monografia turbomaquinas 2005-i
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Monografía de Turbomaquinas I.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TURBOMAQUINAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
AV. TÚPAC AMARU 210 - RIMAC / LIMA 25 – PERÚ
MONOGRAFÍA DE TURBOMAQUINAS I
CURSO:
TurboMaquinas I MN - 232
ESTUDIANTES:
Palomino Rondinel, Cristhian Justo 20080191G
DOCENTE:
Ing. Salome
Lima, 02 de julio del 2015
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TURBOMAQUINAS I
INDICE
1. Introducción...............................................................................................................................................2
2. Objetivos....................................................................................................................................................3
3. Información de la central hidroeléctrica....................................................................................................4
3.1 Central hidroeléctrica Cahua..................................................................................................................4
3.2 Central hidroeléctrica Callahuanca........................................................................................................6
4. Cálculos......................................................................................................................................................7
4.1 Central hidroeléctrica Cahua..................................................................................................................7
4.2 Resultados de los cálculos de Cahua......................................................................................................7
4.3 Central hidroeléctrica Callahuanca........................................................................................................7
4.4 Resultados de los cálculos de Callahuanca...........................................................................................10
5. Ficha técnica PR-18..................................................................................................................................14
5.1 Central hidroeléctrica Cahua................................................................................................................14
5.2 Central hidroeléctrica Callahuanca......................................................................................................15
6. Procedimiento de un rodete pelton.........................................................................................................16
6.1 Inspección visual..................................................................................................................................17
6.2 Inspección con radiografía...................................................................................................................17
6.3 Inspección con partículas magnéticas..................................................................................................18
6.4 Inspección con tintes penetrantes.......................................................................................................18
6.5 Inspección con Partículas Magnéticas..................................................................................................19
6.6 Control de Dureza................................................................................................................................19
6.7 Balanceo Dinámico...............................................................................................................................20
7. Conclusiones............................................................................................................................................21
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1. Introducción
En la presente monografía analizaremos
2. Objetivos
Identificar y Conocer el proceso generación eléctrica mediante turbinas francis y pelton
Calcular y verificar el Número especifico de potencia y compararlas con tablas.
Calcular y verificar la Potencia efectiva
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3. Información de la central hidroeléctrica
3.1 Central hidroeléctrica Cahua
Empresa : CAHUA
UBICACIÓNDepartamento : Lima
Provincia : Cajatambo
Distrito : Manas
Localidad : Cahua
Altitud (msnm) : 880
Sistema eléctrico : SEIN
Rio : Pativilca
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Turbina hidráulica : Francis
Salto bruto (m) :215
Salto neto (m) :207
Caudal (m3/s ¿ : 22
Potencia (MW) : 43
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3.2 Central hidroeléctrica CallahuancaEmpresa : EDEGEL
UBICACIÓNDepartamento : Lima
Provincia : Huarochiri
Distrito : Callahuanca
Localidad : Barbablanca
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Altitud (msnm) : 1395
Sistema eléctrico : SEIN
Rio : Santa Eulalia
Recibe las aguas turbinadas de la CH Huinco y de la CH Matucana
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Turbina hidráulica : Pelton
Salto bruto (m) :435.24
Salto neto (m) :424
Caudal (m3/s ¿ : 12.5
Potencia (MW) : 71.75
4. Cálculos
4.1 Central hidroeléctrica Cahua
4.2 Resultados de los cálculos de Cahua
4.3 Central hidroeléctrica Callahuanca
Por condición de diseño β2=180 °
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Lo que conlleva C2=C2u=C0
Mediante lo anterior
C2=C0=u2+w2w2=C0−u2…… ..(1)
Para el cálculo de Altura de Euler
H r=u2C2u−u1C1u
g
En el caso de una turbo maquina pelton ya que se considera u2=u1=u
H r=u (C2u−C1u)
g…… ..(2)
Para calcular {C} rsub {1u}
C1u=u−w1 cos (β1 )…….(3)
Mediante el factor de diseño
k=w1/w2
Teniendo como valor k: 0.88 -0.92
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Reemplazando de la ecuación (1)
