionamiento de la turbina Francis.
Determinar las características de operación a diferentes presiones de entrada.
Estudiar la variación de sus respectivas potencias y eficiencias generadas para cada
presión e ingreso del flujo del caudal dado por los álabes de la turbina.
II. EQUIPOS
Turbina Francis
Fig. 1 Turbina Francis
Tacómetro Digital
Fig. 2 Tacómetro digital
Manómetro
Fig. 3 Manómetro
Dinamómetro
Fig. 4 Dinamómetro
Vertedero
Regla
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III. ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL EQUIPO
1. Turbina Francis
Marca : ARMFIELD HIDRAULIC ENGINEERING Co.
Ltd. RINGWOOD HARTS, ENGLAND.
Tipo : Ns 36 MK2.
Potencia : 2,5 BHP.
Velocidad : 1000 RPM.
Tamaño nominal del rodete : 6 “.
Velocidad específica : 36 RPM.
Altura neta : 20 pies.
Velocidad de embalamiento máximo : 1800 RPM.
Diámetro de la volante : 12 “.
Diámetro de la entrada : 6 “.
2. Motobomba
Motor : Neman Motor INC
Casco: 2560/DD 2182 BB Ciclo: 60Hz Amperaje: 26A
RPM: 3600BB voltaje: 220v Fase: 3 HP=10
Factor de servicio: 1.15
3. Bomba: Sigmund Pump Ltd.
Tipo: MN63 N° serie: 147305
4. Tacometro Smith
Rango: 0-2000RPM Aprox: 20RPM
5. Manometro Cole-Parm
Rango: 0-60PSI Aprox: 1PSI
6. Dinamometro Saltin
Rango: 0-20Kg Aprox: 100g
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7. Vertedero Weir
Escala: 0-30cm Aprox: 0.1mm
Triangular: α=90° Cd = 0.6
8. Regla
Rango: 0-1m Aprox:1mm
IV. FUNDAMENTO TEÓRICO
La turbina Francis es en la actualidad, la turbina hidráulica típica de reacción de
flujo radial. Lleva este nombre en honor al ingeniero james bichano Francis (1815-
1892), de origen ingles y que emigro a los Estados unidos, donde fue encargado de
realizar proyectos hidráulicos utilizando turbinas centrípetas, esto es con recorrido
radial del agua de afuera hacia dentro, para un debido aprovechamiento de la acción
centrípeta
La turbina Francis presenta las siguientes características:
Su óptimo diseño hidráulico garantiza un alto rendimiento.
Su diseño reforzado da una vida útil de muchas décadas en servicio continuo.
Alta velocidad de giro permite pequeñas dimensiones.
La aplicación de modernos materiales reduce el mantenimiento de las piezas
móviles al mínimo
La turbina Francis es instalada en todo lugar donde se dé un flujo de agua
relativamente constante y donde se exige un alto rendimiento. Su eficiencia es
aproximadamente de 8 % por encima de la turbina de Flujo Cruzado, pero tiene la
desventaja de no poder operar con grandes variaciones del caudal de agua.
Para regular el caudal de agua que entra en el rodete su utilizan las paletas directrices
situadas en forma circular. Cada una de las paletas directrices se mueve sobre un pivote, de
tal forma que llegan a tocarse en la posición de cerrado, en cuyo caso el caudal de agua
recibido por el rodete es máximo. El conjunto de paletas directrices del distribuidor se
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acciona por medio de un anillo móvil, al que están unidas todas las paletas directrices, y
este anillo móvil a su vez está accionado por el regulador de velocidad de la turbina.
El agua después de pasar por el rodete, impulsando a ésta y haciéndolo girar, sale por un tubo
que se denomina TUBO DE ASPIRACIÓN el cual cumple un doble propósito:
- utilizar la diferencia de niveles que existe entre el punto de salida de la turbina y el nivel
agua abajo, denominada altura estática de succión.
- Recuperar, por su forma divergente, parte de la energía cinética que lleva el agua al salir
de la turbina. La altura recuperada es denominada como altura dinámica de succión.
