Turbinas de Reacción: Francis y Kaplan
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Questions and Answers

¿Cuál es la función principal del distribuidor en una turbina de reacción Francis?

  • Regular la velocidad de giro del rodete.
  • Permitir que los álabes móviles modifiquen el caudal de alimentación. (correct)
  • Aumentar la presión del agua antes de entrar al rodete.
  • Conectar el rodete con la brida de acoplamiento.

¿Qué tipo de alturas y caudales son adecuados para las turbinas Francis?

  • Alturas altísimas y caudales altos.
  • Alturas muy altas y caudales extremadamente bajos.
  • Alturas muy bajas y caudales reducidos.
  • Medianas (y bajas) alturas y medianos caudales. (correct)

¿Cuál de los siguientes elementos no es parte de la turbina de reacción Francis?

  • Cojinetes.
  • Regulador de velocidad.
  • Caracol.
  • Compresor. (correct)

¿Cómo se describe la disposición del rodete en una turbina de reacción Francis?

<p>Puede ser horizontal o vertical. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué elemento permite que los álabes móviles de la turbina modifiquen el flujo de agua?

<p>El servomecanismo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el tipo de turbina que se menciona en el contenido?

<p>Turbina Kaplan (D)</p> Signup and view all the answers

La Turbina Kaplan es conocida principalmente por su uso en qué tipo de diseño?

<p>Eje vertical (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes características describe mejor una turbina de eje vertical como la Kaplan?

<p>Capacidad de operar con caudales variables (C)</p> Signup and view all the answers

Además de la turbina Kaplan, ¿qué otro tipo de turbina se utiliza comúnmente en aplicaciones de ejes verticales?

<p>Turbina Savonius (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta acerca de las turbinas de eje vertical?

<p>Son más eficaces en condiciones de viento constante (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una característica distintiva de las turbinas Kaplan?

<p>Tienen un rodete que se asemeja a una hélice de barco. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función tienen los álabes móviles en una turbina Kaplan?

<p>Controlan el caudal de alimentación desde cero a un máximo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes componentes no es parte de una turbina Kaplan?

<p>Compresor (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué describe el difusor en una turbina Kaplan?

<p>Conecta la salida del rodete con el nivel de descarga. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de turbina es más adecuada para condiciones de bajos caudales?

<p>Turbina Kaplan (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes elementos es parte del sistema de control en una turbina Kaplan?

<p>Anillo de comando (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de eje puede tener una turbina Kaplan?

<p>Eje horizontal (A), Eje vertical (B)</p> Signup and view all the answers

Los componentes de una turbina Kaplan se dividen en dos placas paralelas. ¿Cómo se llaman?

<p>Placas de distribuidor (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuáles son las partes principales de una turbina Francis?

<p>Distribuidor y álabes directrices (A), Caracol y difusor (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumplen los álabes directrices en una turbina Francis?

<p>Controlan el flujo y dirección del agua (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la importancia del difusor en las turbinas de reacción?

<p>Convierte la energía cinética en presión (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se califica como el cálculo hidráulico en el contexto de una turbina Francis?

<p>La determinación de la presión de entrada (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el rodete es correcta?

<p>Determina la forma y suavidad del flujo (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué aspecto se considera en el estudio de cavitación en el difusor?

<p>Presión del agua en el difusor (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué influencia tiene el ángulo de entrada en el rendimiento de la turbina?

<p>Afecta la eficiencia del rodete (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué caracteriza a las turbinas de reacción en comparación con las de impulso?

<p>Transforman energía de presión y velocidad (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de energía transforma la turbina Francis durante su operación?

<p>De potencial a mecánica (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es un aspecto crítico en la forma y dimensiones del rodete?

<p>Relación con el caudal (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene la velocidad del flujo en el rendimiento de la turbina?

<p>Influye en la pérdida de energía (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es uno de los criterios para evaluar una turbina de reacción?

<p>Relación de presión de entrada y salida (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué propiedad del agua es fundamental en el diseño de turbinas hidráulicas?

<p>Densidad (C)</p> Signup and view all the answers

En las turbinas de reacción, ¿qué papel jugaría el distribuidor?

<p>Regular la presión (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Turbina Francis

Las turbinas Francis son un tipo de turbina de reacción que se utiliza para generar energía hidroeléctrica. Son adecuadas para alturas medias y bajas de agua, así como para caudales medios.

Rodete (Turbina Francis)

El rodete en una turbina Francis está formado por varias paletas, que varían en número y diseño según la máquina y su velocidad específica.

Distribuidor (Turbina Francis)

El distribuidor es una parte de la turbina Francis que permite controlar el flujo de agua a través de las paletas del rodete. Está formado por placas planas y paralelas que pueden rotar para regular el caudal.

