Significado | Concepto | Definición:

La turbina Francis es una rueda hidráulica que aprovecha la energía del agua corriente y la convierte en electricidad. Es una turbina de reacción de flujo hacia adentro , también conocida como turbina de flujo radial. Esto significa que el agua fluye desde el exterior de la rueda a través de paletas de guía que la dirigen hacia el centro de la rueda, por donde sale de la máquina. A medida que el agua fluye, gira el rodete de la turbina, un cilindro central con un promedio de nueve a 19 radios curvos en forma de pala. Este movimiento es transmitido por un eje a un generador, donde la energía del agua se convierte en electricidad.

Hombre con un taladro

La máquina fue inventada en 1849 por el científico estadounidense James Francis, que da nombre a la máquina. Realizó extensos experimentos sobre el diseño de turbinas de agua . Sus hallazgos le permitieron mejorar la turbina de reacción de flujo interno existente, aumentando su eficiencia a más del 90%. Es la turbina de agua más eficiente del mundo y también la más utilizada.

La modificación de Francis del diseño estándar de la turbina hizo uso de cambios en la presión del agua y la ley de conservación del momento angular. El agua ingresa a la turbina desde una fuente de alta presión y fluye a través de una espiral con un radio que disminuye gradualmente, lo que hace que su presión y momento angular disminuyan y su velocidad aumente. El agua que se mueve rápidamente hace girar al corredor con cada vez más fuerza a medida que se acerca a su centro, capturando la energía del agua con poco desperdicio. Luego, el agua sale del corredor y sale a través de un tubo diseñado para reducir la velocidad del agua. Esto permite que el agua regrese a su fuente suavemente, sin corrientes excesivas ni remolinos.

Además de su increíble eficiencia, la turbina Francis es popular debido a su versatilidad. Las paletas de guía ajustables regulan el flujo de agua entrante, manteniendo la velocidad del corredor y, por lo tanto, la potencia de salida constante independientemente de los cambios en el caudal de la fuente de agua. La “altura” hidráulica es una medida de la energía de un fluido por unidad de peso, y la turbina Francis puede diseñarse para trabajar en un rango de altura de aproximadamente 10 a 700 metros. También puede generar energía dentro de un amplio rango, desde unos pocos kilovatios hasta casi un gigavatio.

A diferencia de una rueda hidráulica antigua, el eje de una turbina Francis es vertical. Vista desde arriba o en una sección transversal horizontal, la máquina se parece un poco a la concha de un caracol. Además de generar energía, este tipo de turbina también se puede usar para bombear agua a depósitos a mayor altura, donde luego se puede dirigir de regreso a través de la turbina para generar más electricidad.