Centrales Eléctricas Exámen 2

CENTRALES ELECTRICAS I - SEGUNDO EXAMEN NOMBRE: Hernán Lucero Llaguento Código: 122044-C En el sistema ELECTROLIMA se ha previsto instalar la CH. Callahuanca utilizando las aguas turbinadas de CH. Huinco y Matucana (caudal 20.5 m3/s). El salto bruto a utilizar es de 436m; las aguas discurren a través de un túnel de 20 Km. de longitud (pérdidas de 0,3m/Km) y una(s) tubería(s) forzada(s) de 624m. de longitud (pérdidas totales totales de 3,2% de altura disponible en la tubería). Determinar. a) Características de la(s) tubería forzada. b) Característica(s) de las turbina(s). c) La potencia que entrega la CH. (sustente las pérdidas que asuma en las turbinas). Solución: Datos: Caudal: Q=20.5m3/s Salto Bruto: Hb=436m Longitud del Túnel: Lt= 20km=20 000m Perdidas: p= 0.3m/km Tubería Forzada: Lf= 624m Pérdidas Totales=3.2%

a) Características de la(s) tubería forzada 1.- Asumiendo Tr > T , es decir cierre lento, considerando a Tr > 3 seg. Por lo que reemplazando en el número de Allievi Ƿ<1 :

 ∆ = (∗)

624m Hallando Diámetro de la Tubería:

L

V

……….a

 =  0.0.085 =  0.0.08520.5 = .  = 4Q/π=4x20.5/ πx2.566=3.964m/s A Hallando V

V = g Tr Remplazando en “a”

9.81m/s2 3s

964 = . ∆ =  2x624x3. (9.81∗3)

2.- El espesor está dado por la siguiente formula:

 =   ∗ ∗ Donde P es la presión y está dada por la siguiente formula:

 = (Hn+ Hn

ΔH)*ɣ

Salto Neto Hn=hb-pt=436-3.2%(436)=422.048 m 168.096m 1000 kg/m3

ΔH  ɣ Hallando “P”

 = (422.048+168.096)1000 = 590144 N/ Hallando el espesor: P D K

590144 N/m2 2.566 m 10 000 000 kg/m2

 = ∗.  ∗    = . = . Hallando la celeridad:

= C

 D e

  1 +   

Velocidad del Sonido en el agua 1435 m/s 0.01 2.566 0.076m

 =   1435 2.566 = 1240.748 /  1 +0.01 0.076 Periodo de la onda:

2624  = 1.006   = 2 =  1212. 39 Por lo tanto, se cumple que Tr > T

B) Característica(s) de las turbina(s).

1.- Velocidad Mecánica a la que gira la maquina: P: Número de Polos = 18

 3600  = 3600 =  18  = 200 2.-Potencia: Se usara 1 unidad por lo que el caudal es 20.5 m 3/s

   10 20.5(422.048)   1 0  = 76 = 76  = 113 841.895  3.-Velocidad especifica (n S):

 = √ . 8 95  =  200√ 113 841. = 33.871  436 Se determinan dos opciones para la selección del tipo de turbina: OPCION 1) Turbina Pelton de una tobera (26
C) La potencia que entrega la CH. (sustente las pérdidas que asuma en las turbinas). La potencia de planta se hallará con la siguiente formula:

 = ;  Formula obtenida en el libro de Centrales Hidroeléctricas de José Dolores Juárez

g Hn Q n

10m/s2 422.048 20.5m/s2 Eficiencia del sistema: Incluye las eficiencias del equipo electromecánico Eficiencias Turbina 0.85 a 0.95 Reductor 080 a0.98 Transformador 0.9 a0.98

Genrador

0.98 a 0.99

Remplazando en la formula

 = 10422.04820.5(0.90.890.940.985) = 64167.084 