CARRERA PROFESIONAL DE
INFORME: 6 DETERMINACIÓN DETERMINACIÓ N DE LAS CURVAS CURV AS HIDRÁULICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA KAPLAN CURSO
: TURBO MAQUINAS APLICADA
DOCENTE: PAZ PA Z PURISACA P URISACA
CICLO
: VII
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
2012 I.
OBJETIVOS
•
Conocer los principios de operación de las turbinas Kaplan.
•
Determinar las curvas de funcionamiento de la turbina Kaplan para diferentes caudales.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
2
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
II.
UNTECS
MARCO TEÓRICO:
TURBINAS KAPLAN Las turbinas tipo Kaplan fueron diseñadas por el Dr. técnico Víctor Kaplan (18!"1#$%& en el principio del si'lo ). * diferencia de los otros tipos de turbinas se puede a+ustar ambas alabas (los del rotor , los alabas de 'uía& para adaptar la turbina a diferentes niveles del caudal. Los e+es son de orientación -oriontal ó vertical. /e usa este tipo de turbina en plantas de presión ba+a , mediana.
Utilizai!" #a$a: •
altura de caída "!) 0etros
•
caudal )"1.))) m23s
•
potencia 4)"18).))) K5.
FI%URA &: 6urbina Kaplan
La
6urbina Kaplan es una turbina de -élice con 7labes a+ustables de forma ue la incidencia del a'ua en el borde de ataue del 7labe pueda producirse en las condiciones de m79ima acción cualesuiera ue sean los reuisitos de caudal o de car'a. :sta turbina debe su nombre al in'eniero Víctor Kaplan (18!"1#$%& uien concibió la idea LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
3
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
corre'ir el paso de los 7labes autom7ticamente con las variaciones de la potencia.
PARTES DE UNA TURBINA KAPLAN. Los ór'anos principales de una turbina Kaplan son; •
La c7mara de alimentación o caracol el distribuidor el rodete móvil , el tubo de desfo'ue ,a ue
es
también
turbina
de
reacción. •
La c7mara de alimentación suele ser de concreto en muc-os casos
debido
a
la
'ran
capacidad de 'asto ue admite la turbina Kaplan. La sección toroidal puede ser circular o rectan'ular. •
:l rotor de la turbina de forma de -élice est7 constituido por un robusto cubo cu,o di7metro es el orden del %)< al 4)< del di7metro total al e9tremo de los 7labes en el cual van empotrados los 7labes encar'ados de efectuar la transferencia de ener'ía del a'ua al e+e de la unidad.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
4
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA •
UNTECS
C7mara espiral. 0et7lica o de -ormi'ón de secciones apropiadas.
•
•
Distribuidor. 6ubo de aspiración.
•
:+e.
•
:uipo de sellado del e+e de turbina.
•
Co+inete 'uía de turbina.
•
Co+inete de empu+e.
P$'t(i'"()
a$at($*)tia)
+(
t,$-i"a) Ka#la". •
=osición incorrecta palas rodete.
•
>loueo de disponibilidad.
•
Disparo.
•
>a+o nivel aceite deposito actuador palas distribuidor.
•
>loueo de disponibilidad.
•
*larma o disparo (depende de instalaciones&
•
>a+o nivel aceite depósito actuador palas rodete.
•
>loueo de disponibilidad.
•
*larma o disparo (depende de instalaciones&.
•
?alta con+u'ación actuación palas distribuidor , rodete.
•
>loueo de disponibilidad.
•
Disparo.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
5
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
III.
UNTECS
MATERIALES:
&. TURBINA KAPLAN FME / 0EDIBON1
. FME 22 BANCO HIDRÁULICO
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
6
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
3. TACÓMETRO
IV.
UNTECS
DI%ITAL
PROCEDIMIENTO E4PERIMENTAL;
&. /acamos el euipo , los materiales necesarios para el laboratorio.
. Colocamos la turbina a la salida de la bomba del banco -idr7ulico.
