Verdad

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Segundo Paso:

2. CARACTERISTICAS DE DISEÑO
Los parámetros de diseño que se debe tener presente son los siguientes:
· Caudal de diseño
· Altura neta
· Eficiencia de la turbina
· Eficiencia del generador
· Velocidad sincrónica
· Número de unidades de generación
2.1 Caudal de diseño
Es importante determinar un caudal de diseño, para definir el equipamiento que será instalado en lacentral (tipo de turbina), de tal forma que la energía producida por la turbina sea la máxima en función de la hidrología. Las mediciones de los caudales del río se realizan en las estaciones de aforo, y a partir de estos valores se determina los caudales máximos, medios, y mínimos diarios .
El caudal aprovechable se calcula con la siguiente ecuación:
Qt = Q - (0.1 * Qm ) (2)
Donde:
Qt = Es elcaudal aprovechable en [m3/s]. Q = Es el caudal de diseño en [m3/s].
Qm= Es el caudal medio anual en [m3/s].

Cada tipo de turbina tiene un rango de funcionamiento con un caudal máximo y un caudal mínimo, si se tiene un caudal por debajo del caudal mínimo, la turbina no funcionará con un rendimiento adecuado.
2.2 Altura Neta
La altura neta (Hn) es igual a la altura bruta menos las pérdidas decarga. La altura bruta (Hb) es la diferencia entre el centro de gravedad del volumen útil del embalse y el nivel de restitución del caudal turbinado. Las pérdidas de carga (ΔH), son ocasionadas por pérdidas en la toma, pérdidas en el canal de desviación y pérdidas en la tubería forzada. Las pérdidas de carga se pueden considerar en una primera estimación, entre el 5% y el 10% del salto bruto.
Laaltura neta se determina de la siguiente relación:
Hn H H B = - D (3)
Donde:
Hn = Altura neta [m] HB = Altura bruta [m] ΔH = Pérdidas de carga [m]

Para calcular la pérdida que se produce en la tubería forzada se aplica la siguiente ecuación:
(Formula powerpoint)
Donde:
ΔH= pérdidas que se produce en la tubería en [m] n = coeficiente de rugosidad
L = longitud de la tubería [m] V = velocidaden la tubería [m/s] d= Diámetro de la tubería [m].

2.3 Eficiencia de la turbina
El rendimiento se define como la relación entre la potencia mecánica transmitida al eje de la turbina y la potencia hidráulica correspondiente al caudal y salto nominales. Las turbinas se diseñan para trabajar con el caudal nominal y un rendimiento máximo.
En la siguiente tabla se describe el rango deeficiencias de turbinas para el 100% del caudal nominal

TABLA (powerpoint)

2.4 Eficiencia del generador
El rendimiento del generador esta en un rango del 93% al 98.5% para condiciones de funcionamiento normal. Para el diseño de la pequeña central hidroeléctrica se asume un rendimiento del 93%.

2.5 Velocidad sincrónica
La velocidad de giro de la turbina está relacionada con la caída neta, elcaudal aprovechable, y las dimensiones del rodete.
Cuando la velocidad de la turbina no coincide con la velocidad sincrónica del generador, se deben emplear sistemas de transmisión, de movimiento y potencia mecánica por medio de elementos mecánicos que son: bandas, cadenas de rodillo, engranajes, etc.
La frecuencia que se requiere en los terminales del generador es un parámetro que se debe cumplirpara poder realizar la interconexión con el sistema, debe recordarse que la frecuencia se regula por medio de la máquina motriz.
La velocidad del generador está definida por la frecuencia a la que debe operar y se determina por la siguiente expresión:
FORMULA (POWER)
Dónde:
N=Número de revoluciones por minuto [rpm.] f = frecuencia del sistema [Hz]
P= Número de pares de polos del generador.2.6 Número de unidades de generación
Para determinar el número de unidades de generación, se debe analizar tres aspectos principales que son:
· La capacidad de la turbina.- Se determina en base al caudal de diseño y la altura neta. El caudal de diseño es un valor variable, por lo cual, puede disminuir o aumentar a lo largo del año. Con esta variación de caudal se puede determinar el número de...
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