ENERGÍA HIDROELÉCTRICA TURBINAS –CLASIFICACION TURBINAS DE ACCION Y REACCION JOSE IGNACIO ROMERO
GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
EVALUACIÓN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ab
d dt
Para encontrar el potencial en una espira, la ley de Faraday nos dice que: “el potencial eléctrico en los extremos de una espira es igual a menos el cambio del flujo de densidad magnética con respecto al tiempo”
ESQUEMA DE GENERACIÓN Y TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
USO DE TURBINAS HIDRÁULICAS PARA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA MECÁNICA
TURBINA HIDRÁULICA Y GENERADOR ELÉCTRICO ACOPLADOS POR UN EJE
DIFERENTES TIPOS DE TURBINAS HIDRAULICAS
FUNCIONAMIENTO DE LAS TURBINAS
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PLANTA CON TURBINAS HIDROELÉCTRICAS (Oregon USA)
CENTRAL HIDROELÉCTRICA
EFICIENCIAS DE LAS TURBINAS HIDROELÉCTRICAS
Las turbinas modernas están diseñadas de forma que la conversión de energía hidráulica se transforma en energía mecánica en un 95% Las eficiencias de las plantas eléctricas es igual al producto de las eficiencias, de carga de operación, diseño hidráulico, de la turbina, del incrementador y del generador eléctrico entregando valores de eficiencia menores al 95%.
TIPOS DE INSTALACIONES HIDROELÉCTRICAS
Flujo cruzado
VE ·················20-90
CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE ESPAÑA
CENTRAL MÁS GRANDE DEL MUNDO
MOSTRAR ENERGÍA HIDRÁULICA “ENCARTA”
SELECCIÓN DE TIPO DE TURBINA VE
n
W H
2
H
Para seleccionar el tipo de turbina se calcula la velocidad específica VE, definida por la relación de arriba, donde n es la velocidad en rpm, W punto es la potencia en kW, H es la altura de entrada del fluido en m. Después se selecciona la turbina de acuerdo con la descripción siguiente:
SELECCIÓN DE TIPO DE TURBINA Turbina Francis Turbina de propelas Kaplan Peltón 1-jet Peltón 2-jet Turgo
VE ················· 70-500 VE ················600-900 VE ················350-1000 VE ················10-35 VE ················10-45 VE ·················20-80
TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA EN ENERGÍA MECÁNICA ET
1 MV2 2
M gH
La turbina es una maquina que transforma la energía cinética contenida en el fluido por velocidad o altura, en energía mecánica de movimiento de rotación. la energía disponible es la relación presentada arriba.
CAPACIDAD DE UNA INSTALACIÓN HIDROELÉCTRICA P
MgH
La capacidad de una instalación hidroeléctrica esta determinada por la relación del producto de la masa total utilizable por la constante gravitacional y por la altura de la caída de altura.
RANGO DE APLICACIÓN DE LAS TURBINAS HIDROELÉCTRICAS
GENERACION DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN EL MUNDO
GENERACION EFECTIVA DE ELECTRICIDAD POR TIPO DE PLANTA
GENERACIÓN DE ENERGÍA POR PLANTAS HIDROELÉCTRICAS EN México Hay instaladas en el país 217 hidroeléctricas La capacidad de generación es de 9618 MW En operación se cuenta con 78 El porcentaje de utilización es de 26.53%
PRINCIPALES CENTRALES ELÉCTRICAS EN EL PAÍS
RED DE TRANSMISION ELÉCTRICA
PLANEACION DE CRECIMIENTO DE LA CAPACIDAD INSTALADA
PLAN DE CRECIMIENTO HIDROELÉCTRICO Se tiene identificados 26 proyectos de mediano y largo plazo de capacidad total de 6165 MW. Se tiene proyectado a corto plazo 4 centrales de capacidad total 2215 MW. Un proyecto en construcción de 930 MW. Otros proyectos identificados por 32921 MW.
PLAN HIDROELÉCTRICO DE CORTO PLAZO Se tiene proyectado la construcción de: El cajón de 680 MW. Boca del cerro de 560 MW La parota de 765 MW Copainala de 210MW Incrementando la capacidad instalada en un 21.7%.