EL TUBO DE ASPIRACIÓN
En una turbina de impulso como la rueda Pelton, la carga disponible es alta (200m o más), y no
hay mucha pérdida entre el trabajo total producido aunque la turbina se coloque separada dos o
tres metros del nivel del desfogue. En la turbina Francis, se desperdiciaría una fracción
considerable de la carga disponible si la turbina se colocara por encima del nivel del desfogue y
el agua que saliera de la turbina nada más descargara a la atmósfera. Colocando la turbina por
encima del nivel de desfogue y llevando el agua de descarga hasta el desfogue por medio de una
tubería de manera que el agua alcance la presión atmosférica solamente en el desfogue, tanto el
trabajo como la eficiencia de la turbina se podrán mejorar considerablemente. En segundo lugar,
el tubo que conduce el agua desde la salida de la turbina hasta el desfogue se puede hacer
ligeramente divergente de manera que una parte de la energía cinética a la salida de la rueda se
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pueda convertir en carga de presión y mejorar el factor total de utilización. Este tubo se conoce
como tubo de aspiración.
Considérese el tubo e aspiración de la siguiente figura. La salida de la turbina está a una altura
Hs sobre el nivel de desfogue. Sea el subíndice 2 el que denote las condiciones a al salida del
rotor mientras que el subíndice 3 indica las condiciones a la entrada y el subíndice 4 a la salida
del tubo de aspiración, donde la presión es atmosférica. Suponiendo que el fluido sea
incompresible y aplicando la primera ley de la termodinámica a un flujo isentrópico sin
pérdidas, entre la salida del rotor y la salida del tubo de aspiración, (despreciando la pequeña
diferencia en la altura entre las secciones 2 y 3), se ve que:
FORMA DE LOS TUBOS DE ASPIRACIÓN
Existen cuatro formas para los tubos de aspiración que dependen de las condiciones de flujo, la
altura de la turbina sobre le desfogue, etc. La primera forma figura (a), es del tipo cónico recto,
que va desde la turbina al desfogue. El segundo tipo, (figura (b)), es también un tubo recto,
excepto que tiene forma de campana. Este tipo de tubo de aspiración tiene la ventaja de que
puede permitir el flujo en la turbina con un componente de remolino y con muy pequeñas
pérdidas.
Cuando no hay espacio libre, o donde, por algunas otras condiciones, se tenga que colocar la
turbina muy cerca o por debajo del nivel de desfogue, se podrá usar un tubo curvo de aspiración.
Este tubo permite la difusión dela carga de velocidad si el área de salida es mayor que el área de
entrada del tubo de aspiración; sin embargo, la eficiencia no es por lo general tan grande como
la de los dos primeros tipos. La cuarta forma de tubo de aspiración es similar a la del tercero,
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excepto que la sección de salida es cuadrada o rectangular en vez de cilíndrica, como sucede
con el tubo que aparece en la fig (c).
Distribución de Presiones
Las turbinas Francis son conocidas como turbinas de sobrepresión por ser variables 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.
El campo de aplicación es muy extenso, dado el avance tecnológico conseguido en la
construcción de este tipo de turbinas. Pueden emplearse en saltos de distintas alturas dentro de
una amplia gama de caudales (entre 2 y 200 m3/s aproximadamente)
Consideraremos la siguiente clasificación, en función de la velocidad específica del rodete, cuyo
número de revoluciones por minuto depende de las características del salto:
- Turbina Francis lenta. Para saltos de gran altura (alrededor de 200 m o más).
- Turbina Francis normal. Indicada en saltos de altura media (entre 200 y 20m)
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- Turbinas Francis rápidas y extra rápidas. Apropiadas a saltos de pequeña altura
(inferiores a 20m).
Las turbinas Francis, son de rendimiento óptimo, pero solamente entre unos determinados
márgenes (para 60% y 100% del caudal máximo), siendo una de las razones por la que se
disponen varias unidades en cada central, al objeto de que ninguna trabaje, individualmente, por
debajo de valores del 60% de la carga total.
Al igual que las turbinas Pelton, las turbinas Francis pueden ser instaladas con el eje en posición
horizontal, o vertical, siendo esta última disposición la más generalizada por estar ampliamente
experimentada, especialmente en el caso de unidades de gran potencia. Para describirlas, nos
basaremos en turbinas de eje vertical.
