proyecto de mejoras en turbina a gas construida en el laboratorio de

TERMOTECNIA 1 - INGENIERIA MECANICA
AÑO: 2.011
SEMESTRE: 7º
PROFESOR RESPONSABLE: Ing Primo Cano C
PROYECTO DE MEJORAS EN TURBINA A GAS CONSTRUIDA
EN EL LABORATORIO DE TERMOTECNIA
1) OBJETIVO: El objetivo del presente trabajo es la introducción de
mejoras a la turbina a gas construída por los alumnos de la cátedra en
años anteriores. Si bien la turbina está funcionando, es necesario
adicionar una fuente de 12 V. CC para el accionamiento directo del
motor que mueve la bomba de lubricación (actualmente se necesita
además de 220 Volts, una batería de 12 V.). Además de esto se
necesita conectar el tubo de retorno de kerosene al tanque de
combustible, también soportar el soplador de arranque permitiendo que
una vez que la turbina arranque, permita el ingreso de aire por otra vía
dando mayor seguridad a la instalación (actualmente el arranque con el
soplador es manual y la turbina girando a muy alta velocidad es
peligrosa para los dedos). También sería conveniente instalar en la
admisión, un tubo pitot para medir el caudal de aire que ingresa al
compresor y la preparación de una guía de uso donde se detalle toda las
partes de la maquina, procedimientos de arranque, precauciones, etc.
2) MATERIALES DISPONIBLES:
a. Micro turbina a gas construida por con los alumnos en años
anteriores compuesta de: turbo compresor, cámara de
combustión, quemador, sistema de encendido, sistema de
lubricación a 12 V, medidor de temperatura de gases de escape
con parada automática por alta temperatura, tanque de kerosene
y sistema de inyección de combustible
b. Soplador de aire para el arranque, de 220 V.
c. 2 picos adicionales de pulverización de diferente tamaño
Camara de
combustion
Compresor de
aire
Deposito de
lubricante y
bomba
Tablero de
control
Tanque de
kerosene
Entrada lubricante
Turbina de
gases
Salida lubricante
Escape de
gases
3) ACTIVIDADES
a. Comprobación de consumo de corriente máximo de la bomba de
lubricación de 12 Volts.(es una bomba de engranajes sumergida
en el aceite)
b. Fabricación o adaptación de una fuente 220 V AC a 12 V DC,
para el accionamiento de la bomba de lubricación, esta bomba
debería accionarse conjuntamente con la bomba del sistema de
inyección de kerosene. Adaptaciones posibles serían; UPS vieja
para aprovechar el transformador y el circuito de carga de las
baterías, solo faltaría verificar capacidad máxima de corriente, tal
vez sea necesario el cambio de los diodos rectificadores. Otra
alternativa podría ser un pequeño cargador de baterías con
corriente adecuada.
c. Instalación de soplador de arranque en forma fija de por medio de
un tubo en forma de Y con algún tipo de válvula tipo clapeta que
permita presurizar para el arranque pero permitir el ingreso de
aire cuando la turbina ya esté en régimen.
Válvula de retención.
Soplador usado para el
arranque
Entrada de aire en
funcionamiento
d. Desmontaje del tanque de combustible, instalación de manguito
en parte superior de forma a conectar la manguera de retorno de
combustible que actualmente se debe reponer por la tapa. Se
podría si es necesario cambiar la manguera por una mas fina o
más flexible ya que no se tiene presión en esta rama.
e. Fabricación de un pequeño tubo de pitot con manómetro
diferencial, para medir en forma aproximada el caudal de aire que
ingresa al compresor.
f. Verificación de la programación del medidor de temperatura a la
salida de la turbina, para que produzca la parada de la turbina si
la temperatura alcanza los 700 ºC
g. Redacción de una guía de uso de la turbina donde además de los
procedimientos para el arranque y la parada, conste un detalle de
todas las partes, con las especificaciones de los componentes de
los cuales se disponga datos.
