Funcionamiento de las turbinas Francis fuera de la condición de diseño

Abstract

Las turbinas Francis, por tener un rotor de álabes fijos, funcionan en condiciones satisfactorias en un rango acotado de variación de salto y caudal, en cuanto al rendimiento, cavitación y comportamiento dinámico, comparadas con las turbinas Kaplan, de álabes móviles. Es importante conocer anticipadamente los problemas que se pueden presentar en estas turbinas en condiciones alejadas de las nominales o de diseño, porque éstos imponen límites a la generación de potencia, implican mayor trabajo de mantenimiento e introducen riesgos desde el punto de vista de la integridad estructural de las unidades. En este trabajo se describirán los fenómenos de origen hidrodinámico de mayor interés que pueden presentarse cuando la turbina Francis opera fuera de las condiciones de diseño: en carga parcialy en alta carga, rangos asociados a las bajas y altas potencias de generación, respectivamente. Estos fenómenos están asociados al patrón de escurrimiento que se desarrolla en el tubo de aspiración y su importancia radica en que traen aparejado un comportamiento dinámico que puede resultar en fenómenos de altas solicitaciones (pulsaciones de presión, vibraciones y erosión por cavitación son los más destacados). Los resultados que se presentan se han obtenido de ensayos en el Banco de Pruebas de Turbomáquinas Hidráulicas.