Diseño de una turbina

DIMENCIONAMIENTO DE UNA CASA DE MÁQUINAS PARA UNA CENTRAL A FILO DE RIO

POR
ÁLVARO ANDRÉS GIRALDO TOBÓN
NELSON OSVALDO HENAO HINCAPIE

PROFESOR
I.E. ELKIN DARÍO OSPINA CATAÑO
ASIGINATURA CENTRALES ELÉCTRICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MINAS
ESCUELA DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y MECÁNICA
MEDELLÍN
2004
INTRODUCCIÓN

La casa de máquinas es la construcción donde seubican las máquinas y los elementos de regulación y comando. Puede ser exterior o subterráneo y posee generalmente dos niveles que son la planta o piso de generadores y planta baja o piso de turbina. En el piso de generadores se encuentran estos aparatos con sus reguladores de velocidad y en la parte superior de este nivel se instala generalmente una grúa viajera que se utiliza durante el montaje ytambién para hacer reparaciones, tanto de los generadores como de los rodetes.

En el piso de las turbinas se encuentra la espiral de alimentación, el distribuidor y el rodete de las máquinas. Las dimensiones de la casa de las máquinas están estrechamente relacionadas con el piso de turbina a utilizar.

Por esta última razón el techo de la casa de máquinas debe ser suficientemente alto paraque la grúa pueda transportar libremente los rotores o los rodetes por encima de los que están ya colocados.

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD INSTALADA DE LA PLANTA

Para determinar la capacidad instalada de la planta se utilizo el criterio aportado por ISAGEN para centrales hidroeléctricas a filo de rió, el cual considera que un proyecto a filo de rió se debe diseñar para una potenciainstalada igual a la obtenida por un caudal de 1.4 veces el caudal promedio. Lo anterior representa para un rió típico un factor de planta, en un periodo promedio, cercano a 0.3 suponiendo que la potencia firme garantizada por un proyecto de esta naturaleza es la correspondiente al caudal garantizado durante el 95 % de tiempo.

Para este proyecto un análisis estadístico durante 14 años del caudal delrió dio como resultado la siguiente tabla:

Año 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Mes CAUDAL [m^3/s]
Jan 103 106 94 107 102 101 102 103 96 108 101 97 93 95 91 110 99 106 98
Feb 117 125 99 126 116 113 117 118 103 128 114 105 97 101 92 132 109 125 107
Mar 79 101 25 104 76 67 78 80 38 11 69 43 19 33 5 122 54 102 50
Apr 101 104 93 104 100 99 101 101 95 105 100 96 93 95 91 107 98 10497
may 80 103 26 106 77 67 79 81 38 112 70 43 19 34 5 123 55 104 51
jun 92 92 91 93 92 92 92 92 91 93 92 91 90 91 90 93 91 92 91
jul 93 93 91 94 93 92 93 93 91 94 92 91 91 91 90 94 92 93 92
aug 92 92 91 92 92 92 92 92 91 93 92 91 90 91 90 93 91 92 91
sep 63 82 20 84 61 54 63 65 30 89 56 34 15 27 4 98 44 82 41
oct 29 37 9 38 28 24 28 29 14 40 25 15 7 12 2 44 20 37 18
nov 115 122 98 123 11411 115 115 102 125 112 103 96 101 92 129 107 122 106
dec 119 128 99 129 118 115 119 120 104 131 116 106 97 102 92 135 110 128 109


Por medio de las recomendaciones de ISAGEN para proyectos a filo de rió se obtuvo los caudales promedio de cada año, luego estos fueron ordenados de manera descendente, donde el caudal máximo se encontraba en el menor intervalo de tiempo y el mínimo en el mayor.Al graficar en un histograma dichos caudales contra dichos porcentajes de tiempo se obtuvo lo siguiente:


Para calcular el caudal que se mantenía durante el 95% del tiempo se utilizo una regresión lineal, donde la gráfica de la regresión es la siguiente:

Como es posible observar de la gráfica anterior, el valor R2 de esta está muy cercano a 1, lo cual indica que es una muy buenaaproximación. Luego por medio de la ecuación obtenida se calculo el caudal que se mantiene durante el 95 % del tiempo.



Donde el caudal de diseño es 1.4 veces el caudal calculado anteriormente. Así pues el caudal de diseño es

Ahora la potencia instalada del proyecto se calcula de la siguiente manera:

(Ecn. 1)

Donde:
H: Cabeza de diseño del proyecto = 145 [m] = 475.7218 [ft]
η:...