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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA, ELECTRICA, ELECTRONICA Y MINAS CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA ASIGNATURA: TURBO HIDRÁULICA II ALUMNO: QUISPE LLIHUAC CESAR JULIO CODIGO: 073208-B SEMESTRE : 2012-1 1 MINI CENTRAL DE CHINCHERO
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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA, ELECTRICA, ELECTRONICA Y MINAS
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA
ASIGNATURA: TURBO HIDRÁULICA II
ALUMNO: QUISPE LLIHUAC CESAR JULIO CODIGO: 073208-B SEMESTRE : 2012-1
CUSCO-PERU
2012
1
MINI CENTRAL DE CHINCHERO
PROYECTO DE UNA MINI CENTRAL
MINI CENTRAL DE CHINCHERO
CAPITULO I
1.generalidades. .......................................................................................................................... 5
1 ASPECTOS GENERALES........................................................................................................ 6
1.1 Ubicación Geográfica............................................................................................................. 6
1.2 Población................................................................................................................................ 7
1.3 Vías de Comunicación ........................................................................................................... 8
1.4 Clima ..................................................................................................................................... 9
1.5 Topografía y Tipo de Suelo.................................................................................................... 9
1.6 Hidrología e Hidrografía ..................................................................................................... 10
1.7 Geología y Geomorfología .................................................................................................. 11
1.8 objetivos del proyecto .......................................................................................................... 11
1.8.1.0bjetivos generales ..................................................................................................... 11
1.8.2 objetivos específicos................................................................................................... 11
CAPITULO II
2.Estudio de mercado ................................................................................................................ 12
2.1.definicion.............................................................................................................................. 12
2.2. producto principal................................................................................................................ 12
2.3. delimitación de áreas.......................................................................................................... 12
2.4.sala de maquinas............................................................................................................... 12
2.5.area de consumo................................................................................................................ 12
2
2.6.estudio del recurso hídrico.................................................................................................. 12
CAPITULO III
3.localizacion de la planta. ........................................................................................................ 14
3.1 altenativas de localización con relación a los recursos.. ..................................................... 14
3.2. zona del punto alto........................................................................................................... 14
3.3. zona del punto bajo.......................................................................................................... 14
3.4. definicion de la mejor alternativa para la localización.. .................................... ..................15
3.5.tamaño de la planta. . .......................................................................................................... 15
CAPITULO IV
4. ingenieria de proyecto. ....................................................................................................... . 16
4.1 proceso productivo............. ................................................................................................. 16
4.2.instalación de la planta.. ...................................................................................................... 16
4.3. captación de agua.................. ............................................................................................ 16
4.4. caudales medios-hidrología................................................................................................ 16
4.5. bocatoma........................................................................................................................... 16
4.6. canal de derivación ............................................................................................................ 17
4.7. puntos a considerar............................................................................................................ 17
4.7.1. caudal......................................................................................................................... 17
4.7.2. salto............................................................................................................................ 17
4.7.3. medio ambiente..................................................................................................... 17
3
CAPITULO V
5.criterios de selección de una turbina..... .............................................................................. 18
5.1-velocidad especifica.............. .................... ......................................................................... 18
5.2-intervalos de aplicación para una turbina... .......... .............................................................. 20
5.3-limites recomendados de velocidad especifica.. ................................................................. 21
5.4-rendimento Maximo de una turbina. .... ............................................................................... 22
CAPITULO VI
5-critérios a tomar en cuenta. .................................................................................................... 23
6.1-cálculos de potencia... ......................................................................................................... 23
6.2-calculo de Ns.......... ............................................................................................................. 24
6.3-selección de La turbina....... ................................................................................................ 24
6.4.caracteristicas de esquema de proyecto.. ........................................................................... 25
6.5 datos del proyecto resumido... ............................................................................................ 26
recomendaciones. ................................................................................................................ 27
conclusiones. ............................................................................................................................. 28
anexos....................................................................................................................................... 27
4
CAPITULO I
MINI CENTRAL DE CHINCHERO
1. GENERALIDADES.-
El presente proyecto ha sido elaborado con el propósito de incentivar la
actividad correspondiente, a la producción de la energía eléctrica, aprovechando la
hidrología de la zona en tal sentido conociendo la problemática energética en el
desarrollo de las actividades productivas de nuestro país a nivel de la pequeña
industria .
