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ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN RODETE DE TURBINA

HIDRÁULICA TIPO FRANCIS

Gerencia de Turbomaquinaria

Ing. Oscar Dorantes GómezDr. José Manuel Franco Nava

ANÁLISIS ESTRUCTURAL RODETE

• Modelo Geométrico • Modelo de Elemento Finito• Esfuerzos Debidos a Fuerza Centrífuga• Esfuerzos Debidos a Presión• Esfuerzos Combinados• Análisis Modal• Conclusiones

Ingeniería inversa del rodete

Rodete y modelo geométrico

Malla para el análisis MEF del rodete

Distribución de esfuerzos debidos a fuerza centrífuga

Modelo para análisis CFD

Resultado CFD. Distribución de presión estática

Distribución de presión estática alrededor del álabe

Distribución de esfuerzos debidos a presión al 100% de carga

Distribución de esfuerzos combinados al 100% de carga

Análisis modal. Primer modo

Análisis modal. Segundo modo

Análisis modal. Tercer modo

Conclusiones

1. Se generó un modelo de elemento finito para capturar la distribución de presiones sobre las superficies del álabe calculadas con CFD. Se implementaron mallas de elementos hexaédricos, los cuales permiten obtener soluciones confiables comparadas con las obtenidas con otro tipo de elementos.

2. Análisis de la interacción fluido-estructura.

Análisis estructural de esfuerzos inducidos por flujo sobre los álabes del rodete, esfuerzos debidos a presión, fuerza centrífuga y cargas combinadas.

Conclusiones

3. La magnitud del esfuerzo máximo obtenido en el rodete se encuentra por debajo del esfuerzo máximo permisible.

4. Por lo anterior, se concluye que la geometría del rodete cumple con los requisitos estructurales para soportar las condiciones de operación consideradas en el análisis.

Conclusiones

5. El análisis modal complementa los resultados del análisis de esfuerzos debido a que relaciona los efectos dinámicos característicos del rodete con las posibles cargas de excitación presentes durante la operación del rodete.

6. En este trabajo se determinó que ninguna de las tres primeras frecuencias contribuye a la generación de excitaciones dinámicas que pudieran afectar la integridad estructural del rodete.