Turbinas hidráulicas
<ul><li>1. Centrales de agua fluyente </li></ul><ul><li>2. Centrales de agua embalsada </li></ul><ul><ul><li>a) de regulac...
nivel superior nivel inferior turbina
central
aliviaderos
 
canal de acceso tubería forzada aliviadero central
depósito superior embalse inferior chimenea de equilibrio Central de Bombeo turbina/bomba
Tajo de la Encantada embalse inferior
Tajo de la Encantada depósito superior
tubería forzada chimenea de equilibrio conducción casi horizontal central depósito superior embalse Tajo de la Encantada
Duero cuenca del río Duero metros sobre el nivel del mar   Tormes salto Villarino salto Saucelle Duero
TURBINAS HIDRÁULICAS Conceptos previos Turbinas Pelton Turbinas Francis Turbinas Kaplan Turbinas bulbo
Flujo en tuberías con salida libre SLL pérdida de carga línea piezométrica (LP) 1 2
Salida por tobera línea piezométrica (LP) pérdida de carga
Conducción de hidroeléctrica Villarino
Turbina de reacción Potencia de un flujo
Turbina de acción SLL tobera fija rodete
Turbina de reacción tobera fija tobera móvil
cámara espiral
Triángulos de velocidades c   velocidad absoluta u   velocidad tangencial w   velocidad relativa   ángulo  c   u   á...
Ecuación de Euler perfil álabe rodete perfil álabe corona fija
Semejanza de turbomáquinas
Velocidad específica (dimensional ) (adimensional )
Elección turbina en función de la velocidad específica altura de salto  H  m velocidad específica   turbina Pelton turbina...
chimenea de equilibrio válvula golpe de ariete LP antes del cierre   LP después del cierre   Golpe de ariete
SLL inyector rodete Turbina Pelton
Lester Allan Pelton (1829-1908)
tamaño y número de cucharas
rodete Pelton
Figura 1 inyector Pelton con 1 inyector inyector deflector
inyector Pelton aguja de regulación deflector
Cucharas Pelton   d =  diámetro de chorro L  = 2,1  d   T  = 0,85  d B  = 2,5  d t   =   2  d distancia entre cucharas   m...
Triángulos de velocidades
c 2 c 1
Diámetro del rodete ( D )
Cálculo Pelton
actuación del  deflector
Pelton con 2 inyectores
Pelton 4 inyectores y válvulas individuales
 
 
 
Turbinas Pelton (admisión parcial) siguiente clase Turbinas Francis (admisión total)
Turbinas Francis James B. Francis (1815-1892)
Primer rodete Francis distribuidor rodete Resultaba el diámetro muy grande al tener que girar el  agua 90º a la salida del...
Turbina Francis
Rodetes Francis 0,152 2,290 1,0 0,408 1,100 1,0 1,0 1,440 0,288 1,0 0,910 0,512
Rodetes Francis 1,0 0,624 0,728 1,0 0,782 0,600 0,672 0,695 1,0 0,768 0,574 1,0
 
velocidad específica: 120 álabe guía  álabe estructural álabe rodete cámara espiral
Turbina-bomba reversible. Tajo de la Encantada (Málaga) Potencia máxima: 90 MW Revoluciones: 500 rpm Altura máxima: 398,5 ...
rodete Francis modelo
Sistema de regulación turbinas de reacción álabes guía anillo regulador
cerrado
abierto
bielas y anillo de distribución movido por dos brazos
álabes guía rodete cámara espiral
bielas y anillo de distribución movido por dos brazos
Tubo de aspiración, o de descarga   Francis hasta un 10% de  H  Kaplan entre 20% y 38%   rodete
burbuja de vapor cavidad vacía implosión Cavitación
corrosión por cavitación
tubos de descarga
tubos de descarga
Turbinas Kaplan Viktor Kaplan (1876-1934)
cámara espiral álabes guía álabes estructurales álabes rodete
Turbina Kaplan álabes rodete álabes guía c 2
 