3. /ituamos el tacómetro óptico en la parte superior de la turbina. 5. :ncendemos las m7uinas. . *+ustamos la v7lvula de control. 6. *notamos los datos de @=0 velocidad de Au+o , la presión de entrada. . 6omamos las diferentes mediciones de tiempo , fuera. 8. Cada toma de datos la realiaremos cada bar de presión empeando desde los 1. -asta los %. bares medidos en la entrada de la turbina.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
7
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
V.
UNTECS
DATOS TOMADOS DURANTE EL LABORATORIO:
N7
P ("t$a+ a
P
HMT
8V
T0TIEMPO1
93;)<
=&
=
RPM
& 3 5
1. . $. %.
$4 $ 14 4
18.% ).% %.4 $).!
) ) ) )
%.% $8 4) !
1#.$8 1.1# %.)% !.$
) 1 1.4
).4 ).! ).8 1.%
48% $8.8 111% 1$$8
VI.
FORMULAS: @adio de la polea del freno; $)91)"$m ?uera totalB"1 B(rev3min&3!) =mB65 (atts& =5BE'FG (atts&
VII.
RESULTADOS
N7 & 3 5
F t'tal
T #a$
=
P(a"ia
P>
"
").4 ).4 ). ).!
").)14 ).)14 ).)1 ).)18
!1.14 .$! 11!.!4 1%).11
).# 1.1! .%4 .4
$.4 %. 4.8 .#
4.% 4%. 8%.8 !$.#
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
8
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
H ?) 9 $4 $) 4 F vs G
) 14 1) 4 ) 1#.$8
1.1#
%.)%
!.$
Del 'raHco podemos observar la relación directamente proporcional ue e9iste entre la altura o car'a neta , el caudal.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
9
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
" ?) 9 #).) 8).) ).) !).) 4).) %).) $).) ).) 1).) ).) 1#.$8
n vs G
1.1#
%.)%
!.$
La ma,or eHciencia en esta turbina se da cuando el caudal sea de %.)%m$3se'
P ?) 9 $.)) .4) .))
=m vs G
1.4) 1.)) ).4) ).)) 1#.$8
1.1#
%.)%
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
!.$
10
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
La potencia mec7nica varia conforme se incrementa el caudal en una relación directa.
VIII. ANE4OS
DATOS TÉCNICOS DE LAS MAQUINAS PROPORCIONADAS POR EL FABRICANTE EDIBON
TURBINA KAPLAN FME / 0EDIBON1 ESPECIFICACIONES: • • • • • • •
• •
0odelo funcional de la turbina Kaplan. @an'o de velocidad; )"1))) r.p.m. =otencia; 1) . IJmero de palas de la turbina; %. Di7metro de la turbina; 4 mm. IJmero de paletas de 'uía a+ustables del distribuidor; 8. @an'o del manómetro; )")) mm. de a'ua. /istema de frenado conectado a dinamómetros; 'ama de dinamómetros; )"1) I. *limentación de la c7mara. =ro,ecto de tubo.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
11
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA • • •
UNTECS
*coplamiento f7cil , r7pido del sistema inte'rado. :structura de aluminio anodiado. 6acómetro.
DIMENSIONES @ PESO: • •
Dimensiones; 4))9$4) 9 !)) mm. apro9. =eso; ) K'. apro9.
DESCRIPCIÓN: :sta unidad consiste en una miniatura de la turbina Kaplan. La entrada de a'ua Au+o es controlado por una v7lvula situada en el banco -idr7ulico (?0:))& o del sistema b7sico de alimentación -idr7ulica (?0:)) 3 >&. :st7 provisto de un distribuidor con paletas de 'uía a+ustables ue permite controlar el Au+o de a'ua en la turbina. /e -a frenado un sistema conectado a dos dinamómetros ue permite variar el car'ar suministrado a la turbina. La c7mara de alimentación o en espiral es provisto de una cubierta de amorti'uamiento , dos tubos para evitar ue el a'uase desborde su nombre indica ue es en forma de espiral , por esta raón por la ue se conoce como c7mara de caracol. racias a su diseño los el a'ua Au,e a una velocidad constante sin formar remolinos de esta manera no -a, pérdidas de car'a. 6ambién se proporcionan con un tubo de aspiración ue consiste en LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
12
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
una
conducción
ue se une a la turbina con el canal de salida , su ob+etivo es recuperarse en la ener'ía cinética m79ima del nivel del a'ua cuando se sale de la turbina. La presión de entrada de la turbina es midió con un manómetro de M situado en la entrada de la turbina. La velocidad de la turbina de e+e est7 determinada por un tacómetro.
