Cálculo y diseño de una turbina Francis

Abstract

El diseño de turbinas hidráulicas es una industria altamente especializada, requiriendo considerables conocimientos experimentales, los cuales pueden ser adquiridos sólo a través de la experiencia. Pero con el incremento de uso de la potencia del agua, muchos hombres sentirían la necesidad de familiarizarse bien con la construcción de turbinas, entender sus características, y estar capacitado para hacer una selección inteligente de un tipo y tamaño dé turbina para cualquier condición dada. El considerable progreso hecho recientemente en la construcción de grandes turbinas Francis, ha sido posible el empleo de este tipo para grandes saltos (arriba de 500 m). Consecuentemente, cuando se proyecta una Planta de Fuerza de alta presión, la pregunta acerca de cuál de los tipos de turbina se daría preferencia, si una turbina Francis o una turbina de impulsan es cada día más estrecha. La necesidad obliga, pues, al constructor de turbinas, a elevar el número de revoluciones. Esto no representa dificultades siempre que' se disponga de un salto relativamente elevado para una potencia dada. Desgraciadamente hay pocos países que disponen de estos saltos de agua de gran altura; para producir una gran potencia al aprovechar la energía de las corrientes y de los ríos en instalaciones de baja presión, es preciso hacer pasar un gasto de agua por segundo considerable por la turbina, la cual debe tener entonces grandes dimensiones en sus órganos receptores(rodete y distribuidor) por los cuales atraviesa el fluido a poca velocidad; pero las grandes dimensiones exigen pocas revoluciones, es decir, que los materiales se aprovechan con poca economía. El constructor de turbinas debe esforzarse, en un caso dado (salto pequeño, gran gasto y gran potencia), en alcanzar el número de revoluciones más elevado posible en el eje de la turbina y, por ende, en el generador acoplado inmediatamente a ella. El desarrollo de esta construcción de turbinas rápidas aparece con la aplicación de las turbinas Francis para saltos pequeños y medianos. El desenvolvimiento de esta construcción se ha basado en la experimentación. Con este objeto, todas las fábricas de turbinas han montado laboratorios de ensayos, en los cuales estudian la utilidad y cualidades de nuevos tipos, empleando para ello modelos que funcionan en condiciones análogas a las que tienen lugar en la realidad. La aplicación de los resultados así obtenidos a los tipos reales de mayor tamaño se hace con gran exactitud mediante el principio de semejanza. Debo hacer notar la invalorable ayuda para la realización del trabajo y mi más profundo agradecimiento a esta labor desinteresada del Ing. Federico Coz Pancorbo.