La obtención de la energía eléctrica constituye uno de los objetivos
primordiales ya que se cuenta con la problemática energética para lo cual se
promueve este proyecto con el fin de incentivar el mejoramiento de las condiciones de
servicio energético y pueden incluirse en forma mayoritaria dentro de los grupos
económicamente activos a un corto y mediano plazo se conviertan en sectores
productivos en uno de los pilares fundamentales del desarrollo económico del país.
Con el presente estudio se pretende perfeccionar los principales
conocimientos y factores técnicos, económicos y inclusión social, que concurren para
transformar energía hidráulica en energía eléctrica, mediante la tecnología mecánica
para mejorar los servicios eléctricos a nivel de los grupos poblacionales dedicados al
consumo de esta energía.
5
ASPECTOS GENERALES
1.- ASPECTOS GENERALES DEL DISTRITO DE CHINCHERO
1.1.- UBICACIÓN GEOGRÁFICA
Chinchero es la capital del distrito del mismo nombre, provincia de Urubamba,
departamento de Cusco. Está ubicada a 30 Km. de la ciudad de Cusco, geográficamente se
localiza a una altitud promedio de 3.762 msnm en la entrada al Valle Sagrado de los Incas y en
las faldas de cerro Antaqasa. Geográficamente se ubica en la. latitud 13º24’ 30” y longitud
72º03’ 15”
Es una zona de lagunas y con una formación relativamente plana que modela parte
de las pampas de Anta. El poblado es de origen incaico que recibe la custodia del nevado
Chicón y cuyo nombre se originaría en la voz quechua Sinchi, que significa “hombre valiente”.
Ecológicamente se encuentra en la región quechua y puna.
Limita por el norte con la comunidad de Yanacona, por el sur con la comunidad de
Ayllopongo; por el este con la comunidad campesina de Yanacona y por el oeste con el
distrito de Maras y Chacán (Anta).
6
1.2.- POBLACIÓN
La población del distrito de Chinchero es de 9.958 habitantes, distribuidos en 2.947
viviendas que se encuentran en cada uno de los centros poblados del distrito.
CUADRO DE VIVIENDAS DEL DISTRITO DE CHINCHERO
Nombre Area Viviendas
Chinchero Urbano 838
Pongobamba Rural 171
Umanes Rural 131
Valle de Chosica Rural 121
Huila Huila Rural 103
Huatata Rural 101
Ccorimarca Rural 96
Ccoricancha Rural 96
Cuper Alto Rural 93
Cuper Bajo Rural 93
Umasbamba Rural 86
Olones Rural 80
San Juan Bautista Rural 77
Muyuri Rural 74
San Jose Rural 72
Pucamarca Rural 71
Ccoccor Rural 65
Tangabamba Rural 61
Simataucca Rural 60
Ocutuan Rural 57
Chaqqelccocha Rural 49
Los Andenes Rural 47
Ayarmarca Rural 47
Charac Rural 45
Taucca Rural 43
Miraflores Rural 40
Huitapucyo Rural 28
Villa Mercedes Rural 27
Piuray Rural 25
Querapata Rural 22
Ichucancha Rural 16
San Isidro Rural 12
Total 2947
7
A su vez, a la fecha la localidad de Chinchero, capital del distrito del mismo
nombre, que representa la zona urbana del distrito, cuenta con una población
aproximada de 4.190 habitantes, 838 viviendas con una densidad poblacional de 5,0
personas/vivienda. La población ha sido calculada teniendo en cuenta la información
del Censo de 1993 y las Proyecciones del INEI al 2002 (1,2% anual promedio). En el
cuadro 2 se detalla la población de la localidad de Chinchero por sectores.
1.3.- VÍAS DE COMUNICACIÓN
El acceso a la localidad de Chinchero es sólo por vía terrestre, la comunicación al
distrito se realiza por la carretera asfaltada interprovincial Cusco Urubamba –
Quillabamba - Camisea; desde la ciudad del Cusco. Esta es una de las vías más
importantes de la ruta 101 correspondiente al circuito turístico del Valle Sagrado de los
Incas. La ciudad de Cusco está a 30 Km. de la localidad de Chinchero demandando el
viaje 30 minutos para lo cual hay que cruzar las localidades de Poroy y Cachimayo.
Existen servicios de transporte tipo coaster y otro de autos que parten desde la zona
del Puente Grau en la ciudad del Cusco.
El acceso de vías de comunicación a sus comunidades aledaños es por vía
terrestre a través de carreteras que se anexan ala pista principal del distrito de
Chinchero.