Componentes De Una Turbina Francis
La relación de componentes fundamentales, considerando como referencia, siempre que ello sea
factible, el sentido de circulación del agua por la turbina, es el siguiente:
- Cámara espiral
- Distribuidor
- Rodete
- Tubo de aspiración
Y también
- Eje
- Equipo de sellado del eje de turbina
- Cojinete guía de turbina
- Cojinete de empuje
Figura 1
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En la figura 1, está representada en semicorte axial una turbina NEYRPIC, de 100.000 CV de
potencia, 333 r.p.m. para un salto de 179 m. Se puede apreciar el rodete o parte móvil de turbina
(1 en la figura), constituido por un cierto número de paletas o álabes que oscila entre 16 y 21, y
depende del tipo de construcción.
El agua procedente de la tubería forzada entra perpendicularmente al eje de la turbina y sale
paralela a él. La parte por la que entra el agua en la turbina se denomina cámara de descarga, la
que está indicada por 2 en la figura. El agua, después de pasar por el rodete, impulsando a éste y
haciéndolo girar, sale por un tubo denominado tubo de aspiración (3 en la figura).
Para regular el caudal de agua que entra en el rodete se utilizan unas paletas directrices situadas
en forma circular, y cuyo conjunto de denomina distribuidor (4 en la figura). Cada una de las
paletas directrices se mueve sobre un pivote, de tal forma que llegan a tocarse en la posición de
cerrado, en cuyo caso no entra agua en el rodete, y tienen sus caras casi paralelas en la posición
de abierto, en cuyo caso el caudal de agua recibido por el rodete es máximo. El conjunto de
paletas directrices del distribuidor se acciona por medio de un anillo móvil (5 en la figura), al
que están unidas todas las paletas directrices, y este anillo móvil, a su vez está accionado por el
regulador de velocidad de la turbina. Esto se puede apreciar en la figura 2, una turbina Francis
vista desde abajo; donde (1) es el rodete de la turbina, unido al eje (2) de la misma. Las paletas
del distribuidor están representadas por (3), y (4) expresa los pivotes sobre los que giran dichas
paletas; en la figura, las paletas del distribuidor están casi totalmente abiertas.
Figura 2
Eje de una turbina Francis
El eje de un grupo tiene ciertas peculiaridades cuando se encuentra instalado en posición
vertical. Por medio del eje de turbina, al estar rígidamente unido mediante acoplamiento al eje
del alternador, se transmite al rotor de éste el movimiento de rotación necesario. Ahora bien, en
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este tipo de turbinas, es en la zona de eje correspondiente al alternador donde se suele disponer
el medio para soportar todo el peso del conjunto formando por ejes, rotor, rodete y empuje del
agua sobre los álabes de este último. Tal medio, es el denominado cojinete de empuje, del cual
nos ocuparemos oportunamente.
Además del cojinete de empuje, el eje completo del grupo, dispone de hasta tres cojinetes guías.
Dos de ellos están situados en la zona del alternador, y un tercero en la zona de turbina, al cual
nos referiremos en breve.
En determinados grupos, y por características constructivas de los mismos referidas a
condiciones de peso y sustentación, o aireación del rodete, el eje es hueco en su totalidad.
Aireación de rodetes Francis
La conducción formada en los ejes huecos, permite la circulación de una corriente de aire hacia
el interior del rodete y el tubo de aspiración, al objeto de evitar efectos de vacío, que serían
perjudiciales para estos y otros elementos de la turbina. La salida del aire se efectúa a través de
orificios practicados en el difusor.
Para evitar un posible paso de agua a la zona de ubicación del alternador, a través del eje, se
instala, en el extremo superior de éste o en el propio difusor, una válvula denominada válvula de
aireación. Dicha válvula, en función de la carga solicitada a la máquina, controla
automáticamente el paso de aire hasta la parte inferior del rodete, cuando se produce un fuerte
efecto de succión, debido a la velocidad adquirida por el agua en el tubo de aspiración, en su
camino hacia el canal de desagüe.
Cuando el eje es macizo, o se necesitan mayores aportaciones de aire, la aireación se obtiene o
se incrementa bien a través de una canalización que bordea circunferencialmente al cono de
aspiración, o mediante un tubo con perforaciones equidistantemente repartidas en su periferia
(procedimiento ya en desuso), que atravesando diametralmente a dicho cono, por debajo del
rodete, comunica con la atmósfera exterior. La entrada de aire a dichos conductos, también
puede estar dotada de la correspondiente válvula de aireación.
En el caso de turbinas de eje horizontal, que necesitan aireación, la válvula para tal fin se sitúa,
generalmente, sobre la parte superior del codo del tubo de aspiración.