rendimientos   % potencia nominal hélice Kaplan
álabes estructurales cubo rodete álabes guía álabes rodete
Turbina Kaplan   tubo de aspiración,  o de descarga H  = 3,8 m
Francis: de acero Kaplan: de hormigón armado álabes estructurales cámara espiral
 
 
elección de la turbina en función de la velocidad específica,  ns altura de salto  H  m velocidad específica   800 Para la...
Mareomotriz de La Rance (Francia)
maqueta central mareomotriz de La Rance
Turbina bulbo álabes estructurales álabes guía álabes rodete
La Rance (Francia) 24 turbinas 240 MW; reversibles y doble efecto
Rendimientos en función del caudal Potencias normales, o de diseño, respecto de las nominales   Pelton:  67% al 75% Franci...
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Fluidos 13. turbinas hidraulicas

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Fluidos 13. turbinas hidraulicas

  1. 1. Turbinas hidráulicas
  2. 2. <ul><li>1. Centrales de agua fluyente </li></ul><ul><li>2. Centrales de agua embalsada </li></ul><ul><ul><li>a) de regulación </li></ul></ul><ul><ul><li>b) de bombeo </li></ul></ul><ul><li>3. Centrales según la altura del salto </li></ul><ul><ul><li>a) de alta presión (H > 200 m) </li></ul></ul><ul><ul><li>b) de media presión (H entre 20 y 200 m) </li></ul></ul><ul><ul><li>c) de baja presión (H < 20 m) </li></ul></ul>CLASIFICACIÓN
  3. 3. nivel superior nivel inferior turbina
  4. 4. central
  5. 5. aliviaderos
  6. 7. canal de acceso tubería forzada aliviadero central
  7. 8. depósito superior embalse inferior chimenea de equilibrio Central de Bombeo turbina/bomba
  8. 9. Tajo de la Encantada embalse inferior
  9. 10. Tajo de la Encantada depósito superior
  10. 11. tubería forzada chimenea de equilibrio conducción casi horizontal central depósito superior embalse Tajo de la Encantada
  11. 12. Duero cuenca del río Duero metros sobre el nivel del mar Tormes salto Villarino salto Saucelle Duero
  12. 13. TURBINAS HIDRÁULICAS Conceptos previos Turbinas Pelton Turbinas Francis Turbinas Kaplan Turbinas bulbo
  13. 14. Flujo en tuberías con salida libre SLL pérdida de carga línea piezométrica (LP) 1 2
  14. 15. Salida por tobera línea piezométrica (LP) pérdida de carga
  15. 16. Conducción de hidroeléctrica Villarino
  16. 17. Turbina de reacción Potencia de un flujo
  17. 18. Turbina de acción SLL tobera fija rodete
  18. 19. Turbina de reacción tobera fija tobera móvil
  19. 20. cámara espiral
  20. 21. Triángulos de velocidades c velocidad absoluta u velocidad tangencial w velocidad relativa   ángulo c u   ángulo w u perfil álabe corona fija perfil álabe rodete
  21. 22. Ecuación de Euler perfil álabe rodete perfil álabe corona fija
  22. 23. Semejanza de turbomáquinas
  23. 24. Velocidad específica (dimensional ) (adimensional )
  24. 25. Elección turbina en función de la velocidad específica altura de salto H m velocidad específica turbina Pelton turbina Francis turbina Kaplan 800
  25. 26. chimenea de equilibrio válvula golpe de ariete LP antes del cierre LP después del cierre Golpe de ariete
  26. 27. SLL inyector rodete Turbina Pelton
  27. 28. Lester Allan Pelton (1829-1908)
  28. 29. tamaño y número de cucharas
  29. 30. rodete Pelton