El ferrocarril a Machupichu pasa distante del centro poblado pero por la misma
meseta de Anta, a la cual se encuentra integrada geográficamente.
Cabe destacar que los días martes y jueves se desarrollan ferias artesanales y que los
domingos conjuntamente con la feria artesanal se desarrolla una feria regional de
productos.
En estos días se nota una mayor afluencia de transporte turístico
En la zona urbana del distrito de Chinchero existe teléfono fijo domiciliario y público de
Telefónica del Perú y también existe acceso a la telefonía móvil.
8
1.4.- CLIMA
Las localidades rurales del distrito de Chinchero cuentan con un clima típico de
sierra, cálido durante el día y frígido durante el atardecer y la noche. Su temperatura
media anual es de 5ºC, las temperaturas más altas se dan en los meses de diciembre y
marzo, mientras que las más frías se manifiestan en los meses de junio y julio con
temperaturas menores a 0ºC. Estas diferencias extremas de temperatura contrastan
con el inmediato valle de Urubamba, el cual es más templado
Existen dos épocas bien diferenciadas, la época de lluvias que se presenta entre los
meses de octubre a abril, y la época de secas entre los meses de mayo a setiembre.
En este último período son muy frecuentes las heladas, sobre todo en los meses de
junio a agosto. Sin embargo las precipitaciones pluviales varían de manera
considerable en relación a las estaciones.
1.5.- TOPOGRAFÍA Y TIPO DE SUELO
La topografía del distrito de Chinchero es accidentada, en los localidades que se
encuentran hacia el lado este y norte es variada denotándose desniveles ligeros y
pronunciados, mientras que en la localidades que se encuentran hacia el lado oeste y
sur, la topografía es ligeramente plana con pendientes moderadas, característico de
formación de meseta y lomas. Las tierras ocupadas por las localidades rurales y sus
áreas adyacentes, están conformados por tierras residuales de formación aluvial, y se
localizan dentro de la zona denominada bosque húmedo montañoso, propia de los
valles inter-andinos. Se desarrolla entre las cotas 3.699 y 3 808 msnm, con una
pendiente que en general puede considerarse como pronunciada.
La calidad del suelo de las localidades rurales del distrito de Chinchero es
relativamente heterogénea y de características agrícolas (tierra de chacra), arcillosa
compacta con presencia de piedras de diferentes diámetros. Cerca de la laguna de
Piuray se encuentran suelos aluviales arcillosos. Al oeste de la laguna, en
Pongobamba y en los sectores de Piuray y Willa Willa de la comunidad de Ayllupongo,
los suelos predominantes son limosos. En una angosta extensión de la comunidad
9
Yanacona, la tierra se encuentra recubierta de carbonato de calcio, lo que hace que
estas tierras no sean apropiadas para la agricultura. Sin embargo, en las
laderas de la Cooperativa Agraria de Productores Waypo, se encuentran suelos
profundos de buena calidad.
Desde el punto de vista de construcción de letrinas, se encuentran suelos duros y
excavables; estables e inestables, así como secos y con napa freática alta. En el caso
de los suelos duros deberán ejecutarse letrinas elevadas, en los suelos excarvables-
inestables, se hace necesario el revestimiento de los pozos y la construcción de
brocales en la boca del hoyo para evitar el colapso del mismo y en suelos con napa
freática alta se debe proceder de la misma manera que para suelos duros.
1.6.- HIDROLOGÍA E HIDROGRAFÍA
En el distrito de Chinchero se encuentra la hoya hidrográfica de la laguna de
Piuray, principal fuente de agua de consumo humano para la ciudad del Cusco, la que
se encuentra a una altitud de 3.750 msnm. El área de influencia abarca varias
localidades rurales del distrito, desde las inmediaciones de Occotuan, Cuper hasta la
Pampa de Huila Huila y Pongobamba. La laguna de Piuray tiene una longitud de 1.678
m, un ancho de 1.134 m y una profundidad de 36 m. y posee mayor volumen de agua
que la laguna de Waypo.
En la quebrada de Chinkana Huaypo, y sus alrededores se encuentran andenerías
que atraviesan transversalmente el riachuelo denominado Parq’o, el mismo que
discurre desde la parte alta del cerro Antaqasa, para luego confluir con otros riachuelos
de la zona y así formar el río Urquillos.
