Ingenieria

Cátedra: Máquinas Hidráulicas Carreras: Ing. Mecánica, Ing. Electromecánica Trabajo Práctico Nº 3: Turbinas

Año:2011

Ejercicio 1: El siguiente esquema representa una turbina Kaplan que se encuentra instrumentada para medir presiones y niveles. La lectura del piezómetro diferencial es Dh = 1825 mm. La potencia eléctrica generada por el grupo es de 10 MW y su rendimiento total es de 93% 1)Calcular la potencia hidráulica que tiene disponible la turbina. 2) Calcular el salto útil y el caudal con el que está operando la máquina. 3) ¿Cuánta energía está aprovechando el tubo de aspiración? ¿qué porcentaje del salto útil representa?

D=2980mm Cota=10 Cota=8.0

1

A
V=0 Cota=6.50
0 0,5

pm

DS = 1927mm

h

A

Mercurio [Hg]

Area=15 m

2

Ejercicio 2: La siguienteturbina es tipo Pelton. Con los datos disponibles se requiere conocer: Q = 2,5 m³/s, rend hidr = 92 %. 1) La potencia que entrega la turbina al eje (potencia mecánica). La lectura del manómetro es 12,5 kg/cm². 2) La potencia eléctrica generada. 3) Si se opera en esta condición 6 horas diarias durante un año ¿Cuánta energía generaría? 4) Si pudiera instalarse una turbina Francis en lugar de una Pelton¿Cuál sería la diferencia en cuando al aprovechamiento de la energía disponible?. Esquematice una solución.

1

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Año:2011

A TUBERIA DE IMPULSION

pm

Cota=1,1

Cota=1,05

REGULADOR

D=590mm

Cota= - 0,1

781mm

1

0,5

Cota=-1.33
0

Escala en m

V=0Ejercicio 3: A) Dibujar las trayectorias relativa y absoluta de una partícula de agua para las condiciones de diseño de las diferentes turbomáquinas de reacción.
Turbina Francis Turbina Axial Bomba Centrífuga

B) En el esquema de turbina Kaplan siguiente, explicar y representar cómo se va modificando el perfil de las componentes tangenciales del flujo en cada una de las secciones indicadas,suponiendo que funciona en el punto de diseño.

2

D=2390mm

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Año:2011

Turbina Axial
1 2
Sección 1:borde de salida del distribuidor Sección 2:canal de escurrimiento

3

Sección 3:borde de entrada al rodete Sección 4:borde de salida del rodete

4

Ejercicio 4 En elaprovechamiento del esquema que se presenta debajo se requiere predimensionar la turbina que se va a instalar. Para ello pueden utilizarse las regresiones de De Siervo y De Leva que se dan posteriormente. También se necesita estimar la futura cota de instalación de la máquina (tomar como referencia la cota media del distribuidor). Considerar que el salto útil evaluado anteriormente (ej.1) es el nominal y queel rango de Hu con los que va a operar la turbina es Humin=20m y Humax=26m. Los respectivos caudales para éstos son 125.6m3/s y 94m3/s. Para el punto de operación de diseño el rendimiento hidráulico es 92%. A) Estimar el tipo de turbina a instalar B) Calcular su número específico (el generador acoplado debe tener un número entero de pares de polos) C) Calcular el diámetro del rotor D) Calcular lacota de instalación de la máquina (usar el mismo plano de referencia que en el ejercicio 1) E) ¿Qué implicaría a la turbina si se redondea en sentido inverso el número de pares de polos del generador? ¿Qué ocurre desde el punto de vista de la cavitación? Ecuaciones de predimensionado para turbinas de gran potencia (>10 MW) Turbinas Kaplan:
ns = 2419 × H u−0.489

σ i = 6.4 × 10 −5 × n1.46 s σ i= 7.54 × 10 −5 × 3 1.41 ns

Ku =

U = 0.79 + 1.61× 10 −3 × ns 2 gH u
U = 0.31 + 2.5 × 10 −3 × n s 2 gH u

Turbinas Francis:

n s = 3470 × H u−0.625

Ku =

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Año:2011

Turbinas Pelton: ns = 78.63 × H u−0.243 Ne1 = 40 m
Q = 110 m3/s. Hutil = 24 m Ley Altura-Caudal en la...