1. TURBINAS FRANCISTURBINAS FRANCIS
Oscar Mauricio CausilOscar Mauricio Causil
Daniel José PalaciosDaniel José Palacios
Jonathan Humberto LópezJonathan Humberto López
Jaime Andrés AmayaJaime Andrés Amaya

2. DEFINICIÓN DE TURBINA FRANCIS:DEFINICIÓN DE TURBINA FRANCIS:
Son conocidas como turbinas de sobrepresión por ser variable la presión en las
zonas del rodete debido a que 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, pueden emplearse en saltos de distintas
alturas dentro de una amplia gama de caudales (entre 2 y 200 m3
/s
aproximadamente).

3. CLASIFICACIÓN DE LA TURBINA FRANCIS:CLASIFICACIÓN DE LA TURBINA FRANCIS:
Se clasifican en función de la velocidad específica del rodete, cuyo número deSe clasifican en función de la velocidad específica del rodete, cuyo número de
revoluciones por minuto depende de las características del salto.revoluciones por minuto depende de las características del salto.
-- Turbina Francis lentaTurbina Francis lenta. Para saltos de gran altura (alrededor de 200 m o más).. Para saltos de gran altura (alrededor de 200 m o más).
-- Turbina Francis normalTurbina Francis normal. Indicada en saltos de altura media (entre 200 y 20 m).. Indicada en saltos de altura media (entre 200 y 20 m).
-- Turbinas Francis rápidas y extrarrápidasTurbinas Francis rápidas y extrarrápidas . Apropiadas a saltos de pequeña altura. Apropiadas a saltos de pequeña altura
(inferiores a 20 m).(inferiores a 20 m).

4. CARACTERÍSTICAS:CARACTERÍSTICAS:
Las turbinas Francis, son de rendimiento óptimo, pero solamente entreLas turbinas Francis, son de rendimiento óptimo, pero solamente entre
unos determinados márgenes (para 60 % y 100 % del caudal máximo)unos determinados márgenes (para 60 % y 100 % del caudal máximo) ..
Pueden ser instaladas con el eje en posiciónPueden ser instaladas con el eje en posición horizontalhorizontal oo verticalvertical,,
siendo esta última la más generalizada en el caso de unidades de gransiendo esta última la más generalizada en el caso de unidades de gran
potenciapotencia..

5. COMPONENTES DE LA TURBINA FRANCIS:COMPONENTES DE LA TURBINA FRANCIS:
La relación de componentes fundamentales, considerando comoLa relación de componentes fundamentales, considerando como
referencia el sentido de circulación del agua por la turbina, es elreferencia el sentido de circulación del agua por la turbina, es el
siguientesiguiente::
1.- Cámara Espiral1.- Cámara Espiral.
2.- Distribuidor2.- Distribuidor.
3.- Rotor o Rodete.3.- Rotor o Rodete.
4.- Tubo de Aspiración.4.- Tubo de Aspiración.
5.- Eje.
6.- Equipo de sellado del Eje.
7.- Cojinete Guía de Turbina.
8.- Cojinete de Empuje.

6. CÁMARA ESPIRAL:CÁMARA ESPIRAL:
Está constituida por la unión sucesiva de una serie de virolas tronco-cónicas, cuyosEstá constituida por la unión sucesiva de una serie de virolas tronco-cónicas, cuyos
ejes respectivos forman una espiral.ejes respectivos forman una espiral.
La sección interior, circular en la mayoría de los casos, va decreciendoLa sección interior, circular en la mayoría de los casos, va decreciendo
paulatinamente hasta que la virola realiza el cierre de la cámara sobre sí mismapaulatinamente hasta que la virola realiza el cierre de la cámara sobre sí misma
cuyo diámetro interior se reduce considerablemente.cuyo diámetro interior se reduce considerablemente.
Esta disposición se conoce como caracol de la turbina, que debido a su diseño, elEsta disposición se conoce como caracol de la turbina, que debido a su diseño, el
agua circula con velocidad aparentemente constante y sin formar torbellinosagua circula con velocidad aparentemente constante y sin formar torbellinos
evitando pérdidas de carga.evitando pérdidas de carga.

7. DISTRIBUIDOR:DISTRIBUIDOR:
El distribuidor, está formado por un determinado número de palasEl distribuidor, está formado por un determinado número de palas
móviles, cuyo conjunto constituye un anillo que está situadomóviles, cuyo conjunto constituye un anillo que está situado
concéntricamente y entre las mismas cotas en altura que elconcéntricamente y entre las mismas cotas en altura que el
antedistribuidor.antedistribuidor.
Su función es la de distribuir y regular o cortar totalmente, elSu función es la de distribuir y regular o cortar totalmente, el
caudal de agua que fluye hacia el rodete.caudal de agua que fluye hacia el rodete.

8. LOS ELEMENTOS COMPONENTES DELLOS ELEMENTOS COMPONENTES DEL
DISTRIBUIDOR SON:DISTRIBUIDOR SON:
PALAS DIRECTRICES:PALAS DIRECTRICES:
Son palas móviles. También se les llama alabes directrices o directores.Son palas móviles. También se les llama alabes directrices o directores.
Cada una de ellas puede orientarse al girar su eje respectivo.Cada una de ellas puede orientarse al girar su eje respectivo.
Pasan de la posición de cerrado total, cuando están empalmadas unasPasan de la posición de cerrado total, cuando están empalmadas unas
sobre otras, a la de máxima apertura que corresponde al desplazamientosobre otras, a la de máxima apertura que corresponde al desplazamiento
extremo quedando en dirección radial y manteniendo así unaextremo quedando en dirección radial y manteniendo así una
convergencia hacia el ejeconvergencia hacia el eje ..