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La turbina Francis representada anteriormente es de eje vertical; también se construyen turbinas
Francis de eje horizontal, tal como la representada en las figuras 3 y 4; se trata de una turbina
ESCHER WYSS de 72.300 kW y 750 r.p.m. para un salto de 522 m; en este caso la cámara de
descarga rodea verticalmente el rodete, mientras que la cámara de aspiración sigue siendo
vertical, como en el caso de la turbina Francis de eje vertical.
Figura 3
Figura 4
Para la elección de una turbina Francis de eje horizontal o de eje vertical, se tienen en cuenta
diversos criterios.
La turbina Francis de eje horizontal presenta las siguientes ventajas:
Separación completa de la turbina y el generador.
Disposición ventajosa de la sala de máquinas ya que la turbina y el generador están
situados al mismo nivel.
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Fácil montaje.
Facilidad de reparaciones en la turbina y en el generador.
Costo reducido de la turbina y el generador.
Respecto a la turbina de eje horizontal, la turbina Francis de eje vertical presenta los siguientes
inconvenientes:
La turbina y el generador ya no son completamente independientes puesto que ambas
máquinas han de estar soportadas por un cojinete axial común.
Al estar superpuestas la turbina y el generador, se precisa construir una sala de
máquinas de, por lo menos, dos plantas.
El montaje es más difícil.
Los dispositivos de engrase (sobre todo del cojinete axial) son más complicados.
El costo es superior en aproximadamente, un 20 % a igualdad las demás condiciones.
En resumen, que la tendencia moderna es construir turbinas Francis de eje horizontal. Sin
embargo, como las primeras turbinas Francis eran de eje vertical, las casas constructoras tienen
mayor experiencia en la construcción de turbinas de este tipo, por lo que todavía se realizan
muchas instalaciones con turbinas Francis de eje vertical. Sobre todo, es interesante el empleo
de estas turbinas cuando, por razones de espacio disponible, conviene reducir la superficie de la
sala de máquinas, todo lo que sea posible.
La forma de rodete y el perfil de los álabes dependen de las características de salto y caudal. Se
puede ver en la figura 5 un rodete de turbina Francis lenta, para un salto de 455 m, y en la figura
6, un rodete de turbina Francis extra rápida, para un salto de 32 m, en que su tamaño aumenta
significativamente, para aumentar su velocidad, variando también el ángulo de las paletas.
Figura 5 Figura 6
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En las centrales hidráulicas con saltos de pequeña y mediana altura, la turbina Francis se monta
con la cámara de descarga abierta. En las figuras 7 y 8 se representan esquemáticamente dos
turbinas Francis, de eje vertical y de eje horizontal, respectivamente, montadas en cámara
abierta. En este tipo de cámara el agua llega libremente hasta la turbina, quedando ésta
sumergida en el agua, tal como puede apreciarse con ambas figuras.
Figura 7
Figura 8
Principio De Funcionamiento De Las Turbinas Francis
Considerando los aspectos constructivos de los componentes de las turbinas Francis, se
comprende con facilidad el funcionamiento de las mismas.
En la mayoría de los casos, la instalación de este tipo de turbinas, se realiza en centrales para
cuya alimentación de agua se requiere la existencia de un embalse. Otra particularidad en la
ubicación de estas turbinas, radica en que el conjunto esencial de las mismas, es decir, cámara
espiral - distribuidor - rodete - tubo de aspiración, se encuentra, generalmente, a un nivel
inferior respecto al nivel alcanzado por el agua en su salida hacia el cauce del río en dirección
aguas abajo.
Podemos considerar, por lo tanto, la presencia de una columna de agua continua, entre los
distintos niveles de los extremos mencionados, embalse - salida de agua, deduciendo que la
turbina está totalmente llena de agua. según otras disposiciones de instalación, especialmente en
saltos de muy poca altura, podríamos interpretar que se halla sumergida, tal es el caso de no
disponer de cámara espiral, encontrándose instalado el rodete en el interior de una cámara
abierta, normalmente de hormigón, enlazada directamente con la zona de toma de agua o
embalse. La energía potencial gravitatoria del agua embalsada, se convierte en energía cinética
en su recorrido hacia el distribuidor, donde, a la salida de éste, se dispone de energía en forma
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cinética y de presión, siendo, la velocidad de entrada del agua en el rodete, inferior a la que le
correspondería por altura de salto, debido a los cambios bruscos de dirección en su recorrido.