LA MINIHIDRÁULICA Y MICROHIRÁULICA Se definen las centrales en función de su capacidad menores de 30MW como: Micro hidráulica si la central es menor de 1 MW. Mini hidráulica si la central tiene entre 1 y 5 MW. Pequeña central si la central tiene entre 5 y 30 MW .
LA MICROHIDRAULICA EN EL MUNDO Los pa铆ses con mayor capacidad en operaci贸n centrales de de 2 MW a 10 MW son: Pa铆s Centrales Capacidad Potencial China 2178 6040 71994 Jap贸n 597 2852 13332 Austria 2200 500 8847 Francia 1720 2250 3424 Italia 1493 2022 18550 Suiza 1003 737 1569
LA MICROHIDRAULICA EN EL MUNDO País Centrales Capacidad potencial Noruega 530 879 2283 Rumania 263 273 1255 Finlandia 235 300 428 España 175 835 1997 México 17 74.26 nd Nota: La capacidad y el potencial están indicados en MW
MICROHIDRÁULICA EN EL MUNDO Países que tienen mayor capacidad instalada de micro hidráulica en el mundo País Centrales Capacidad China 1119 1476 Japón 638 494 Austria 1900 430 Francia 1500 750 Italia 1031 322 Suiza 892 450
MICROHIDRÁULICA EN EL MUNDO País España Noruega Rumania Finlandia Brasil México
Centrales 513 376 231 190 173 16
Capacidad 317 169 128 90 114 15.76
LA MICROHIRÁULICA EN MÉXICO En México se tiene reconocidos la red de minihidráulicas y microhidráulicas divididas en: a). Microhidráulicas en operación de CFE Y Cia. de Luz y Fuerza del centro. b). Microhidráulicas fuera de operación. c). Microhidráulicas de independientes. d). Proyectos viables.
POTENCIAL MICROHIDRAULICO EN MÉXICO En México se cuenta con dos tipos de potencial de aprovechamiento de energía mini y micro hidráulica. 1). uno es el aprovechamiento de las centrales micro y mini hidráulicas que están fuera de servicio y que pueden reiniciar operaciones. 2). Otro son los nuevos proyectos que son viables y que muchos de estos están ya identificados y se encuentran en distintas etapas de su desarrollo.
MICRO HIDRÁULICAS EN OPERACIÓN Se tiene 13 centrales micro hidráulicas en operación por CFE. la capacidad total es de 23.61 MW. Se cuenta con 9 centrales micro hidráulicas en operación por Cia. de Luz y Fuerza del Centro con una capacidad total de 13.98 MW.
MICROHIDRAULICAS FUERA DE SERVICIO Las centrales hidroeléctricas que se encuentran fuera de servicio son 36, la capacidad que representa es de 37.075 MW. Las causas principales de la salida de operación son: 1). Equipo obsoleto o por altos costos de operación (25 centrales). 2). Falta de agua (8 centrales). 3). Vandalismo (3 centrales)
MICROHIDRÁULICAS DE INDEPENDIENTES Se cuenta con un registro de 61 centrales mini hidráulicas con una capacidad total de 43.57 MW. Las centrales registradas están ubicadas en estados como Puebla, Veracruz, Jalisco, Chiapas, y otros estados.
RESUMEN DE POSIBILIDADES EN MINI Y MICRO HIDRAULICAS Concepto Potencia Central en operaci贸n c/estudios 8.5 Centrales en operaci贸n por estudiar 21.4 Centrales fuera de servicio 36.78 Equipamiento (previabilidad) 30.60 Equipamiento ( identificados) 61 Nota: las unidades de potencia son MW
CURVAS DE RECUPERACIÓN DE CAPITAL
CURVA DE RECUPERACIÓN DE CAPITAL
CURVA DE RECUPERACIÓN DE CAPITAL
COSTOS DE GENERACION DE ENERGÍA HIDROELECTRICA
LOS COSTOS DE INSTALACION POR KWH SON PARA 50 AÑOS DE VIDA ÚTIL ESTIMADA ES DE 2.9 USD . LOS COSTOS DE INSTALACION POR KWH PARA 20 AÑOS DE VIDA ÚTIL ESTIMADA SON DE 3.4 USD. LOS COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SON REDUCIDOS PARA UNA PLANTA HIDROELECTRICA.
