Lista De Exigencias

Curso de Diseño de Tecnología Energética

Lista de Exigencias
1.1 Aclarar el problema
A consecuencia de una necesidad se determina el problema a resolver, antes
de continuar, es necesario por tanto responder las siguientes preguntas:
•

¿Cuál es el problema realmente?
El bajo rendimiento de la turbina Francis marca Escher Wyss de la
CH de Ingenio

•

¿Cuáles son los deseos yexpectativas que están implícitamente
involucrados?
Las expectativas implícitas son un mejoramiento sustancial en el
rendimiento de la turbina con el rodete diseñado con alabes en X.
Los objetivos específicos del diseño:
• Mejorar la eficiencia de la turbina instalada en la central hidroeléctrica
de Ingenio.
• Rediseñar los alabes del rodete de la turbina de la CH.

•

¿Las restriccionesespecificadas existen realmente?
Actualmente el rodete de la turbina Francis de la CH Ingenio tiene un
rendimiento de 83%. Esto debido a que es un rodete fabricado el año
1950 cuando la tecnología de rodetes aun era incipiente.

Imposibilidad de manipular la turbina en funcionamiento.
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•¿Qué caminos se abren para el desarrollo?
CARELEC, da soporte económico a los investigadores de sistemas
energéticos, por tanto es posible desarrollar el prototipo del rodete de la
turbina.
Asimismo existen diferentes desarrollos efectuado por especialistas que
han patentado configuraciones posteriores a la fecha de fabricación del
rodete que viene operando en la CH Ingenio que han superado unrendimiento de 90% y que seria oportuno aprovechar el estado del arte
en este tipo de turbinas.

1.2 Lista de exigencias, detallar o aclarar
•

Requerimientos básicos. Se requiere que el rodete a diseñar se
adapte a los elementos de la turbina tanto en dimensiones como en
operatividad.

•

Requerimiento de rendimiento técnico, requiere que los alabes del
rodete de la turbina Francistenga una geometría que produzca un
torque máximo y evite turbulencias al paso del agua

1.2.1 Asumir el problema en forma critica
No obstante que el rodete antiguo estuvo operando satisfactoriamente, la
disponibilidad del caudal de agua que va escaseando cada vez, hace
imprescindible adoptar nueva tecnología para obtener mayor provecho del
recurso existente.
1.2.2 Averiguar el estado de latecnología
La competencia ha desarrollado turbinas que han sido patentados,
proponiendo mejoras en los rodetes de turbinas Francis. Mayormente los
desarrollos son para rodetes de turbinas con una sola descarga. El objeto
de la investigación es adaptar esta tecnología a rodetes de doble descarga
como es el de la turbina Francis de la CH Ingenio. A continuación se hacen
los resúmenes de losdesarrollos efectuados a través de inventos
debidamente patentados.

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.
• Con patente n° 4,479,757 David G.Holmes, Richard A.Novak, Jacques Y.
McNabb, en 1984, proponen una configuración de los alabes de los
rodetes Francis que permite la reducción de la cavitación

Fig. 1 Forma de losalabes propuesto por Holmes y equipo
• Con patente n° 5,653,577 el inventor alemán Wolfgang Wührer en 1997,
propone mejoras en el sellado de las turbinas Francis reduciendo las
perdidas por rozamiento entre rodete y la cámara espiral.

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Fig. n° 2 Detalle de los sellos propuesto por WührerLista de Exigencias- Ovidio Uscuvilca Calderón

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• Con patente n° 7,128,534 B2 en 2006 los inventores japoneses
Yasuyuki Enomoto, Kaneo Sugishita y Sadai Kurosawa, hacen mejoras
en la forma de los alabes de los rodetes para reducir el flujo secundario
alrededor de los mismos para mejorar la eficiencia de la turbina.

Fig. N° 3....