Central Pangue -turbinas Francis

Felipe Loyola Patricio orellanaDavid vergara Rodrigo medinaDiego Vidal Bryan burgosIvan navarrete

IntroducciónEn nuestro país principalmente en la cuenca del rio Biobío encontramos 3 centrales hidroeléctricas siendo ralco, palmucho y pangue esta última siendo visitada con motivos de estudio.

La central hidroeléctrica pangue se encuentra ubicada a 100 km al sur este de la provincia del Biobío al oriente de la ciudad de los ángeles.

La turbina de esta central puesta en servicio el año 1996 es una turbina Francis ubicada horizontalmente posee una boca toma de 7 metros de diámetro, un eje de 5200 mm . Esta central aporta al sistema interconectado central un 3,76% de un 9,42% que entrega la sumatoria de las 3 centrales ubicadas en la cuenca del rio Biobío.

Clasificación de las maquinas de fluidos

Turbo maquinas: Es un dispositivo en el que el intercambio de energía se lleva a cabo por fuerzas hidrodinámicas que se originan entre un fluido en movimiento y los elementos rotatorios y estacionarios de la máquina.

turbinaUna Turbina es un dispositivo mecánico capaz de convertir en trabajo (en forma de movimiento de rotación) la energía presente en una masa de fluido.

Una Turbina Hidráulica es una turbo máquina motora, que absorbe energía de una corriente fluida (agua) y restituye energía mecánica. Por lo tanto, realiza la función inversa a las bombas; de hecho, existen turbo máquinas hidráulicas diseñadas para llevar a cabo las dos funciones (en algunas centrales hidroeléctricas de bombeo) Puesto que se trata de una turbo máquina, su principio de funcionamiento se basa en la ecuación de Euler. La aplicación más extendida de las turbinas hidráulicas es la generación de energía eléctrica

Especificaciones Turbina Francis central pangue

Potencia nominal 230 MW

Velocidad 125 rpm

Q nominal 230 m3/s

Diámetro del rodete 5200 mm

altura neta nominal 99.1 m

marca Kvaerner

serie n° 3041

fabricación año 1995

Placa característica de la turbina de pangue

Historia turbina Francis La turbina Francis fue desarrollada por James B. Francis. Se trata de una turbo máquina motora a reacción y de flujo mixto.

Turbina Francis- También conocidas como turbinas de sobrepresión, de admisión total, turbinas radial-axial o como turbinas de reacción.

- El campo de aplicación es muy extenso, pueden emplearse en saltos de distintas alturas dentro de una amplia gama de caudales (entre 2 y 200 m3/s aproximadamente).

- Las turbinas Francis son de muy buen rendimiento, pero solamente entre determinados márgenes de descarga, entre 60 % y 100 % del caudal máximo.

- Esta es una de las razones por la que en una central hidroeléctrica se disponen varias unidades, a objeto de que ninguna trabaje, individualmente, por debajo de valores del 60 % de la descarga total.

Turbina Francis- Al igual que las turbinas Pelton, las turbinas Francis pueden ser instaladas con el eje en posición horizontal o en posición vertical.

- Siendo la posición vertical del eje la más generalizada por estar ampliamente experimentada, especialmente en el caso de unidades de gran potencia

Componentes de turbina Francis

Caja Espiral• está formada por la unión sucesiva de una serie de

virolas tronco-cónicas, cuyos ejes respectivos forman una espiral, esta disposición constructiva permite que el agua atraviese la cámara a velocidad sensiblemente constante, evitándose la formación de torbellinos

Distribuidor• El distribuidor está formado por un determinado

número de palas móviles

Sistema de accionamiento de los alabes

Rodete• Se trata de la pieza fundamental de la turbina,

donde se obtiene la energía mecánica deseada

Tubo de Aspiración• Es el canal de desagüe y adquiere más

importancia con ns altos

Altura en función del numero especifico de las revoluciones

Curvas de rendimiento

Proceso de generación 1 Bocatoma 2 Tubería – aducción 3 Caracol 4 Turbina 5 Generador 6 Caverna de maquinas 7 Túnel de evacuación 8 Línea al sistema interconectado central 9 Transformador

Ventajas y DesventajasVentajas• Su diseño hidrodinámico permite bajas perdidas hidráulicas, por lo cual se

garantiza un alto rendimiento.

• Su diseño es robusto, de tal modo se obtienen décadas de uso bajo un costo de mantenimiento menor con respecto a otras turbinas.

• Junto a sus pequeñas dimensiones, con lo cual la turbina puede ser instalada en espacios con limitaciones física también permiten altas velocidades de giro.

• Junto a la tecnología y a nuevos materiales, las nuevas turbinas requieren cada vez menos mantenimiento

Desventajas

• No es recomendado para alturas mayores de 800 m, por las presiones existentes en los sellos de la turbina.

• Hay que controlar el comportamiento de la cavitación.

• No es la mejor opción para utilizar frente a grandes variaciones de caudal, por lo que se debe tratar de mantener un flujo de caudal constante previsto, antes de la instalación

Conclusión La principal diferencia de la turbina Francis en comparación a otras radica en

el diseño de sus álabes, la turbina Francis es de flujo mixto y puede ser usada en aplicaciones con baja o alta cabeza, es decir baja o alta altura. Por otra parte los alabes de las turbinas Francis se pueden regular, de esta forma se puede controlar mejor el consumo del agua, de acuerdo a la demanda del consumo del sistema interconectado central, ya que al necesitar menos generación de energía, necesitaremos menos consumo del agua del embalse y al haber mayor demanda necesitaremos más cantidad de agua para generar lo solicitado por la población, de esta forma ocupamos mejor el recurso hídrico nacional.