IMPACTO AMBIENTAL
EL IMPACTO AL AMBIENTE ES REDUCIDO. EL IMPACTO SOCIAL SI ES APRECIABLE SOBRE TODO CUANDO SE INICIA LA CONSTRUCCION CAUSANDO INCERTIDUMBRE A LA COMUNIDAD. GENERACIÓN DE METANO EN BAJA PROPORCIÓN. A MEDIANO PLAZO LOS DAÑOS PRODUCIDOS AL AMBIENTE POR LA CONSTRUCCION DE LAS PRESAS SE RECUPERAN CON EL CRECIMIENTO DE FLORA NATURAL.
VENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
No requiere combustible. No contamina ni el aire ni el agua. Los costos de mantenimiento y de explotación son bajos. Las obras de ingeniería para aprovechar la energía tienen una duración muy larga. Se tiene flexibilidad de operación. Tiene bajo mantenimiento. Da beneficios adicionales a la comunidad.
DESVENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA 1. Los costos por kW instalado son muy altos. 2. Como las plantas están lejos de los centros de consumo las inversiones crecen adicional a la central hidroeléctrica. 3. La construcción lleva más tiempo que una central termoeléctrica. 4. La disponibilidad fluctúa durante las diferentes estaciones del año, año con año.
HISTORIA
Los antiguos romanos y griegos aprovechaban ya la energía del agua; utilizaban ruedas hidráulicas para moler trigo. La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante
la Revolución Industrial, impulsó las industrias textil , del cuero y construcción de máquinas a principios del siglo XIX. John Smeaton construyó por vez primera grandes
ruedas hidráulicas de hierro colado.
Tipos de Centrales Hidráulicas o Hidroeléctricas Según el destino del agua , las centrales hidráulicas se dividen en dos tipos :
Central hidráulica de gravedad . Central hidráulica de bombeo .
Central hidráulica de gravedad
Central hidráulica de gravedad. El agua es utilizada sigue por el cauce de un río y no vuelve a utilizarse.
Central HidrĂĄulica de bombeo ď Ž
Central HidrĂĄulica de bombeo . El agua desciende hasta un embalse situando a menor altura para,con posterioridad ser bombeada hasta el embalse superior,con objeto de utilizarla de nuevo
LAS VENTAJAS
No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente respuesta o la naturaleza de manera gratuita. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos. Las obras de ingeniaría necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable.
LOS INCONVENIENTES Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación y de año en año.
PARTES Las principales partes de una central de este tipo son: - Presa – La presa se encarga de mantener el agua en un lugar alto para garantizar que tenga fuerza suficiente el agua como para mover las turbinas
- Turbinas – Las turbinas se encargan de hacer girar el generador cuando reciben la fuerza del agua
- Generador – Es el encargado de producir la electricidad. – Otras partes también importantes son las tuberías que llevan el agua desde la presa hasta las turbinas. – En el siguiente dibujo podemos ver las partes de una central hidroeléctrica.
