10 11 14 alimentacion abacos
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_________________________________________________________________________________________ Mquinas Hidrulicas. BACOS. Curso 2010-2011 133
XIV.- ALIMENTACIN AL RODETE
CMARA ESPIRAL XIV.1.- DIMENSIONAMIENTO PARA TURBINAS FRANCIS (ELECTROCONSULT)
44,014,52 = qnc [m/s]
qe nDA 547,62,12
= [-] qe nD
B 341,181,12
+= [-]
qe nDC 484,1632,1
2
+= [-] qe nD
D 333,1650,12
+= [-]
qe nDE 287,2198,0
2
+= [-] qe nD
F 979,430,12
+= [-]
Figura 14.1. Esquema de las principales dimensiones de una cmara espiral metlica (turbinas Francis)
Figura 14.2. Velocidad de entrada en la espiral en funcin de la velocidad especfica ns.
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XIV. Turbinas de Reaccin: Alimentacin al Rodete _________________________________________________________________________________________
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qe nDG 298,3289,0
2
+= [-] qe nD
H 361,2779,02
+= [-]
qe nDI 000218,01,02
+= [-] qe nD
L 000164,088,02
+= [-]
qe nDM 00000502,060,0
2
+= [-]
Figura 14.3. Evolucin de las magnitudes A, B, C, D y E, en funcin de la velocidad especfica. Documento [3]
Figura 14.4. Evolucin de las magnitudes F, G, H, L, I y M, en funcin de la velocidad especfica. Documento [3]
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XIV. Turbinas de Reaccin: Alimentacin al Rodete _________________________________________________________________________________________
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XIV.2.- DIMENSIONAMIENTO PARA TURBINAS KAPLAN (ELECTROCONSULT)
qnc 103,25417,31 += [m/s]
qnc = 003555,044,22 [m/s]
Figura 14.6. Esquema de las principales dimensiones de cmaras espirales en turbinas Kaplan: semiespiral en hormign (a) y espiral metlica (b).
Figura 14.5. Velocidad de entrada en la espiral en funcin de la
velocidad especfica ns. para turbinas Kaplan.
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XIV. Turbinas de Reaccin: Alimentacin al Rodete _________________________________________________________________________________________
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20,01 498,0 q
e
nDA = [-]
qe
nDB += 0011324,026,11 [-]
qe nDB
+= 00026651,076,012 [-]
qe
nDC += 0009680,046,11 [-]
qe nDC
+= 00004422,055,012 [-]
qe
nDD += 0017150,059,11 [-] q
e
nDD = 00027040,058,12 [-]
qe
nDE += 0008097,021,11 [-] q
e
nDE = 00006304,048,12 [-]
Figura 14.7. Evolucin de las magnitudes A, B, C, D, E y F, en funcin de la velocidad especfica. Documento [3]
Figura 14.8. Evolucin de las magnitudes G, H, L, I y M, en funcin de la velocidad especfica. Documento [3]
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XIV. Turbinas de Reaccin: Alimentacin al Rodete _________________________________________________________________________________________
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qe nDF 155,2445,11 += [-] q
e
nDF = 00009501,062,12 [-]
qe nDG 933,1329,11 += [-]
qe nDG 607,236,12 += [-]
qe nDH 663,1013,11 += [-]
qe nDH 570,119,12 += [-]
qe nDI 643,1045,01 = [-]
qe nDI 186,744,02 = [-]
qe
nDL += 002599,074,01 [-]
qe nDL 240,3544,12 += [-]
qe nDM
= 003585,006,211 [-]
qe nDM 612,4503,12 += [-]
XIV.3.- CLCULO DE SECCIONES: CMARAS METLICAS XIV.3.1.- Cmaras a velocidad constante
cteR
QSQc === 2 [m/s]
222
22
1
1 ....n
n
RQ
RQ
RQ === [m/s]
3601 ==
eeQQ
[-]
21
3601
= eei RR [m]
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XIV.3.2.- Prdida de carga constante
2
2cDLer = [J/kg]
ctecRL
er ==2
2 [J kg-1 m-1]
212
5
= QRL
er [J kg-1 m-1]
kte52
=RQ [J kg-1 m-1]
5
2
52
22
51
21 ......
n
n
RQ
RQ
RQ === [J kg-1 m-1]
52
3601
= eei RR [m]
Figura 14.9. Esquema de la reparticin de caudales en una cmara espiral y ley de dimetros, para prdida de carga constante.