V. PROCEDIMIENTO
1. Calibrar el linímetro a cero al vértice y el dinamómetro
2. Accionar el botón de encendido de la bomba
3. Abrir la válvula de salida de la bomba
4. Seleccionar una presión de funcionamiento que debe permanecer constante durante todo
el ensayo.
5. Medir y anotar la altura que se obtiene en el linímetro, el tacómetro mecánico como el
digital.
6. Para determinar la posición de los alabes directrices se hace variar la carga al freno.
7. Para cada carga aplicada tomar los datos de la velocidad. De la fuerza en el
dinamómetro, de la pesa y de la altura del linimetro.
8. Repetir desde el paso 4 para otras presiones de funcionamiento
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9. ESQUEMA DE LA INSTALACIÓN EN EL LABORATORIO
VI. CÁLCULOS Y RESULTADOS
Como se repiten los mismos pasos en los cálculos, trabajaremos con un dato y
calcularemos todas sus potencias y eficiencias para así comprobar nuestra veracidad en los
resultados. Dato a utilizar:
P=10 psi, h= 0.152 m, ω=930 RPM, LD=3.35 kgf con una carga de 1 kgf
a) Potencia Hidráulica (HPa)
………. (1)
………. (α) ………. (β)
Donde: : peso específico del agua.
H: altura útil.
Q: caudal
h: altura medida en el linnímetro (en metros)
b) Potencia al Freno (BHP)
……….(3)
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Donde: LD: Lectura del dinamómetro
carga: pesas
ω: velocidad angular.
r = 15.5 cm
W
c) Eficiencia Total (ηT)
……….(6)
TABLAS Y CURVAS
1. Ángulos directrices al 50% de altura
a) Primera lectura para P= 10 psi
Carga(kgf) ω (RPM) h(m) Q (m3/s) LD(kgf) T(N.m) BHP(W) HPA(W) NT (%)
1 930 0,152 0,012754758 3,35 3,56965 347,63572 879,3512812 39,53320216
2 525 0,151 0,01254601 5,6 5,4684 300,632126 864,9595519 34.75678427
3 481,2 0,151 0,01254601 7,8 7,2912 367,401089 864,9595519 42,47610055
Fig. 5 Potencia al freno vs ω
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γ (kgf/m3) P1(PSI) HU(m)
1000 10 7.035
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Fig. 6 Eficiencia vs ω
b) Segunda lectura para P= 15 psi
γ (kgf/m3) P1(PSI) HU(m)
1000 15 10.55
Carga(kgf) ω (RPM) h(m) Q (m3/s) LD(kgf) T(N.m) BHP(W) HPA(W) NT(%)
1 1362 0,154 0,013178472 3,4 3,6456 519,950419 1362,522212 38,16087654
2 1220 0,155 0,013393451 4,6 3,9494 504,552964 1384,748917 36,43642237
3 963,2 0,155 0,013393451 6,5 5,3165 536,238636 1384,748917 38,72461131
4 628,4 0,158 0,014050959 9,2 7,8988 519,772267 1452,728665 35,77903287
5 418,6 0,158 0,014050959 11,3 9,5697 419,482026 1452,728665 28,87545595
Fig. 7 Potencia al freno vs ω
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Fig. 8 Eficiencia vs ω
2. Ángulos directrices al 75% de altura
a) Primera lectura para P= 5 psi
Carga(kgf) ω (RPM) h(m) Q (m3/s) LD(kgf) T(N.m) BHP(W) HPA(W) NT(%)
1 1119 0,177 0,018663643 3 3,038 355,986612 643,2723187 55.33995506
2 1143 0,179 0,019195341 4,5 3,7975 454,527142 661,5981388 68,70139371
3 1035 0,185 0,020844552 6,4 5,1646 559,748386 718,4408506 77,91154771
4 687,9 0,188 0,021699907 9,2 7,8988 568,986859 747,9220214 76,07569275
5 402,3 0,19 0,022281645 11,6 10,0254 422,345189 767,9725546 54,99482844
Fig. 5 Potencia al freno vs ω
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γ (kgf/m3) P1(PSI) HU(m)
1000 5 3.517
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Fig. 6 Eficiencia vs ω
b) Segunda lectura para P= 10 psi
γ (kgf/m3) P1(PSI) HU(m)
1000 10 7.035
Carga(kgf) ω (RPM) h(m) Q (m3/s) LD(kgf) T(N.m) BHP(W) HPA(W) NT(%)
1 1720 0,189 0,021989622 2,8 2,7342 492,464053 1516,030509 32,4837825
2 1684 0,19 0,022281645 4,1 3,1899 562,51611 1536,163469 36,61824549
3 1479 0,19 0,022281645 5,7 4,1013 635,192734 1536,163469 41,34929299