Agua . Presa
5. Conjunto turbina-alternador 9. Líneas eléctrica 6. Turbina 10. Transformadores 3. Rejas filtradoras 7. Eje 4. Tubería forzada 8. Generador
Centrales de españa La Muela (Valencia) Sallente-Estany Gento (Lleida) Tajo de la Encantada (Málaga) Aguayo (Cantabria) Moralels-Llauret (Lleida) Guillena (Sevilla) Bolarque (Guadalajara)
TURBINAS DE VAPOR José Agüera Soriano 2011
60
Introducción En la turbina, el vapor transforma primero su entalpía en
energía cinética y, luego, ésta es cedida al rodete obteniéndose el trabajo técnico correspondiente. entrada vapor disco de toberas (distribuidor)
álabes cámara de vapor
rod ete
paso del eje
sección de una tobera
José Agüera Soriano 2011
r
61
F
p1 A1
p2 A2
(c1 c2 ) m
u=r· corona fija
P=F·u
F
u
0
1
2 José Agüera Soriano 2011
62
Clasificación fundamental de las turbinas Turbinas de acción La total transformación de entalpía en velocidad tiene lugar en la corona fija Turbinas de reacción (pura) La total transformación de entalpía en velocidad tiene lugar en el rodete José Agüera Soriano 2011
63
h
h1 h0
h2 h2
0
ho
h hs
1s
1
2
Grado de reacción
di p= st po r ro i de p bui p= te = p dor 1 p
Turbinas de reacción (en realidad son mixtas de acción y reacción)
2 2s
turbinas de acción: h1 = h2; turbinas de reacción: ho > h1 > h2; puras de reacción: José Agüera hoSoriano = h12011 ;
=0 0< <1 =1
64
Turbina de acción (de vapor) de Laval
Carl Gustaf de Laval (1849-1939) José Agüera Soriano 2011
65
Turbina de reacci贸n de vapor (pura)
Esfera giratoria de Her贸n (120 a.C.) Jos茅 Ag眉era Soriano 2011
66
Turbina de reacción
José Agüera Soriano 2011
67
Clasificación según la dirección del flujo en el rodete álabe
r
álabe
rodete
álabe rodete
rodete
BOMBA RADIAL
TURBINA MIXTA
TURBINA AXIAL
(c13 c2 ) p1 A1 2 p2 Aescalonamiento m escalonamiento 1F escalonamiento 2
(c1 c2 ) m c 1
extracción
F
En la actualidad las turbinas de vapor w1 y de gas son usualmente axiales. co
co 2011 c2 Soriano José Agüera
co
68
José Agüera Soriano 2011
69
Pérdidas interiores
Pérdidas exteriores
1) Por rozamientos internos 2) Por choques 3) La velocidad de salida 4) Por fugas intersticiales
1) Por rozamientos mecánicos 2) Por rozamiento de disco
José Agüera Soriano 2011
70
Ecuación de Euler Triángulos de velocidades
c velocidad absoluta (del flujo) w velocidad relativa (del flujo) respecto al álabe móvil u velocidad tangencial (del álabe móvil) ángulo que forma la velocidad absoluta con la tangencial ángulo que forma la velocidad relativa con la tangencial
con subíndice (1) para el triángulo de entrada en el rodete con subíndice (2) para el triángulo de salida del rodete
José Agüera Soriano 2011
71
Triángulos de velocidades c a1
