IMF-UNMSM TURBOMÁQUINAS (Examen final) SEM. 2021-1 Fecha: 05-09-2021 Apellidos y nombres Código 1. Alva Huamancayo Jesus Fernando 2. Alvarez Escalante Ricardo Andre 15130213 17130150 Duración: 90 min Importante: * La duplicidad de soluciones implica la anulación de todo el examen. * Sólo se calificarán los exámenes subidos a la plataforma virtual en el plazo establecido. * Coloque los apellidos y nombres de los integrantes en cada hoja de resolución que presente. De no hacerlo, no será validado ni calificado. (5 puntos) 1. Las características geométricas y funcionales de una turbina Francis son las siguientes: diámetro a la entrada del rodete, 750 mm; diámetro a la salida 520 mm; anchura a la entrada del rodete, 145 mm; ángulo del flujo a la entrada del rodete, 25°; ángulo de los álabes del rodete a su entrada, 100°; coeficiente de obstrucción producida por los álabes, tanto a la entrada como a la salida, 0,9; altura del tubo difusor 6 m; velocidad de giro de la máquina, 500 rpm; altitud del punto donde está ubicada la turbina, 300 msnm. Temperatura del agua 18 °C. Rendimientos hidráulico y volumétrico, 0,88 y 1 respectivamente. Se pide: a) Los triángulos de velocidades de entrada y salida del rodete, considerando máxima eficiencia. b) Analice si esta turbina estará afectada por la cavitación empleando el criterio de Thoma (utilice las tablas de Kratochvil y Thoma). Si es así, indique las acciones a tomar para evitarlo. (6 puntos) 2. Una turbina Kaplan da una potencia de 7 650 CV cuando trabaja con un salto neto de 48 m y un caudal de 13 m3/s. Sabiendo que está acoplada directamente a un alternador de 50Hz y que su velocidad específica no debe exceder de 330 m CV: a) Realice un proceso de selección para determinar la velocidad de giro de la turbina, tal que esta velocidad sea ajustada a sincronismo. Ayuda: Utilice y complete la siguiente tabla: F= 50 Hz Pares de polos 2 n (rpm) n´s (mCV) Tipo de turbinas (tablas) 3 4 … Restricciones b) Halle el diámetro de salida del rodete sabiendo que: la velocidad meridional de entrada tiene un valor de 11,18 m/s y permanece constante en todo el rodete; que el diámetro externo del rodete es 0,86 m; que el ancho de los álabes es constante; la eficiencia hidráulica es 88%; y, que se consideran despreciables las pérdidas volumétricas y mecánicas. c) Los triángulos de velocidades de entrada y salida del rodete. (5 puntos) 3. Una turbina Francis desarrolla en el punto nominal una potencia real de 5 000 KW, funcionando en un salto neto de 110 m, siendo su rendimiento global del 85%. Datos: Velocidad de arrastre a la entrada del rodete = 30,1 m/s; anchura del rodete a la entrada = 1/5 del diámetro a la entrada; velocidad de gasto en el rodete constante = 7 m/s. Se asimilará la salida a un círculo. Rendimiento: volumétrico = 0,98; orgánico = 0,98. Coeficiente de obstrucción a la entrada y salida 0,92. Diferencia de cotas piezométricas entre la entrada y salida del rodete = 92 m. Determine: a) El caudal turbinado o útil, la velocidad de giro y el diámetro exterior del rodete b) El diagrama de velocidades a la entrada y a la salida del rodete. c) Pérdidas hidráulicas en el rodete y en la turbina en la turbina d) Si se deseara realizar ensayos de dicha turbina en modelo reducido a escala geométrica 1/5, interesa saber con qué caudal total deberá realizarse el ensayo y a qué velocidad de giro. Se dispone una bomba para formar el salto neto cuya potencia interna no supera los 55 kW. Se utilizará agua en el ensayo y se desea que la velocidad sea de sincronismo (f=50 HZ). No se tendrán en cuenta las pérdidas que puedan existir en la instalación de bombeo. (4 puntos) 4. Una central hidroeléctrica tiene la siguiente información: H = 250 m; Q = 12 m3/s; n= 600 rpm; = 0.88. Determine el número y tipo de turbinas que utiliza esta central.