Difusor (Turbina Francis)

El difusor es un componente de la turbina Francis que se coloca entre la salida del rodete y el nivel de descarga. Su función es desacelerar el flujo de agua y recuperar la mayor parte de la energía cinética.

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Componentes adicionales (Turbina Francis)

El caracol, eje, brida de acoplamiento, cojinetes y regulador de velocidad son componentes adicionales que se encuentran en las turbinas Francis.

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Turbina Kaplan de Eje Vertical

Un tipo de turbina hidráulica que utiliza un eje vertical para girar las aspas, lo que permite aprovechar la energía del agua que fluye verticalmente.

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Eje Vertical

El eje de rotación de la turbina Kaplan es perpendicular a la dirección del flujo de agua.

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Flujo de agua constante

Las turbinas Kaplan están diseñadas para operar con un flujo de agua constante y una velocidad de flujo específica.

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Aspa de la turbina

Las aspas de la turbina Kaplan se diseñan con una forma y ángulo específicos para optimizar la eficiencia de generación de energía.

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Generación de energía hidroeléctrica

Las turbinas Kaplan son una de las tecnologías más eficientes para la generación de energía hidroeléctrica.

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Turbina Francis de Eje Vertical

Las turbinas Francis de eje vertical trabajan con un eje de rotación vertical, lo que permite un diseño compacto y una eficiencia energética.

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Turbina Kaplan

Las turbinas Kaplan son un tipo de turbina hidráulica que se utiliza para generar energía eléctrica a partir de la energía cinética del agua.

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Baja altura y alto caudal

Las turbinas Kaplan se adaptan a bajos desniveles (alturas) y altos caudales de agua.

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Rodete de turbina Kaplan

El rodete de una turbina Kaplan es similar a una hélice utilizada en los barcos.

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Distribuidor de la turbina Kaplan

El distribuidor de una turbina Kaplan controla la cantidad de agua que ingresa al rodete

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Álabes móviles del distribuidor

Los álabes móviles del distribuidor permiten regular el caudal de agua que ingresa a la turbina.

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Difusor de la turbina Kaplan

El difusor de la turbina Kaplan dirige el flujo de agua fuera de la turbina para mejorar la eficiencia.

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Turbinas de reacción

Las turbinas de reacción son un tipo de turbina hidráulica que utilizan la energía cinética y la presión del agua para generar potencia. En estas turbinas, el agua fluye a través de un conjunto de álabes que están diseñados para convertir la energía del agua en energía mecánica.

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Caracol de una turbina Francis

El caracol es la primera parte de una turbina Francis. Su función es guiar y distribuir el agua de forma uniforme hacia el distribuidor, asegurando un flujo eficiente.

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Cálculo hidráulico del caracol

El cálculo hidráulico del caracol se encarga de determinar la eficiencia y la dinámica del flujo del agua a través de él. Se realiza para optimizar el funcionamiento de todo el sistema de la turbina.

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Distribuidor de una turbina Francis

El distribuidor, también llamado cámara de distribución, es la parte de la turbina que regula el flujo del agua hacia los álabes directrices. Permite controlar la velocidad de giro de la turbina.

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Cinemática del distribuidor

La cinemática del distribuidor se encarga de analizar el movimiento del agua a través de él, teniendo en cuenta su velocidad, aceleración y dirección. Esto es crucial para optimizar el rendimiento de la turbina.

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Álabes directrices de una turbina Francis

Los álabes directrices son una parte importante de la turbina Francis. Son cuchillas que guían el agua hacia el rodete y regulan su flujo. Al variar su ángulo, se puede controlar la cantidad de agua que llega al rodete, lo que permite modificar la velocidad de la turbina.

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Rodete de una turbina Francis

El rodete es el corazón de la turbina Francis, donde la energía hidráulica se transforma en energía mecánica. El agua pasa a través de las palas del rodete, haciendo que este gire.

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Formas y dimensiones del rodete

Las formas y dimensiones del rodete son cruciales para el rendimiento de la turbina. Se diseñan para optimizar la eficiencia de la conversión de energía hidráulica en energía mecánica.

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Velocidades y ángulos de entrada al rodete

Las velocidades y ángulos de entrada del agua al rodete son determinantes para un buen rendimiento. Se analiza la velocidad y la dirección del flujo para optimizar el proceso

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Velocidades y ángulos de salida del rodete

Las velocidades y ángulos de salida del agua del rodete también son importantes. Se analiza la velocidad y la dirección del flujo del agua para maximizar la eficiencia del proceso

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Difusor de una turbina Francis

El difusor es la parte que se encarga de reducir la velocidad del agua que sale del rodete y convertir parte de su energía cinética en energía de presión. Esto aumenta la eficiencia de la turbina.