Fig. 5 Potencia al freno vs ω
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Fig. 6 Eficiencia vs ω
VII. CONCLUSIONES
La potencia de la turbina Francis tiende a disminuir conforme se reduce el ángulo de las
directrices debido a que el área de entrada al rotor disminuye ocasionando una caída de
presiones. Asimismo debido a esta caída de presión el caudal en la turbina disminuye,
ocasionando también que la potencia entregada al eje será menor. Es por esto que la
tendencia de las curvas Eficiencia vs RPM tienen la misma tendencia y
aproximadamente el mismo valor ya que la potencia del agua y la potencia al eje
mantienen una proporcionalidad
Como consecuencia del aumento de la carga y por ende la disminución de las RPM de
la turbina la potencia del agua HPA y la Potencia al eje BHP tienden a aumentar
A pesar de la turbina francis tiene una mayor eficiencia en comparación con las turbinas
pelton este necesita un mayor caudal pero una menor altura el cual tiene algunas
ventajas en comparación con la turbinas pelton las cuales se aplican en las centrales
eléctricas ubicadas en las represas.
Al aumentar la carga, la presión al ingreso de la turbina aumenta esto se debe a que
aumenta el trabajo de la turbina, incrementando la fuerza de reacción de la turbina que
está en contacto directo con el flujo de agua bajo las mismas condiciones de presión,
cosa que no sucede con la turbina pelton ya que cuando el caudal sale de la tobera toma
la presión atmosférica.
Al comparar las curvas TORQUE vs RPM en las diferentes posiciones del estator, se
observa que cuando la potencia del agua es mayor, el eje soporta mayores cargas, esto
era de esperarse ya que cuando se le entrega mayor potencia al eje este tendrá mayor
resistencia.
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Se puede observar que cuando los alabes están al 75% de altura las curvas BHP vs y N
vs son de forma campana localizándonos en la parte mas eficiente de la curva
campana de nuestro manual.
VIII. OBSERVACIONES
Antes de llegar a frenar la volante debe comenzarse a agregarse pesas pequeñas en peso
para conseguir una mejor curva
La primera toma de datos fue mal hecha
Las RPM registrada por el tacómetro son muy inestables por lo que se tuvo que medir
varias veces para sacar una especie de promedio en la lectura.
Al medir la altura de vertedero oscilaba mucho
Se debe mantener la presión constante ya que este oscila
El valor medido por el dinamómetro es aproximado debido a que este vibraba y no se
mantenía quieta la aguja.
IX. RECOMENDACIONES
Tomar diversas medidas con el tacómetro digital, dado que casi siempre se obtienen
variaciones significativas, cuyo valor final será el promedio de los datos tomados
Tener sumo cuidado para mantener la presión del manómetro constante (5psi), de tal
manera que se puedan minimizar los errores en el cálculo.
Se recomienda esperar unos minutos antes de la toma de datos para dejar que el sistema
se estabilice.
A la hora de tomar la lectura del dinamómetro se presiona rápidamente el eje de giro
con la punta de un lapicero.
Debemos ir añadiendo en forma ascendente, pero gradual las pesas al dinamómetro, para
evitar incremento brusco de la fuerza de fricción conllevando a ello el freno de la volante,
que se detendría por la saturación.
X. BIBLIOGRAFIA
MANUAL DE LABORATORIO
KADAMBI and MONOHAR “Turbomaquinaria” Volumen 3, Limmusa,
México, 1977
VIEJO ZUBICARAY Turbinas, teoría, Diseño y Aplicaciones” Limmusa,
México, 1977.
Laboratorio de Ingeniería Mecánica II Página 22
Universidad Nacional de Ingeniería- FIM
Laboratorio de Ingeniería Mecánica II Página 23