Aplicación de la tecnología de velocidad variable a turbinas Francis

• Main Author: Gregor Paul Heckelsmueller
• Format: Article
• Language: English
• Published: Universidad Nacional de Colombia 2015-01-01
• Series: Ingeniería e Investigación
• Subjects: Hydropower; Francis turbine; turbomachinery; variable speed; double-fed asynchronous machine; water head; unitary speed; unitary flow
• Online Access: https://revistas.unal.edu.co/index.php/ingeinv/article/view/44995
• ISSN: 0120-5609; 2248-8723

Las turbinas Francis están acopladas directamente con sus generadores síncronos. Debido a esto la geometría de sus turbinas está diseñada para operar con velocidad sincrónica en un punto característico que corresponde al salto y el caudal de diseño con una respectiva apertura de los álabes. Para otros saltos mayores o menores al de diseño y sus correspondientes caudales la eficiencia será menor que la máxima esperada en el punto de diseño. En este trabajo se investiga la posibilidad de mantener la turbina operando en el punto de mejor eficiencia mediante la variación de la velocidad. La investigación demuestra la posibilidad de obtener beneficios aprovechando la velocidad variable en cuanto a la eficiencia y la potencia útil. Se obtienen de las pruebas de modelo las curvas características de velocidad unitaria y caudal unitario, tanto del modelo como del prototipo para diferentes aperturas de los álabes. Gracias a la velocidad variable es posible mantener los valores correspondientes a la mayor eficiencia. Se analizan para aperturas fijas de los álabes los aumentos de eficiencia para el rango de saltos y se introduce un factor de correlación entre caudal y potencia. Para saltos inferiores al de diseño, se pueden obtener aumentos de eficiencia y ahorros de caudal significativos generando la misma potencia.