10 11 14 alimentacion abacos

_________________________________________________________________________________________ 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.

XIV. Turbinas de Reaccin: Alimentacin al Rodete _________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________ Mquinas Hidrulicas. BACOS. Curso 2010-2011 134

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]



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.



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]



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]



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.



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.



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.



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.



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.



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.



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]

10 11 14 alimentacion abacos

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