Practica de Turbinas Hidraulicas

PRACTICA DE TURBINAS HIDRAULICAS
1.- Una turbina Francis de eje vertical tiene un diámetro exterior de ½ m, gira a 500
rpm, desarrolla una potencia de 250 CV y absorbe un caudal de 7 m3/s. Un manómetro
a la entrada de la turbina marca una presión de 30 m c.a. El rodete se encuentra 200
cm por encima del nivel de aguas abajo. Ve = 4 m/s. Calcular: la altura neta; el
rendimiento de la turbina.
2.- Una turbina Kaplan desarrolla una potencia de 10000 CV bajo un salto de 5 m;
u1  2 2 gHn y c1m  0.6 2 gHn . Relación del diámetro del cubo al diámetro exterior
del rodete; 0.45. Rendimiento mecánico, 90 %. Calcular: El diámetro exterior del
rodete; rpm ; el numero especifico de velocidades.
3.- El grado de reacción de una turbina es de 0.26, n=425 rpm el radio de salida es de
1.2 m y de la periferia de 2.1 m. La velocidad relativa de entrada es de 75 m/s a un
ángulo de álabe de 159º. La velocidad absoluta de salida es de 85 m/s. Si la
componente radial de la velocidad absoluta son iguales a la entrada y a la salida.
Determinar la velocidad relativa de salida y el ángulo del alabe en ese punto.
4.- Una turbina Kaplan está provista de un tubo de aspiración troncocónico vertical. El
diámetro de entrada del tubo de aspiración es de 600 mm y el de salida 900 mm La
altura del tubo de aspiración en vertical es de 6 m, de los cuales 1 m y ½ se encuentra
sumergido. La pérdida de carga en el tubo de aspiración es de 0.3 de la altura de
velocidad a la salida del tubo de aspiración. La velocidad a la salida del tubo de
aspiración es de 1.5 m/s . Calcular: La presión a la entrada del tubo de aspiración; la
energía total en el mismo punto; la energía total en el punto mas bajo del tubo de
aspiración; la potencia del agua a la entrada del tubo de aspiración ; la potencia del
agua a la salida del tubo de aspiración; rendimiento del tubo de aspiración.
5.- Los diámetros interior y exterior de una turbina de reacción son respectivamente
300 y 600 mm. El agua entra en la turbina formando un ángulo de 20º con la tangente
al circulo exterior y sale de la misma sin componente circunferencial. Si la velocidad
cm permanece constante e igual a 3 m/s y el rodete gira a 300 rpm. Calcular: Ángulos
de los alabes; Potencia interna de la turbina si el ancho del rodete a la entrada es de
15 cm. Despréciese el espesor de los alabes. Rendimiento volumétrico 0.98.
6.- Una turbina de reacción desarrolla una potencia de 250 CV (m =1) bajo una altura
neta de 30 m. Los ángulos de salida del distribuidor y del rodete son respectivamente
20º y 25º, el diámetro de entrada es 1.5 del de salida. La relación de área de salida del
rodete a la de salida de la corona directriz es 4/3 , la presión a la salida del rodete es
atmosférico; c2u =0. Suponiendo que la perdida de carga en el distribuidor es el 10 %
de la altura de velocidad a la salida del mismo y que la perdida de carga en los alabes
es el 20 % de la altura de velocidad relativa a la salida del rodete. Calcular: Área de
salida de la corona directriz; Altura de presión a la entrada del rodete; Caudal.
7.- Una turbina Kaplan con ns = 460, N =70000 kw, H =36 m y 200 m3/s de caudal
tiene un rotor de 5,7 m de diámetro, B=1,88 m, D0=6.15 m , dc=2.90 m , =60º ,
Calcular la velocidad tangencial para R =1.45 m , R =2.15 m , R =2.85 m. B) calcular el
ángulo de la velocidad relativa del agua con la dirección tangencial, para los tres
puntos indicados
8.-Una turbina Francis utiliza un caudal de 0,350 m3/s, con un altura neta de 56 m, el
diámetro de entrada al rodete es de 620 mm, el ancho en el mismo punto es de 50
mm, además el diámetro de salida del rodete es el 65% del diámetro de entrada. El
ángulo del alabe es de 95º a la entrada y 14º a la salida, las velocidades meridianas
son iguales, el rendimiento hidráulico es de 88% y el rendimiento total 81%. Calcular el
número de revoluciones de la turbina, la altura dinámica de la misma y el número
especifico de velocidades.
9.- Una turbina Francis está acoplada directamente a un alternador de 5 pares de polos. El
caudal es de 1 m3/seg. Los diámetros de entrada y salida de los alabes son 1 m y 0,45 m, y las
secciones de paso, entre alabes, de 0,14 m 2 y 0,09 m2 El ángulo 1= 10º, y 2= 45º. El
rendimiento manométrico de esta turbina es 0,78. Determinar: Los triángulos de velocidades La altura neta - El par motor y potencia de la turbina - El nº de revoluciones específico - El
caudal, altura neta, potencia y par motor, si se cambia el alternador por otro de 4 pares de
polos.
10.- Una turbina Francis está conectada en acoplamiento directo a un alternador de 11 pares
de polos. En su punto de funcionamiento se tiene: Hn = 45 m ; N = 3660 kW; = 89% ; mec=
98,4% ; vol = 1. Si se considera que el plano de comparación coincide con el nivel inferior del
agua, aguas abajo, la entrada en el rodete se encuentra a 2,1 m y la salida del mismo a 1,8 m.
El rodete tiene un diámetro D1 = 1,55 m. Las presiones a la entrada y salida del rodete son:
23,5 m.c.a. y (-2,5) m.c.a. respectivamente. El agua sale del rodete con 2= 90º, siendo
constante la velocidad del flujo en todo el rodete, c1m = c2m. Las velocidades a la entrada y
salida del tubo de aspiración son: c 2 = 6 m/seg y c3´= 1 m/seg, respectivamente. Pérdidas en la
tubería, despreciables. Determinar: Angulo 1 de los alabes del rodete a la entrada - Caudal y
diámetro de salida del tubo de aspiración - Nº específico de revoluciones - Pérdidas en el
rodete hr, y en el distribuidor hd - Pérdidas en el tubo de aspiración hs y hs´ - Altura del tubo de
aspiración; rendimiento.
Oruro, 29 de octubre de 2008
Ing. Alberto Garnica Salguero
DOCENTE MEC2252 – MEC2253