DISTRIBUIDOR
c u1
c1
1
u1
c1
u1
w1
c a1
c2
u2
w2
c1
1
1
1
c u1
w1
1
2
w1
c2
2 1
F
RODETE
F
u2
2
acción
2
c2 2
1
u1
1
Fu
u2
2
2
w2
Fa CORONA RODETE FIJA
2
= 90º
José Agüera Soriano 2011
reacción
w2
2
72
Primera forma de la ecuación de Euler Wt
u1 c1 cos
1
u 2 c2 cos
2
Se demostró en Mecánica de Fluidos
José Agüera Soriano 2011
73
Segunda forma de la ecuación de Euler
c12 c22 2
2 w1
2 c1
2 u1
2 c1 u1 cos
1
w22
c22
u 22
2 c2 u 2 cos
2
u12 u22 2
Wt
w22 w12 2
c12 c22 2
c1 u1 cos
u12 u22 2
José Agüera Soriano 2011
1
c2 u2 cos
2
w22 w12 2 74
c12 c22 2
Wt
u12 u22 2
w22
w12 2
Para turbinas axiales c12 c22 2
Wt Q
h2
h1
c22
c12
w22
2W
t
Wt
2
h1
h2
w12
Wt w22
c12
c22 2
u12
u 22 2
c12 c22 2
w22
w12 2
h1 h2
w12 2
Si además son de acción (h1 = h2) w1 w2 José Agüera Soriano 2011
75
w2
Rendimiento interno de un escalonamiento F R escalonamiento 3
álabe
r
rodete
extracción
0
c o2 / 22 h oescalonamiento
escalonamiento 3
p= p
c1
Wt
w1
h 1s
hs
co R
F
co
co
1
2
co
c2
c2
p= p
co
w2
R
F
R
h3 p= p
0
2 co /2
h2
2
p= p
1
ho
w2
Wt
F
R
F
R
1s
2s
2
1
p= p
hs
h
F
h3
3
h2
3
h
o
h
R
TURBINA MIXTA
1
escalonamiento 1
F
F
h
o
TURBINA AXIAL
w1 w1 co
rodete
BOMBA RADIAL
u
álabe
rodete
extracción
c1
álabe
h
u
R
p= p
escalonamiento 1 escalonamiento 2
F
F
c 22/ 2
2 (c 2 2 - c o ) /2
h s1
Wt 2 Wt h sT
h s2 Wt 3 h s3
c2 2/ 2
2 c2 /2
2
s
2s
co2 u
c22
s
s
Wt hs co2 / 2 José Agüera Soriano 2011
Wt 1
76
u
Wt hs co2 / 2
Velocidad isoentrópica cs 2 cs
2 co
2
hs
2
Wt u
u1 c1 cos
u
2
u
u 2 cs
co2 / 2
c s2 / 2
u 2 c2 cos
2
hs 1
Wt
c s2
c1 cos cs
1
José Agüera Soriano 2011
c2 cos cs
2
77
2 Rendimiento interno de la wturbina
F
R
F
R
h si
F
h sT
h
p= p
( c 22 - c 2o ) / 2
0
h s1
Wt 1
p= p
1
ho
c o2 / 2
R
(1,05 1,10)
o
h
F
Wt h 1s
h3
3
h2
h s2
2
1
h sT
Wt 3
p= p
hs
Wt 2 Wt
c 22/ 2
h s3
c 22 / 2
2 2s s Soriano 2011 JosĂŠ AgĂźera
78
s
Turbina de acción (de vapor) de Laval
Carl Gustaf de Laval (1849-1939) José Agüera Soriano 2011
79
Turbinas de acci贸n c12 2
c s2 2
co2 hs hs 2 c1 (real) k c c s
kc h
p= p
c 2o/ 2
Wt
h
p 1= p=
p= p
1=
p2
hs
3
3
s o = s 1= s 2
p2 c 22 /2
12
c 22 / 2
1-2
hs
0
0
hs
2
po = p
c 2o/ 2
Wts
cs
0,93 0,97
o
h
c1 ( te贸rico )
1s
s Jos茅 Ag眉era Soriano 2011
80 s
Triángulos de velocidades c a1
w2 ( teorico )
c a1
c1
1
w2 ( real)
u1 1
1
c u1
u1
1
w1
1
2
c2
c1 c u1
2
F
u = uw 11 1
F 2
w 1=
2
w
2
1
c1
Fu
u2
2
u =u2
2
Fa c2 CORONA RODETE c2 FIJA
2
w2 u = u 2
w
2
w2
c12 u = u 1 2
1
u2
2
RODETE
1
2
1
1
acción
kcw w1 1
w
DISTRIBUIDOR
c u1
1
w1
2
c u2
José Agüera Soriano 2011
2
81
Rendimiento interno c1 cos cs
c2 cos
2
c2 cos cs
1
2 u c1 cos
1
c1 c u1
cs
1
u =u1
1
u
cos
1
u cs
1=
u 4 cs
w
2
c1 ( teĂłrico )
2
c u2
JosĂŠ AgĂźera Soriano 2011
2
w
u
u 2 cs
c2
u =u2
2
82