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Estudio de cavitación en el difusor

El estudio de cavitación en el difusor se realiza para prevenir la formación de burbujas de vapor en el flujo de agua. La cavitación puede dañar el material de la turbina. Analizar las presiones y velocidades

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Bibliografía y referencias

La bibliografía y referencias son las fuentes de información que se utilizan para el estudio y el diseño de turbinas Francis, proporcionando conocimientos y ejemplos de otras investigaciones.

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Study Notes

Turbinas de Reacción

  • Turbinas de reacción son aquellas donde p₁ > p₂.
  • Incluyen turbinas Francis y Kaplan (Hélice).

Turbinas Francis

  • Funcionan con medianas (y bajas) alturas y caudales medios.
  • Eje horizontal o vertical.
  • Rodete con múltiples paletas, su diseño varía según la máquina.
  • Distribuidor constituido por placas planas y paralelas.
  • Álabes móviles (directrices) para regular el caudal de entrada.
  • Difusor o tubo de aspiración.
  • Otros componentes: caracol, eje, brida de acoplamiento, cojinetes,regulador de velocidad.

Turbinas Kaplan

  • Funcionan con bajas alturas y altos caudales.
  • Eje horizontal o vertical.
  • Rodete con diseño similar a una hélice.
  • Distribuidor con placas planas y paralelas y álabes móviles.
  • Difusor o tubo de aspiración.
  • Otros componentes: caracol, eje, brida de acoplamiento, cojinetes, regulador de velocidad.

Alturas Netas Normalizadas

  • Sección E: la entrada de las turbinas se encuentra inmediatamente después de la válvula.
  • Sección S: la salida de turbinas de reacción (Francis, hélice y Kaplan) se encuentra en la sección del tubo de aspiración.

Tipología de Turbinas Hidráulicas (II)

  • Pequeños saltos: Turbinas Kaplan.
  • Medianos saltos: turbinas Francis.
  • Grandes saltos: Turbinas Pelton.

Análisis de Turbinas Reacción Tipo Francis

  • El caracol cambia la dirección del flujo de la tubería de entrada al distribuidor para una presión constante.
  • Diferencias de presión en el caracol causan remolinos y pérdidas de velocidad.

Partes de una turbina Francis: Caracol

  • Objetivo: cambiar la dirección del flujo de entrada para que vaya al distribuidor en forma constante.
  • Fabricado de planchas dobladas o acero fundido, que puede estar en una o múltiples piezas.
  • La presión de cálculo debe ser la máxima que soporta la tubería (presión, caudal, espesor, diámetro y golpe de ariete).

Partes de una turbina Francis: Distribuidor

  • Parte principal: distribuidor fijo y móvil.
  • Fijo (antidistribuidor): guía el flujo entrante.
  • Móvil: regula la cantidad de flujo que entra al rodete y direcciona el flujo para minimizar el choque con la rueda.

Partes de una turbina Francis: Distribuidor: Cinemática

  • Ángulo de inyección calculado por el filete medio del álabe móvil.
  • Ángulo (α) constante a través de la altura del distribuidor.
  • Directrices conforman superficies cilíndricas.
  • Velocidad (Cm) y velocidad tangencial (Cu) en las ecuaciones que definen la dirección de un movimiento cualquiera en el distribuidor.

Partes de una turbina Francis: Álabes Directrices

  • Generalmente de acero moldeado o con vaciado.
  • Pueden ser soldados o con recubrimientos cerámicos.
  • El movimiento de los álabes se regula por medio de bielas y manivelas.
  • El accionamiento se realiza a través de un anillo de comando.

Partes de una turbina Francis: Rodete

  • El número específico (n) influye en la forma del rodete.
  • Se definen curvas que relacionan los coeficientes de velocidad.
  • Se obtienen dimensiones del canal y su forma se relaciona con n.
  • Componentes: caracol, eje, brida, cojinetes, regulador.

Partes de una turbina Francis: Difusor

  • Objetivo: recuperar la altura y la energía cinética de la salida de la rueda.
  • Forma de conducción: forma cónica, para turbinas pequeñas. En turbinas grandes: tubo con forma de codo.
  • El tubo va inmerso en el canal de evacuación para minimizar la entrada de aire.

Partes de una turbina Francis: Difusor: Estudio de Cavitación

  • Se analiza el flujo dentro del difusor.
  • Se determina la presión mínima en la salida para evitar la cavitación.
  • El coeficiente de cavitación afecta el límite de operación.

Bibliografía

  • Máquinas Hidráulicas, Wilfredo Jara T.

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Este cuestionario cubre las turbinas de reacción, incluyendo los principios de funcionamiento de las turbinas Francis y Kaplan. Aprenderás sobre sus características, componentes y aplicaciones en diferentes situaciones de altura y caudal. Ideal para estudiantes de ingeniería y mecánica.

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