PRUEBA N°2 DE HIDRÁULICA APLICADA.

Nombre:____________________________________________1. HAGA UN ESQUEMA DE UNA CENTRAL DE PASADA DE GRAN SALTO, IDENTIFICANDO SUS PARTES Y LA FUNCIÓN DE CADA

UNA DE ELLAS.

Condiciones:

- Salto hidráulico superior a 300 m (Altura)- Caudales pequeños- Zona alta montaña- Turbina pelton

Partes: 1) BOCATOMA2) MARCO PARTIDOR3) DESARENADOR4) CHIMENEA DE EQUILIBRIO5) TUBERIA FORZADA6) VALVULA INYECTOR7) BOQUILLA 8) TURBINA PELTON 9) GENERADOR10) TUBERIA DESAGUE 1) Bocatoma 2) Obra conducción (canal o tubería) 3) Desarenador4) Tubería de presión5) Aliviadero

6) Tubería forzada 7) Chimenea 8) Casa de maquinas9) Otros (valvula, reguladores, volante,tablero medidor)10) VALVULA11) TURBINA12) Generador13) transformador14) Regulador de velocidad15) Canal de fuga

2. EN BASE A LA ECUACIÓN DE POTENCIA, REALICE UN GRAFICO QUE EN LA ORDENADA TENGA ALTURA, EN LA ABSCISA CAUDAL Y AL MENOS TRES SERIES DE POTENCIA.P = 1000*9,81*Q*H

3. EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE UNA TURBINA DE ACCIÓN Y OTRA DE REACCIÓN

ACCION REACCIONA PRESION ATMOSFERICA A PRESION MAYOR A LA ATMOSFERICANO AFECTA CAVITACION AFECTA CAVITACIONTURBINA EJE HORIZONTAL, PELTON TURBINA EJE VERTICAL, FRANCIS O KAPLANDIFUSOR NO OBLIGATORIO TIENE DIFUSORADMISION PARCIAL ADMISION TOTALCHORRO SALE A PRESION ATM Y ALTA VELOCIDAD, VENA CONTRACTA

FLUJO DE AGUA A PRESION ALTA VEL MENOR

FLUJO DE AGUA TANGENCIAL O RADIAL FLUJO AGUA CENTRIFUGO O CENTRIPETA

4. RELACIONE ALTURAS CON DISTINTOS TIPOS DE TURBINA

TIPO TURBINA ALTURA (H) (M)PELTON MAYOR A 300-1000 MFRANCIS ENTRE 25 Y 300 MKAPLAN MENOR A 25

5. MENCIONE Y DESCRIBA LOS MUROS DE PRESAS Y EN QUE CONDICIONES SE UTILIZAN.

TIPO DE MUROS DE PRESAS CONDICIONESSUELO MATERIAL DEL TERRENO

TRABAJA POR GRAVEDADMAYOR AREA BASALEN SUELO MALO POR SU CAPACIDAD DE DEFORMACION

HORMIGON MATERIA HORMIGON ARMADOTRABAJA A COPRESIONMENOR AREA BASALESTRUCTURA RIGIDA, NO PERMITE DEFORMACIONESSUELO BUENO ROCA

6. DIBUJE LAS LÍNEAS DE ENERGÍA Y PIEZOMETRICA PARA UN EMBALSE CON TURBINA DE ACCIÓN Y CON TURBINA DE REACCIÓN.ACCION

REACCION

7. COMPARE UNA CENTRAL DE PASO Y UNA EMBALSE EN UNA TABLA MENCIONANDO LAS PARTES DE CADA UNA.

PASO EMBALSEAZUDCANAL DE DERIVACIONCHIMENEAESTANQUE CANJETUBERIA FORZADAVALVULA REGULACIONTOBERATURBINAGENERADORCASA DE MAQUINASTRANSFORMADOR

PRESAENTRADA AGUA REGILLADESARENADORTUEBRIAGENERADORTRANFORMADORCANAL DE PASADA DE AGUA

8. EN BASE A LA ECUACIÓN DE POTENCIA, REALICE UN GRAFICO QUE EN LA ORDENADA TENGA ALTURA, EN LA ABSCISA CAUDAL Y AL MENOS TRES SERIES DE DATOS CON LA VARIABLE POTENCIA (TRES LINEAS DISTINTAS).

9. HAGA UNA TABLA COMPARATIVA ENTRE LAS TURBINAS FRANCIS, PELTON Y KAPLAN.

PELTON FRANCIS KAPLANMAS ROBUSAMAS PESOGRAN SALTOPRESION SUMERGIDACAUDAL BAJOINFRAESTRUCTURA MAS SENCILLAMENOR RENDIMIENTO MAXREGULACION P Y V MAS FACIL

MENOS ROBUSTAMENOS PESOMEDIANO SALTOP ATMOSFERICACAUDAL MEDIOINF MENOS SENCILLAMAYOR RENDIMIENTOMAS DIFICIL REGULACION P Y V

MENOS ROBUSTAMENOS PESOPEQUEÑO SALTOP ATMCAUDAL GRANDEMENOS SENCILLAMAYOR RENDIMIENTOMAS DIFICIL REG P Y V

10. MENCIONE LOS MUROS DE PRESAS Y EXPLIQUE EN QUE CONDICIONES SE UTILIZAN.11. DIBUJE LAS LÍNEAS DE ENERGÍA Y PIEZOMETRICA PARA UN EMBALSE CON TURBINA DE ACCIÓN Y CON TURBINA DE

REACCIÓN.

PARTE 2 NOMBRE:_________________________________________Ejercicio 1. Una turbina desarrolla 150 kW girando a 95 rpm bajo una carga de 5.5 m. a. ¿ Que potencia desarrollaría bajo una carga de 12 m, suponiendo el mismo caudal?. b. ¿A que velocidad giraría la turbina?

