Escrito_Turbina

ESCUELA POLITECNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

TURBOMAQUINAS

TEMA:

TURBINAS(Parte 2)

Nombre:

Guanuchi Byron

GRUPO: GR1

1. OBJETIVOS.Establecer parametros que ayuden a mejorar la eficiencia de las turbinas.

Conocer estos parametros.

Analizar las eficiencias de las turbinas, y seleccionar una turbina especifica.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMARealizar los calculos fundamentales con los datos de la siguiente tabla:

Figura 1: Tabla de datos

Con estos datos calcular:

Seleccion de la turbina

Velocidad especfica

Velocidad de rotacion

Potencia

1


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2.1. Seleccion de la turbinaPara H = 398m;Q = 2,2m3/s

Figura 2: Turbina 1

Para H = 417m;Q = 13,5m3/s

Figura 3: Turbina 2

2


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Para H = 234m;Q = 6m3/s

Figura 4: Turbina 3

Para H = 202m;Q = 21m3/s

Figura 5: Turbina 4

3


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Para H = 106m;Q = 51,4m3/s

Figura 6: Turbina 5

Para H = 195m;Q = 11m3/s

Figura 7: Turbina 6

4


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Para H = 239m;Q = 29m3/s

Figura 8: Turbina 7

Para H = 20m;Q = 50m3/s

Figura 9: Turbina 8

1

1Escher wish, Catalogo del fabricante.

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2.2. Velocidades especificasA continuacion se procede a sacar las velocidades especificas con el siguiente grafico:

Figura 10: H(m) vs nespecifica

2

Ahora bien para deducir las velocidades especificas se baso en el siguiente cuadro:

Figura 11: Tabla de datos 2

3

2Dr. Alvaro Aguinaga, Diapositivas de clases.3Dr. Alvaro Aguinaga, Diapositivas de clases.

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Ya aplicado esto podemos decir que las velocidades especificas son:

H(m) nq398 9417 32234 42202 45106 68195 51239 4020 190

Figura 12: Tabla 1

2.3. Velocidades de rotacionPrevio a esto se tiene la siguiente ecuacion:

nq =NQ1/2

H3/4(1)

Donde:N :Numero de revoluciones de la turbina(RPM).Q :Caudal de la turbina(m3/s).

Despejando el numero de revoluciones de la turbina:

N = nqH3/4

Q1/2(2)

Reemplazando los valores de las velocidades especificas se tiene las velocidades de rotation:

H(m) Q(m3/s) N(RPM)398 2.2 540417 13.5 803234 6 1026202 21 526106 51.5 313195 11 802239 29 45120 50 254

Figura 13: Tabla 2

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2.4. Potencia de la turbinaPara la potencia de la turbina se tiene que :

Pot = Q H 0,102 (3)

Donde todos los parametros son conocidos excepto la eficiencia, para la eficiencia se tomara comoreferencia el siguiente cuadro:

Figura 14: Tabla de eficiencias

4

Ahora bien son estos datos de eficiencia podemos tomar los del diseno, y con eso reemplazamos enecuacion (3).

Calculos en Mat-lab

4Manual de GILKES HIDROPOWER, Reino unido, 2010.

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Con esto obtenemos las siguientes potencias:

H(m) Q(m3/s) N(RPM) Potencia(kW )398 2.2 540 15241.059417 13.5 803 99344.118234 6 1026 24776.471202 21 526 74858.824106 51.5 313 95774.118195 11 802 38541.176239 29 451 46394.11820 50 254 10235.294

Figura 15: Tabla 3

3. Caudales maximos y mnimos de operacion.Para definir los caudales de operacion se toma como base la siguiente grafica:

Figura 16: vs%Q

Los datos aproximados de % de caudal son:Ahora , se sabe tambien que :

%Q = QQdiseno

100 (4)

9


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Tipo de turbina Qmin Qmax min max(diseno)Pelton 8 48 80 90Francis 33 89 80 93Kaplan 18 42 80 90

Figura 17: Tabla 4

Despejamos el Q, y segun sea el caso este sera mnimo o maximo:

Qoperacion = Q Qdiseno (5)y se obtienen los siguientes valores.

Tipo de turbina Qdiseno Qmin Qmax Qmindeoperacion(m3/s) Qmaxdeoperacion(m3/s)Pelton 2.2 0.08 0.48 0.176 1.05Francis 13.5 0.33 0.89 4.455 12.01Francis 6.0 0.33 0.89 2 5.34Francis 21.0 0.33 0.89 6.93 18.69Francis 51.4 0.33 0.89 16.96 45.74Francis 11.4 0.33 0.89 3.762 10.14Francis 11.0 0.33 0.89 3.630 9.790Kaplan 29.0 0.18 0.42 5.220 12.18

Figura 18: Tabla 5

4. Analisis de las eficiencias en las turbinas.En la tabla de eficiencias de la figura 14, se observan las efciencias que cada tipo de turbinaposee.

Se ve que el mayor intevalo de eficiencias posee las turbinas FRANCIS Y KAPLAN, y la mayoreficiencia de dise no la tiene la FRANCIS.

Las eficiencias de estas turbinas son buenas , ya que la mayoria sobrepasa del 80 %.

todas estas son seguras en su mayora , se podra decir que la menos eficiente es las MICHELL,pero esta turbinas no son muy usadas en la industria , sin embargo las FRANCIS poseen lamayor eficiencia , y son las mas usadas , por lo que es algo coherente.

Como la mayora de turbinas seleccionadas fueron Francis nos podemos basar en la tabla 4 , yobservar que las turbinas FRANCIS poseen mas porcentaje de caudal.

Ahora si bien las FRANCIS poseen un mayor caudsal de operacion existe una turbina KAPLAN,que posee uno mayor caudal de operacion,

El menor caudal de operacion lo tiene la turbina PELTON, esto debido al caudal de diseno omaximo.

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