PRACTICAS POSIBLES: •
•
Determinación de las características operativas de Kaplan 6urbina a diferentes velocidades.
•
?lu+o de c7lculo.
•
Determinación de las curvas de funcionamiento mec7nico.
•
Determinación de las curvas de funcionamiento -idr7ulico.
•
*n7lisis adimensional.
FME 22 BANCO HIDRÁULICO A ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES: •
:structura ino9idable. 6ornillos tuercas c-apas , otros elementos met7licos de acero
•
ino9idable. Dia'rama en panel frontal con similar distribución ue los
•
elementos en el euipo real. Cone9iones r7pidas para adaptación a la fuente -idr7ulica de
•
alimentación.
B DATOS TCNICOS: LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
13
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA •
UNTECS
>anco -idr7ulico móvil construido en poliéster reforado con Hbra de vidrio , montado sobre ruedas para moverlo con facilidad.
•
>omba centrífu'a )$ K $)"8) litros3min a )1"18m monof7sica )V.34)F ó 11)V.3!)F.
•
@odete de acero ino9idable.
•
Capacidad del depósito sumidero; 1!4 litros.
•
Canal peueño; 8 litros.
•
0edida de Au+o; depósito volumétrico calibrado de )" litros para caudales ba+os , de )"%) litros para caudales altos.
•
V7lvula de control para re'ular el caudal.
•
=robeta cilíndrica , 'raduada para las mediciones de caudales mu, ba+os.
•
Canal abierto cu,a parte superior tiene un peueño escalón , cu,a Hnalidad es la de soportar durante los ensa,os los diferentes módulos.
•
V7lvula de cierre en la base de tanue volumétrico para el vaciado de éste.
•
@apide , facilidad para intercambiar los distintos módulos.
•
Dimensiones; 11$) 9 $) 9 1))) mm. apro9.
=eso; ) K'.
apro9.
TACÓMETRO DI%ITAL •
0edición a distancia este tacómetro di'ital ofrece una lectura r7pida , precisa de las rpm , de velocidad en superHcie a través de la rotación de ob+etos sin necesidad de contacto.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
14
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
•
6acómetro di'ital (dto!$%&.
•
6acómetro di'ital mod.dto!$%.para ver las características clica sobre
la
ima'en.
Ca$at($*)tia): •
0ediciones de rpm se'uras , precisas.
•
Displa, lcd de 4 dí'itos visualia las rpm e9actas; de .4 a #####rpm.
•
/e almacenan autom7ticamente los Jltimos valores , los valores mínimas , m79imas.
•
0aletín de transporte incluido.
E)#(iai'"(): •
@esolución; ).)4<.
•
=recisión De .4 a ###.##rpm; ).1rpm.m7s de 1)))rpm; 1rpm. *limentación; 1 9 pila de #v (incl.&.
I4.
BIBLIO%RAFA
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
15
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA
UNTECS
"-ttp;33miut+.Hles.5ordpress.com3))#3)3turbinas" -idraulicasNcapN%Nturbinas"Oaplan.ppt "-ttp;33555.edibon.com3 "-ttp;33555.docentes.utonet.edu.bo3alvar'aso35p" content3uploads3*provec-amientosNFidraulicos " Claudio 0atai9 " 0ec7nica de Auidos , mauinas -idr7ulicas.
LABORATORIO DE TURBINAS KAPLAN
16
