Aprovechamiento Hidraulico

APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS

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CAPÍTULO IV APROVECHAMIENTOS HIDRÁULICOS PROBLEMAS SOBRE TURBINAS FRANCIS, KAPLAN Y PELTON 4.1 DIMENSIONES DE LAS TURBINAS FRANCIS En un aprovechamiento hidráulico, los datos que generalmente se conocen son la carga y el caudal, los cuales permiten calcular la potencia disponible. El procedimiento para la determinación del tipo y características de lasturbinas sería: a) Partiendo de la carga y el caudal, se puede estimar un rendimiento global (que suele ser del orden del 87%) y calcular la potencia disponible mediante la fórmula:

P

QH (CV ) 75

b) De acuerdo con la potencia de la planta y su ponderación en el sistema a que va a estar interconectada, se puede prejuzgar la magnitud de la potencia unitaria y el número de unidades, teniendopresente las limitaciones aconsejables para la velocidad específica. Siempre será necesario un cálculo previo, para la evaluación estimativa de las características que pueden ir resultando, hasta llegar a un ajuste y decisión finales.

Ns

N (CV ) H
5 4

1

2

c) Definido el caudal y la potencia por unidad y conocida la carga, se estima la velocidad específica, teniendo además presente elcoeficiente de cavitación que puede resultar con la altura de aspiración Ha que se piensa admitir. Las figuras 4.1 4.2 y 4.3 puede servir de ayuda para estas determinaciones en turbinas Francis y Kaplan Ha = Hat H

130

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Fig. 4.1 Límites de la velocidad específica en función de la carga en m para turbinas Francis, Kaplan y Pelton .(Según Th. Bell Kriens-LucernaZuiza)

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Fig. 4.2 Relación entre la velocidad específica y el coeficiente de cavitación en turbinas Francis.

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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Fig. 4.3 Coeficiente de cavitación turbinas Francis y Kaplan.

en función de la velocidad específica, para

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TIPO DE TURBINA MÁS ADECUADO EN FUNCIÓN DEL NÚMERO DEREVOLUCIONES ESPECÍFICO1 Velocidad Tipo de turbina Altura del salto específica ns (metros) Hasta 18 Pelton con una tobera 800 De 18 a 25 Pelton con una tobera de 800 a 400 De 26 a 35 Pelton con una tobera de 400 a 100 De 26 a 35 Pelton con dos toberas de 800 a 400 De 36 a 50 Pelton con dos toberas de 400 a 100 De 51 a 72 Pelton con cuatro toberas de 400 a 100 De 55 a 70 Francis lentísima de 400 a 200 De70 a 120 Francis lenta de 200 a 100 De 120 a 200 Francis media de 100 a 50 De 200 a 300 Francis veloz de 50 a 25 De 300 a 450 Francis ultravelocísima de 25 a 15 De 400 a 500 Hélice velocísima Hasta 15 De 270 a 500 Kaplan lenta de 50 a 15 De 500 a 800 Kaplan veloz de 15 a 5 De 800 a 1100 Kaplan velocísima 5 d) La velocidad de giro de la turbina se saca de la fórmula de la velocidad específica. Elajuste con la velocidad de sincronismo se hace necesario, procurando, en lo posible, que resulte un número de polos p múltiplo de 4, para facilitar la construcción de éste. Esto obligará a un ligero recálculo de la velocidad específica que no ha de modificar sensiblemente otros criterios. El número de polos viene dado por:

p

120 f N

e) Las dimensiones del rotor de la turbina Francis(Diámetros D1 y D2 por medio de los coeficientes 1, 2 de la velocidad tangencial y la altura del distribuidor B por medio de los gráficos de la Fig. 4.4 a, b, c y d).

1 Zoopetti Gaudencio, CENTRALES HIDROELÉCTRICAS,Ed.G.Gili,Pag.126

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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

U1
1

ND1
1 2

(2 gH )

(2 gH )

1 2

U2
2

ND2
1 2

(2 gH )

(2 gH )

1 2

f) Las dimensiones de la cámaraespiral o caracol de la turbina Francis son: Diámetro de la sección de entrada De(pulgadas), Q(pies3/seg), H(pies)

De

11,7

Q H
1 2

1 2

Diámetro ecuatorial máximo de la sección de entrada DEM

DEM

1,5( D1oD2 ) 1,5De

Donde diámetro elegido será el mayor de los dos: g) En tubos de desfogue acodados, se tienen las siguientes dimensiones: Anchura máxima del ducto de desfogue:...