9. se trata de un conjunto de dispositivos
mecánicos, a base de servomecanismos,
palancas y bielas, que constituyen el equipo de
regulación de la turbina, gobernado por el
regulador de velocidad.

10. SERVOMOTORES:SERVOMOTORES:
Normalmente son dos, cada uno accionado por aceite a presión por órdenesNormalmente son dos, cada uno accionado por aceite a presión por órdenes
recibidas del regulador. La figura (a) muestra elrecibidas del regulador. La figura (a) muestra el accionamiento del anillo deaccionamiento del anillo de
distribución por dos Servomotores y las figuras (b) y (c) muestrandistribución por dos Servomotores y las figuras (b) y (c) muestran elel accionamientoaccionamiento
del anillo de distribución por un solo Servomotor.del anillo de distribución por un solo Servomotor.
La función es que se desplaza una gran biela, en sentido inverso una respecto deLa función es que se desplaza una gran biela, en sentido inverso una respecto de
la otra a modo de brazos de un par de fuerzas, los cuales proporcionan unla otra a modo de brazos de un par de fuerzas, los cuales proporcionan un
movimiento de giro alternativo a un aro móvil llamado anillo o volante demovimiento de giro alternativo a un aro móvil llamado anillo o volante de
distribución, concéntrico con el eje de la turbinadistribución, concéntrico con el eje de la turbina.

11. ANILLO DE DISTRIBUCIÓN:ANILLO DE DISTRIBUCIÓN:
Con sus movimientos en sentido de apertura o cierre total o parcial, hace girar aCon sus movimientos en sentido de apertura o cierre total o parcial, hace girar a
todas y cada una de las palas directrices por medio de palancas de unión entretodas y cada una de las palas directrices por medio de palancas de unión entre
éste y la parte superior de cada uno de los ejes respectivos de aquellas.éste y la parte superior de cada uno de los ejes respectivos de aquellas.
El giro conjunto y uniforme de las palas directrices permite variar la sección deEl giro conjunto y uniforme de las palas directrices permite variar la sección de
paso de agua a través del distribuidor.paso de agua a través del distribuidor.
Las palancas reciben el nombre de bieletas y bielas, según el sentido desde elLas palancas reciben el nombre de bieletas y bielas, según el sentido desde el
anillo de distribución hacia las palas directricesanillo de distribución hacia las palas directrices.

12. BIELAS Y BIELETAS:BIELAS Y BIELETAS:
La conexión entre la
bieleta correspondiente
ligada al anillo y el eje de
la pala directriz respectiva,
se realiza mediante una
biela formada por dos
piezas superpuestas
adecuadamente.
El punto común de enlace
entre las mismas puede
ser un bulón que hace la
función de fusible
mecánico.
La unión rígida de cada
bieleta con el eje de la
pala dependiente, se
consigue mediante varias
chavetas.

13. RODETE DE LA TURBINA FRANCIS:RODETE DE LA TURBINA FRANCIS:
Es la parte donde se obtiene la energía mecánica deseada.
Está unido rígidamente a la parte inferior del eje de la
turbina, en situación perfectamente concéntrica con el
distribuidor, ocupando el espacio circular que éste delimita.

14. Consiste en un
conducto,
normalmente
acodado, que une
la turbina con el
canal de desagüe
¾ Tiene como misión
recuperar al
máximo la energía
cinética del agua a
la salida del rotor

15. Es por medio del eje de turbina, que al estar
rígidamente unido mediante un acoplamiento
al eje del generador, transmite al rotor del
generador el movimiento de rotación
es sobre el eje del generador donde se
dispone del sistema para soportar todo el peso
del conjunto formado por: los ejes, el rotor del
generador, la turbina y el empuje del agua
sobre los álabes de la turbina

16. Está destinado a sellar, cerrar e impedir el
paso de agua, que pudiera fluir desde el rotor
hacia el exterior de la turbina, por el espacio
existente entre la tapa de la turbina y el eje
Consta de una serie de aros formados por
juntas de carbón o material sintético
presionadas, generalmente por medio de
servomecanismos hidráulicos u otro medio
mecánico, sobre un collar solidario al eje

17. Constituye un anillo,
normalmente dividido
radialmente en dos
mitades, o de una serie
de segmentos, que se
asientan perfectamente
sobre el eje.
Las superficies en contacto
están recubiertas de
material antifricción

18. Las superficies
de contacto del
cojinete esta
entallado,
vertical o
diagonalmente,
a fin de
favorecer la
circulación de
aceite y así
lograr
autolubricación.

19. Este elemento, conocido también como soporte
de suspensión, es un componente característico
y necesario en todos los grupos (conjunto
turbina-generador) de eje vertical.
Su ubicación, respecto al eje del grupo varia
según los tipos de turbinas.

20. La instalación de este tipo de turbinas se realiza
generalmente en centrales en las que para la
alimentación de agua se requiere de la existencia de un
embalse.
Otra particularidad de la instalación de estas turbinas,
radica en que el conjunto: cámara espiral – distribuidor –
rotor –tubo de aspiración, se encuentran a una cota
inferior respecto a la cota del agua a su salida.

21. En saltos de muy poca
altura, la turbina se
halla sumergida, en
este caso no se
dispone de cámara
espiral, el rotor se
instala en el interior
de una cámara abierta
conectada directamente
con la toma de agua o
el embalse.

22. La energía de presión del agua embalsada, se convierte
en energía cinética en su recorrido por la tubería de
descarga, la cámara espiral, el pre-distribuidor y el
distribuidor.
En tales condiciones, provoca el giro del rotor, al discurrir
a través de los álabes de la turbina.
A la salida del rotor, el tubo de aspiración produce una
depresión o succión, es en este conducto donde
nuevamente la energía cinética es convertida en energía
de presión.

23. GRACIASGRACIAS