4) DETALLES DEL TRABAJO:
4.1 Fuente para bomba de aceite: para medir el consumo de corriente
máximo actual buscar una batería de 12 V de automóvil y conectar los cables
del motor, verificar que la polaridad sea correcta verificando alguna marca en el
extremo de los cables o en caso contrario conectar y verificar si el manómetro
de presión de aceite indica presión (debe marcar unos 5 a 10 psig) si es así,
esa es la polaridad correcta. Si la conexión es errónea no subirá la presión en
el manómetro. Marcar el cable correspondiente al positivo e interponer en el
mismo un amperímetro para corriente contínua con fondo de escala de por lo
menos 10 Amp. Conectar y anotar el máximo valor de corriente. La fuente a ser
colocada debe suplir como mínimo este valor de corriente. Por ej. Si se mide
unos 4 Amp, la fuente debería suministrar 5 Amp por seguridad.
Solicitar ayuda a compañeros de electromecánica si es necesario (en la sgte.
pagina se pueden encontrar esquemas sencillos para armar circuitos de
fuentes desde 5 a 20 Amp. http://www.plaquetodo.com/plaquetodo/index.htm,
ver circuitos modelos 155 y 196. También analizar UPS usadas o pequeños
cargadores de batería.
4.2 Soplador de arranque: se propone utilizar un ramal de PVC usado en
desagues, para la alimentación de aire para el arranque por uno de las
entradas y para la alimentación del aire en funcionamiento por la otra.
Entrada de aire en
funcionamiento
Conexión al soplador
de arranque
En la entrada de aire en funcionamiento se debe colocar algún tipo de válvula
(tipo clapeta) que impida la salida de aire cuando funciona el soplador. La
válvula debe generar la menor perdida de carga posible en funcionamiento
normal.- El soplador deberá ser soportado con alguna planchuela si no queda
suficientemente firme por la conexión del tubo de salida.4.3 Medición de caudal de aire de entrada: Ver libros de Hidráulica (Claudio
Mataix – Maquinas hidraúlicas por ej, para construir este pequeño tubo de pitot
que deberá instalarse en la entrada del compresor, puede ser en ramal Y de
PVC.
5) LISTA APROX DE MATERIALES NECESARIOS
5.1 Fuente de 12 V. para bomba de aceite, corriente aproximada de 5 Amp. (
a verificar), en base a UPS usada para aprovechar el transformador y parte del
circuito, o cargador de baterías pequeño. (Casas de electrónica tipo ORE,
Mundi Electronic, Profield (cargador))
5.2 Tuberías para conexión del soplador: Ramal simple serie R de PVC de
50 ó 75 mm ( a verificar) (ver en: Corporacion Mercantil, Onsa,). Además será
necesario un trozo de unos 20 cm de goma flexible y abrazaderas para las
conexiones al compresor y el soplador.5.3 Tubo pitot: fabricado de un trozo de caño de cobre o metálico de pequeña
sección (3 a 4 mm de diámetro) más unos 30 cm de manguera transparente
para conectar con el tubo metálico y así formar un manómetro diferencial
(Provindus, Casa de las Mangueras, Rufino, Autofreno 2.005)
5.4 Masilla poxilina o similar
6) OBTENCIÓN DE MATERIALES FALTANTES y COSTO APROX: una
vez definido las especificaciones de todos los compontes, se gestionará
la adquisición de los materiales faltantes a través del Departamento de
Mecánica a cargo del Ing Carlos Oses.. Se estima un costo total
aproximado en materiales de Gs: 900.000
7) PLAZOS DE EJECUCION:
a.
b.
c.
d.
e.
Verificaciones de consumo de corriente:
Fabricación o adaptación de fuente 12 V:
Instalación de soplador y válvula:
Fabricación e instalación de tubo pitot:
Conexión de retorno combustible:
12/08/2011
16/09/2011
16/09/2011
16/09/2011
02/09/2011
f. Verificación de programación de controlador temp y preparación
de la guía de uso:
16/09/2011
g. Pruebas finales:
24/09/2011
8) EVALUACION: El puntaje asignado por este proyecto será de
……puntos y se tendrá en cuenta: puntualidad en la entrega, contenido
y presentación.
9) PRESENTACION DE TRABAJOS: Cada grupo presentará un informe
impreso del trabajo realizado donde se deberá asentar cálculos
realizados, fotografías, etc.-.