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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

Microsoft ® Encarta ® Biblioteca de Consulta 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.


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 


Revista jose ignacio