u u*
u*= cos
2
1 (teórico)
u 4 cos cs u ( teórico) cs
l
rea
rico
teó
u
u * cos cs = 2
1
José Agüera Soriano 2011
cos 2
( teórico )
ca1 A1 v1
m 1
u cs = 0
u 1 cs cos 1 2
20o 15o
u cos cs =
1
u /c s 83
1
1
u*
u*= cos
2
20o 15o
u ( teórico) 0,47 0,48 cs
1 (teórico)
u
( teórico)
0,88 0,93
rico
teó l
rea
u (real) 0,38 0,47 cs
u cs = 0
u * cos cs = 2
1
José Agüera Soriano 2011
u cos cs =
1
u /c s 84
Dimensiones límite ll
l = hasta 0,95 m
u(medio) = 400 m/s D D
u(extremo) = 600 m/s
(u = r ·
u óptimo (u*) >>>> 400 m/s José Agüera Soriano 2011
85
José Agüera Soriano 2011
86
Escalonamientos de velocidad en turbinas de acción u c1
1
c1
u
1
u w1
2
R
1
u w1'
u
c2
c2 w2
tobera
2
'
c1'
u
1
u
c2' 2
(rueda Curtis)
R
F
w2'
u
José Agüera Soriano 2011
2'
87
Rueda Curtis
José Agüera Soriano 2011
88
Escalonamientos de presi贸n en turbinas de acci贸n
1
h
hs
A B =p 1 C p Dh sT
p1 = p h sT
p
1 A B C D
p2 = p
2
1 p
1
hs
A
A
B
C
B
D
C
D
p2 p=
2
2
s
s
Jos茅 Ag眉era Soriano 2011
v
89
Turbina de acci贸n con tres escalonamientos de presi贸n Jos茅 Ag眉era Soriano 2011
90
Turbina de acción con doble escalonamiento de velocidad (Curtis) y siete escalonamientos de presión escalonamientos de presión
rueda Curtis
José Agüera Soriano 2011
91
Rueda Curtis José Agüera Soriano 2011
92
Rueda Curtis
José Agüera Soriano 2011
93
Ejercicio: Gráfico de presiones y de velocidades absolutas en una turbina de acción con rueda Curtis y cuatro
veloc
presiones
DISTRIBUIDOR
c2
tob era
c1 p 1
idade
s ab solut as
p, c escalonamientos de presión
R
F
R
F
R
F
José Agüera Soriano 2011
R
F
R
F
R
94
Turbina de reacción
Sir Charles Algernon Parsons (1854-1931) José Agüera Soriano 2011
95
Turbinas de reacción (Parsons) h c2
po p=
ho
p, c p, c
0 h/2
F R F R F R F R F R F R F R F R F R F R
c o2 / 2
1
h s/2
p1 = p
hs
2
h/2
s
vevloeclo idcaiddaed se
es es ionon es si pr pre
v
h s/2
2
c2 c2 José Agüera Soriano 2011
p p=
2
= 0,5 s 96
Turbinas decareacción (Parsons) 1
h
po = p c1
ho
DISTRIBUIDOR
c u1
c a1 u1
0 1 p1
h/2
1
c o2 / 2
1
w1
1
c u1
h s/2
p=
1
c1
1
hs
F2
p
c2h s/2 2 =p
c1 ( teórico )
RODETE
1
c1 (real)
c2 2
2
1
F
u2
2
2
w1
2
h/2
u1
1
Fu
u2
2
2
co2 = 0,5wh2s kc
cs 2
cs 2s
Fa CORONA RODETE FIJA
José Agüera Soriano 2011
reacción
w2
2
97
c a1 h
po = p c1
ho
DISTRIBUIDOR
c u1
c a1 u1
0 1 p1
h/2
1
c o2 / 2
1
1
c u1
h s/2
p=
w1
1
c1
1
hs
F2
p
c2h s/2 2 =p
c2 2
2
1
RODETE
w2 ( te贸rico ) w2 (real)
2
w2 = 0,5h s
kw
F
u2
2 1
2
w1
2
h/2
u1
1
cs
cs 2s
Fu
Fa CORONA RODETE FIJA
2 Jos茅 Ag眉era Soriano 2011
reacci贸n
u2
2
w2
2
98
c a1 c a1
c1
c2
DISTRIBUIDOR
c u1
c1
1
c1
u1
1
1
c1
u 1= u
w1
c2 · cos
2
c2
1
u2 = u w2 · cos
F
2
RODETE
teórico
2
w1
w1 w2
1
1
c2 2
2
1
F
u
2 2
2 1
u1
1
c2
2
w1 w2
1
u 1= u
1
2
1