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Figura 14.10. Velocidades a la entrada del antedistribuidor.
XIV.3.3.- Clculos en los labes
kCR u = [m2/s]
n
nu S
QC = [m/s]
dadr BR
QC = 12 [m/s]
u
rad C
C=1 tan [-]
12 dad = [-] El nmero de labes, en la banda: entre 20 y 24 para cmaras espirales metlicas entre 14 y 18 para cmaras semiespirales en hormign
En el caso de minicentrales se debe reducir el nmero de labes.
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DISTRIBUIDOR
XIV.4.- DIMENSIONAMIENTO DEL DISTRIBUIDOR XIV.4.1.- Nmero de labes
317 dpd Rz [-] XIV.4.2.- Altura de los labes
Turbinas Francis, (mtodo de Bovet): 5,11
5,11
173,0173,012,3ii
d rrb
= [m]
Turbinas hlice o Kaplan: 74,0db [m] XIV.4.3.- ngulo de salida de los labes (en el punto de ptimo rendimiento) Turbinas Francis:
( )22^22 2^2 2 tan mmemand ed rb + [-]
= mmu
m RC
2
^2^2 [-]
Turbinas Kaplan:
emand
ed b
^2 tan [-]
zd 12 (14) 16 (18) 20 (22) 24 28 32
Tabla 14.1. Nmero de labes directrices
Figura 14.11. ngulo de salida del flujo en las directrices.
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XIV.4.4.- Radio de respeto del rodete En turbinas Francis lentas, iRR 1d2min 015,1 > [m] En turbinas Francis rpidas eRR 0d2min [m] XIV.4.5.- Radio nominal y ngulo de calado En turbinas Francis, Entrar en baco figura 14.13 con coeficiente de equilibrado. Para perfiles de cebolla ke=0,07.
( )dpd ddp RRRR
2
min2= [m] En turbinas Kaplan la expresin estadstica siguiente:
ed
dp RzR
+= 80125 [m]
Figura 14.12. Radios caractersticos, entre ellos el mnimo para los tres tipos posibles de turbina de reaccin (Francis alta y baja ) y Kaplan.
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Figura 14.13. baco I del distribuidor. Relacin de dimetros mnima.
Figura 14.14. Construccin trigonomtrica con la relacin entre las principales dimensiones del distribuidor.
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XIV.4.6.- Perfil hidrulico y dimensiones de los labes Esqueleto con curvas de tipo espiral logartmica,
u
m
cc=tan []
con:
BxRQc xmd = )(2)( )()(
11)( xR
cRxR
kc uddxud== [m/s]
'2
tan )( kkBQ
xd == [] Trayectorias de la espiral logartmica:
= '2 e)( kdRxR [m] Forma del perfil y proporciones (Th. Bovet)
Paramtricas de cebolla, general: 32
1162
=
LX
LX
EY [-]
Considerando que x = X/L e y = Y/E: ( )312 xxy = [m]
Figura 14.15. Dimensiones de un perfil de labe directriz segn Bovet.
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Espesor mximo de pala 41
max =ex 4332 maxmax
== ye [m]
Espesor de salida del perfil. 4
33182,02=de [m]
Longitud real del perfil:
ddt l= 76 [m]
( )ek+= 5,072,02l [m] ( )ek= 667,072,03l [m] Espesor del perfil de pala en el eje de pivotamiento.
( )33 14 ll =dpe [m]
Longitud terica de referencia de la pala: d
dp
zR
L =
72,02
[m]
Espesor terico de referencia del perfil de pala:
+
2*L
BbaELE dad
[m]
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