  30. 31. Figura 1 inyector Pelton con 1 inyector inyector deflector
  31. 32. inyector Pelton aguja de regulación deflector
  32. 33. Cucharas Pelton d = diámetro de chorro L = 2,1 d T = 0,85 d B = 2,5 d t = 2 d distancia entre cucharas mella
  33. 34. Triángulos de velocidades
  34. 35. c 2 c 1
  35. 36. Diámetro del rodete ( D )
  36. 37. Cálculo Pelton
  37. 38. actuación del deflector
  38. 39. Pelton con 2 inyectores
  39. 40. Pelton 4 inyectores y válvulas individuales
  40. 44. Turbinas Pelton (admisión parcial) siguiente clase Turbinas Francis (admisión total)
  41. 45. Turbinas Francis James B. Francis (1815-1892)
  42. 46. Primer rodete Francis distribuidor rodete Resultaba el diámetro muy grande al tener que girar el agua 90º a la salida del rodete; convenía pues que saliera del mismo con una cierta componente axial.
  43. 47. Turbina Francis
  44. 48. Rodetes Francis 0,152 2,290 1,0 0,408 1,100 1,0 1,0 1,440 0,288 1,0 0,910 0,512
  45. 49. Rodetes Francis 1,0 0,624 0,728 1,0 0,782 0,600 0,672 0,695 1,0 0,768 0,574 1,0
  46. 51. velocidad específica: 120 álabe guía álabe estructural álabe rodete cámara espiral
  47. 52. Turbina-bomba reversible. Tajo de la Encantada (Málaga) Potencia máxima: 90 MW Revoluciones: 500 rpm Altura máxima: 398,5 m Caudal máximo (turbina): 27,2 m3/s Caudal máximo (bomba): 24,5 m3/s Velocidad específica: 100 Cuatro grupos Potencia total: 360 MW
  48. 53. rodete Francis modelo
  49. 54. Sistema de regulación turbinas de reacción álabes guía anillo regulador
  50. 55. cerrado
  51. 56. abierto
  52. 57. bielas y anillo de distribución movido por dos brazos
  53. 58. álabes guía rodete cámara espiral
  54. 59. bielas y anillo de distribución movido por dos brazos
  55. 60. Tubo de aspiración, o de descarga Francis hasta un 10% de H Kaplan entre 20% y 38% rodete
  56. 61. burbuja de vapor cavidad vacía implosión Cavitación
  57. 62. corrosión por cavitación
  58. 63. tubos de descarga
  59. 64. tubos de descarga
  60. 65. Turbinas Kaplan Viktor Kaplan (1876-1934)
  61. 66. cámara espiral álabes guía álabes estructurales álabes rodete
  62. 67. Turbina Kaplan álabes rodete álabes guía c 2
  63. 69. rendimientos % potencia nominal hélice Kaplan
  64. 70. álabes estructurales cubo rodete álabes guía álabes rodete
  65. 71. Turbina Kaplan tubo de aspiración, o de descarga H = 3,8 m
  66. 72. Francis: de acero Kaplan: de hormigón armado álabes estructurales cámara espiral
  67. 75. elección de la turbina en función de la velocidad específica, ns altura de salto H m velocidad específica 800 Para las mareomotrices se necesitaban turbinas con mayores n s . . Con las bulbo, se puede llegar hasta n s 1150.
  68. 76. Mareomotriz de La Rance (Francia)
  69. 77. maqueta central mareomotriz de La Rance
  70. 78. Turbina bulbo álabes estructurales álabes guía álabes rodete
  71. 79. La Rance (Francia) 24 turbinas 240 MW; reversibles y doble efecto
  72. 80. Rendimientos en función del caudal Potencias normales, o de diseño, respecto de las nominales Pelton: 67% al 75% Francis: 85% al 90% hélice: 90% Kaplan: 67% al 75% bulbo: 67% al 75% caudal Q (%) re % caudal Q rendimientos bulbo Kaplan Pelton Francis
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