c u1
Fu
u2
2
2
w2
real
Fa CORONA RODETE FIJA
José Agüera Soriano 2011
reacción
w2
2
99
Rendimiento interno c2 cos c1
1
c2 cos c1
u 1= u c2
2
w1 1
u2 = u w2 · cos
w2
2
1
u 1= u
c2 · cos
2
2
1
c1 (cteórico ) 2
w1 u 2 u cs w2
u w2 cos
2
u c1 cos
1
co2
c1 cos cs
hs 1
cs 2
c2 cos cs
2
2
2
u
u 2 cs
un escalonamientoJosé Agüera Soriano 2011
2 cos
1
u cs 100
u ( teórico) cs
cos
1
0,64 0,66
2
u
u
( teórico )
( teórico ) cos 2 (
* u
cos 2
0,82 0,88
1
20 o
1
o ric
teó
u (real) cs
25o )
0,53 0,66
u /c s u cs = 0
u * cos cs = 2
1
u c s = 2 ·cos
José Agüera Soriano 2011
1
1 101
acción
u (real) 0,38 0,47 cs
reacción
u (real) cs
0,53 0,66
general (fórmula de Pfleiderer) u cs
(0,38 0,47) (1 0,8
u cs
para
0
para
u 0,5 cs
)
José Agüera Soriano 2011
0,38 0,47
0,53 0,66 102
Comparación entre acción y reacción Número de escalonamientos u / cs (reacción) (0,38 0,47) (1 0,8 u / cs (acción) (0,38 0,47)
c s (acción) c s (reacción)
hs ( total) z reacción z acción
z reacción
1 0,8
hs ( reacción)
zacción
hs (acción)
cs (acción
hs ( reacción)
cs (reacción)
0,5 , z reacción
)
hs (acción)
2
(1 0,8 ) 2
1,96 z acción (el doble)
José Agüera Soriano 2011
103
Número de escalonamientos 0,5 , z reacción
1,96 z acción (el doble)
acciónJosé Agüera Soriano 2011
reacción 104
Pérdida por rozamiento del flujo c a1
c a1
DISTRIBUIDOR
c u1
c1
1
c1
u1 1
1
1
c u1
w1
1
2
w1
c2
2 1
F
RODETE
F
u2
2
acción
2
c2 2
1
u1
1
Fu
u2
2
2
w2
Fa CORONA RODETE FIJA José Agüera Soriano 2011
reacción
w2
2
105
Pérdida por velocidad de salida c2 0,3 0,6 2 2 acción
co
c2
reacción
0,85 0,95
José Agüera Soriano 2011 acción
reacción
106
Pérdida por rozamiento de disco En las de reacción es despreciable
acciónJosé Agüera Soriano 2011
reacción 107
Empuje axial En las turbinas de reacción, la presión a la entrada
del rodete es mayor que la de salida. Esta diferencia de presiones de cada escalonamiento multiplicado por el área de las respectivas coronas da una fuerza en el sentido del flujo, que no habría cojinete que la soportara. que contrarrestarla: 1. EmboloHabría compensador 2. Diseño en forma de diábolo
José Agüera Soriano 2011
108
vapor
José Agüera Soriano 2011
109
José Agüera Soriano 2011
110
Limitación de la potencia u Dmáx
Amáx
0,9
D n , (n en rpm) 60 60 u n
Dmáx lmáx
Amáx ca 2 m 2 máx v2 m 2máx m máx 0,65 Pmáx
m m Wt
60 400 3000
0,9
2,55 m
2,55 1 7,21 m 2
7,21 300 87 kg/s 25 87 134 kg/s 0,65
87 134 1450 160 10 3 kW 160 MW 2José Agüera Soriano 2011 111
Tendencias actuales
José Agüera Soriano 2011
112
José Agüera Soriano 2011
113
Para turbinas de vapor
J.Ag端era, 2/2010
114
José Agüera Soriano 2011
115
Bibliografía
Todo lo hemos sacado de wikipedia y el libro de texto Las imágenes de google