Ejercicio 2. Se dispone de un gasto de 1,5 m3/s, constante para una central equipada con una turbina Pelton. El desnivel entre la superficie del agua en el embalse y el eje de la boquilla h = 250 m., la longitud de la tubería forzada es de L = 1100 m., con f = 0.039 (dado el material).Si además se conoce el coeficiente de velocidad Cv = 0.98 y la eficiencia de la turbina ф = 0.45 y β = 9º. Debido a la fricción mecánica roce del aire, la eficiencia hidráulica de la turbina debe disminuir en 9% para obtener su eficiencia mecánica. El generador eléctrico tiene N = 470 rpm. Determine:

A.- El diámetro de la tubería forzada para obtener máxima eficiencia en la conducción:

B.- Determine el diámetro de la boquilla:

C.- Diámetro de la turbina Pelton:

D.- Verifique la relaciónDtur/d, ¿está dentro del rango que se establece?

E.- Eficiencia hidráulica de la turbina Pelton:

G.- la potencia:

PAUTA 1Potencia desarrollada P = Q*He 107 kW = Q 7,62 m

Cambiando de 7,62 a 10.97107/7,62 * 10.97 kW = gQ 7,62/7,62 *10.97 m107/7,62 * 10.97 kW = gQ *10.97 m154 kW = Q *10.97 m154 kW = P

Pot (watt) = 103 (kg/m3 )* 9,81 (m/s2)* H (m) * Q (m3/s)

N s=ne√N

h54

Ns: Velocidad Especifica;

ne : r.p.m de la turbina.

N: hp en el eje de la turbina; potencia

h: Desnivel del salto; Altura de caída

Ns = 100 * 1070.5 / (7,62(5/4))NS = 81,7 rpm81,7 = ne * 1540.5 / (10.97(5/4))ne = 131 rpm

1.- Establezca la o las diferencias entre una central de pasada y otra con embalse de regulación interanual (NO DEFINA), respecto de:

a) El caudal de equipamiento de la central.b) La magnitud de la potencia eléctrica producida por la central.c) El costo de inversión de las obras.d) La característica de la generación en términos del diagrama de cargas

Potencia Vs Tiempo.e) El tipo de turbina.

3.- Si en un proyecto (aún no construido) se aprecia que habrá cavitación a la salida de la turbina Francis ya que la presión alcanza la presión de vapor del agua, ¿qué medidas recomendaría para evitar la cavitación? Fundamente su respuesta. Responda en forma breve pero concisa.

4.- En un aprovechamiento hidroeléctrico:

Salto bruto: Hb = 420 m; Caudal: Q = 6 m3/seg; Longitud de tuberías: L = 180 m; golpe de ariete

máx: H = 126 m; adm tubería = 2000 Kg/cm2;

Cv = 0.97; f = 0,037; = 0,47. Potencia producida por la central P = 17140 CV. Calcule:

a) Diámetro de tuberías; tobera(s) y turbina.b) Espesor de la tuberíac) Eficiencia el grupo turbina – generador.

RESPONDA

1. A nivel mundial. Que tipo de energía es la que genera la mayor oferta.R: FOSIL.

2. En que parte del mundo se genera el mayor porcentaje de electricidad generada con recursos hidráulicos.R: ASIA

3. Lugar del planeta donde existe la mayor demanda de electricidad percapita.R: NORTEAMERICA

4. Nombre una de las dos energías de mayor eficiencia en la generación eléctrica.R: GEOTERMICA O HIDROELECTRICA

5. Cual es el combustible que tiene la mayor participación en la generación eléctrica mundial?R: CARBON

6. Nombre las dos energías de mayor capacidad instalada en chile.R: Hidraulica y gas natural

7. Cual es el sector productivo en chile que tiene un mayor consumo energéticoR: Mineria e industria

8. En Chile la ERNC de mayor consumo es (no se toma la Hidroelectrica):R: Biomasa

9. En Chile los proyectos en construcción, ¿de que tipo de energía es el mayor porcentaje.?R: Termicos carbón y diésel.

10.Que región tiene la mayor capacidad instalable11.Mencione ventajas de las centrales hidroeléctricas12.Mencione alteraciones que provocan los embalses13.Describa la diferencia entre altura neta y altura efectiva.14.En general si se tiene un salto de 300 m ¿Qué tipo de turbina se utiliza?15.En general si se tiene un salto de 10 m ¿Qué tipo de turbina se utiliza?16.¿Qué es una central a pelo de agua?17.Defina una central de pasada de baja presión.18.Defina canal de fuga19.Defina turbina de acción.20.Explique en que consiste la cavitación.

HIDRÁULICA APLICADA. PRUEBA Nº2/4 (85%/3). PARTE 2

En un aprovechamiento hidroeléctrico de 3 turbinas tipo Pelton cada una con su propia tubería se tiene un salto bruto: Hb = 200 m; Caudal total disponible en el canal: Q = 9 m3/s que alimenta a las 3 tuberías; Longitud de cada tubería: L = 250 m; Cv = 0.98; f = 0,04; = 0,48. Potencia total producida por la central P = 30.000 CV. Ns=350.

Determine:

d) Diámetro de cada tuberíae) Diámetro de 1 tobera por tuberíaf) Diámetro de la turbina.g) Eficiencia el grupo turbina – generadorh) Diseñe un canal rectangular, n=0,012, el canal baja de la cota 90,5 a la cota 80 tiene una

longitud de 3,5 km. Ancho de base 4 m que pueda trasladar el caudal a la cámara de carga.