w1=k w2=k (C0−u2)=k (C0−u )…….(4)
Reemplazando (4) en (3)
C1u=u−k (C0−u ) cos (β1 )………(5)
Reemplazando (5) en (2)
H r=u (C0−u+k (C0−u ) cos (β1))
g
H r=u (C0−u)(1+k∗cos (β1 ))
g………….(6)
Para el cálculo de ´u ´
u=π∗Dpelton∗N60
Calculo de ´ ´ H r ´ ´ dependerá de H u
nh=H r
H u
Se considera nh=0.95
Despejando ´ ´ cos ( β1 ) ´ ´
cos ( β1 )=(
H r∗g
u (C0−u )−1)
k
Con el valor calculado de “β1” proseguimos para el cálculo de triangulo de velocidades
w1=k∗(C0−u)
C1=√u2+w12−2∗u∗w1∗cos( β1)
Cu1=u−w1∗cos(β1)
cos (α1 )=Cu1
Cu
Análisis del chorro
Qch=π4∗dch
2∗Co
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Despejando
dch=√ 4∗Qch
π∗C0
Calculo de la Potencia de chorro
Pch=γ∗Qch∗H r
Potencia de eje de la turbo maquina pelton
Peje=nt∗(nch∗Pch)
Calculo del número específico de revolución potencial ´NS´
N s=N∗√Peje
Hu
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Con las ecuaciones Formulamos un Excel para el Calculo final de cada turbina
4.4 Resultados de los cálculos de Callahuanca
Las tres turbinas gemelas Pelton poseen las mismas características y datos el cual daremos sus respuestas
Datos inicialesRevoluciones N (RPM) 514
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Altura neta Hn (m) 415Diámetro pelton D (m) 1,75Caudal Q(m3/s) 4,5
Valores Coef. de caudal de tobera λ 0,98Factor de diseño k 0,97Eficiencia hidráulica nh 0,94Eficiencia volumétrica nv 0,99Eficiencia mecánica nm 0,95Eficiencia total nt 0,88
Velocidad tangencial u 47,10Velocidad de chorri Co 88,43Altura de euler teorico Hr 390,1
Angulo de salidaCos(β1) 0,9957β1 (rad) 0,092β1 (º) 5,29
w2(m/s) 41,33 u 47,10Velocidad de chorri C2 (m/s) 88,43
Numero de inyectores und 2Caudal para un inyector Q1(m3/s) 2,25
Diametro de chorro dch (m) 0,18
Potencia de chorro Pch (W) 8098158,56 Pch(MW) 8,10Potencia de chorro Pch(HP) 10868,58
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Potencia de eje Peje (W)16196317,1
1 Pch (MW) 16,20Potencia de eje Pch(HP) 21737,16
Ns 40,46
Datos inicialesRevoluciones N (RPM) 450Altura neta Hn (m) 423,3Diametro pelton D (m) 2,00Caudal Q(m3/s) 4,72
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u 47,12Velocidad de chorri Co 89,31Altura de euler teorico Hr 397,902
AnguloCos(β) 0,9832
β rad 0,184β º 10,52
w1 (m/s) 41,34 c1 9,95 cu1 6,48
Angulocos(α) 0,65α 0,86α 49,37
w2(m/s) 42,19 u 47,12Velocidad de chorri C2 (m/s) 89,31
Numero de inyectores und 2Caudal para un inyector Q1(m3/s) 2,36
Diametro de chorro dch (m) 0,18
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Potencia de chorro Pch (W) 8663949,90 Pch(MW) 8,6639499Potencia de chorro Pch(HP) 11627,93
Potencia de eje Peje (W)17327899,8
0 Pch (MW) 17,3278998Potencia de eje Pch(HP) 23255,87
Ns 35,74
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5. Ficha técnica PR-18
5.1 Central hidroeléctrica Cahua
N Descripción Unidad Grupo 1 Grupo 21,0 Nombre de la central hidroeléctrica Cahua Cahua
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01,01
Unidad de generación hidroeléctrica
2,00
Características Generales:
2,01
Fabricante
2,02
Cantidad und.
2,03
Tipo (disposición de eje)
2,04
Diámetro del rodete mm
2,05
Numero de alabes
2,06
Rango de regulación de alabes móviles
2,07
Fluido
2,08
p.h.
2,09
Velocidad Nominal rpm
2,10
Velocidad especifica
2,11
Velocidad de embalsamiento rpm 617
2,12
Potencia kW
2,13
Caudal de diseño m3/s
2,14
Altura Neta m
2,15
Altura Bruta m 436
2,16
Eficiencia %
2,17
Nivel de vibraciones mm/s
2,18
Altitud de casa de maquinas m.s.n.m.
1398
3,00
Materiales
3,01
Carcasa
3,02
Rodete
3,03
Eje
3,0 Alabes directrices
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43,05
Sellos
4,00
Condiciones Generales
4,01
Antigüedad Años 7675
4,02
Fecha de ultimo mantenimiento mayor
α
5.2 Central hidroeléctrica Callahuanca
N Descripción Unidad Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4
1,00
Nombre de la central hidroeléctrica Callahuanca Callahuanca
1,01 Unidad de generación hidroeléctrica 2,00
Características Generales:
2,01 Fabricante 2,02 Cantidad und. 2,03 Tipo (disposición de eje) 2,04 Numero de inyectores 2,05 Diámetro del rodete mm 2,06 Numero de alabes 2,07 Fluido 2,08 p.h. 2,09 Velocidad Nominal rpm 514 2,10 Velocidad especifica 2,11 Velocidad de embalsamiento rpm 617 2,12 Potencia kW 2,13 Caudal de diseño m3/s 4,5 2,14 Altura Neta m 415 2,15 Altura Bruta m 436 2,16 Eficiencia % 0,88 2,17 Nivel de vibraciones mm/s 2,18 Altitud de casa de maquinas m.s.n.m. 1398 3,00
Materiales
3,01 Carcasa
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3,02 Rodete 3,03 Eje 3,04 Inyectores 3,05 Deflectores 4,00
Condiciones Generales
4,01 Antigüedad Años 76 75 75 574,02 Fecha de ultimo mantenimiento mayor
6. Procedimiento de un rodete pelton
6.1 Inspección visual
6.2 Inspección con radiografía
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6.3 Inspección con partículas magnéticas
6.4 Inspección con tintes
penetrantes
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6.5 Inspección con Partículas Magnéticas
6.6 Control de Dureza
18
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICACOSTOS Y PRESUSPUESTOS
6.7 Balanceo Dinámico
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7. Conclusiones
7.1.1 Notamos que los valores calculados del Ns y potencia efectiva se acercan a los valores reales, con lo cual comprobamos los valos que tomamos de la central.
La técnica de difracción de rayos X a altas temperaturas fue aplicada al estudio de
las transformaciones de fase en el acero inoxidable martensítico ASTM A743 grado
CA6NM, material ampliamente usado en la fabricación de componentes hidráulicos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICACOSTOS Y PRESUSPUESTOS
por las excelentes propiedades mecánicas que ofrece
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