Tomando en cuenta como criterio base, las líneas divisorias de aguas, se pueden
distinguir en Chinchero tres sub zonas: la cuenca de Piuray que converge en la laguna
del mismo nombre; la cuenca de Waypo que posee una laguna del mismo nombre pero
de menor capacidad que el Piuray, y que es una meseta con pendientes poco
pronunciadas, y la cuenca del Cachimayo que desagua hacia el río del mismo
nombre.
10
La llanura por el lado oriental, es decir, junto al cerro de Chinchero, la laguna Piuray
y Umasbamba, quedan bordeados por cerros de considerable altura, como el Saucera
(4.337 – 4.438 m).
1.7.-GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA
Chinchero desde el punto de vista geológico, se encuentra comprendido dentro de
la formación geológica de Yuncaypata, en la que se halla también el Parque
Arqueológico de Saqsaywamán. Esta formación fue estudiada por Herbert Gregory en
1916 y por Carlos Kalafatovich en 1953. Los terrenos donde se encuentran las
edificaciones Inca son suelos contiguos, conformados básicamente por tierras
residuales de formación aluviónica.
1.8.-OBJETIVOS DEL PROYECTO.
1.8.1.- OBJETIVOS GENERALES.
contribuir en la obtención de energía eléctrica
1.8.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
incrementar el nivel de producción de energía eléctrica
permitir el aprovechamiento de los recursos existentes
disminuir las perdidas mecánica i de transporte de fluido de trabajo.
11
CAPITULO II
2.- ESTUDIO DE MERCADO.-
2.1.- DEFINICIÓN
La forma de obtención de energía eléctrica se realiza aprovechando la caída de
agua a diferentes niveles para lo cual se requiere de turbinas para la transformación de
energía hidráulica en energía eléctrica mediante sistemas mecánicos.
2.2. PRODUCTOS PRINCIPALES.
Producción de energía eléctrica específicamente utilizando el recurso hídrico.
2.3. DELIMITACIÓN DE ÁREAS
Contiene básicamente dos áreas las cuales son
2.4. SALA DE MAQUINAS.
La sala de maquinas es donde se encuentra instalada la parte mecánica i la parte
eléctrica de la planta de producción la cual es de sumo importancia que mayormente se
encuentra a las orillas del rio.
2.5. ÁREA DE CONSUMO
La energía obtenida mediante el proceso se consumirá de la siguiente manera un
pequeño porcentaje se consumirá en la planta mientras el resto se puede vender o
conectar a la red nacional de energía eléctrica.
2.6. ESTUDIO DE RECURSO HÍDRICO
En el distrito de Chinchero se encuentra la hoya hidrográfica de la laguna de
Piuray, principal fuente de agua de consumo humano para la ciudad del Cusco, la que
se encuentra a una altitud de 3.750 msnm. El área de influencia abarca varias
localidades rurales del distrito, desde las inmediaciones de Occotuan, Cuper hasta la
Pampa de Huila Huila y Pongobamba. La laguna de Piuray tiene una longitud de 1.678
12
m, un ancho de 1.134 m y una profundidad de 36 m. y posee mayor volumen de agua
que la laguna de Waypo.
En la quebrada de Chinkana Huaypo, y sus alrededores se encuentran andenerías
que atraviesan transversalmente el riachuelo denominado Parq’o, el mismo que
discurre desde la parte alta del cerro Antaqasa, para luego confluir con otros riachuelos
de la zona y así formar el río Urquillos.
Tomando en cuenta como criterio base, las líneas divisorias de aguas, se pueden
distinguir en Chinchero tres sub zonas: la cuenca de Piuray que converge en la laguna
del mismo nombre; la cuenca de Waypo que posee una laguna del mismo nombre pero
de menor capacidad que el Piuray, y que es una meseta con pendientes poco
pronunciadas, y la cuenca del Cachimayo que desagua hacia el río del mismo nombre.
La llanura por el lado oriental, es decir, junto al cerro de Chinchero, la laguna Piuray y
Umasbamba, quedan bordeados por cerros de considerable altura, como el Saucera
(4.33–4.438 m).
13
CAPITULO III
3.- LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA
La ubicación del rio se encuentra en los siguientes coordenadas 13º22´6.72´´ S
72º2´17.53´´ O elevación 3411m
3.1.-ALTENATIVAS DE LOCALIZACIÓN CON RELACIÓN A LOS RECURSOS.
3.2.-ZONA DEL PUNTO ALTO
3.3.-ZONA DEL PUNTO BAJO
14
3.4.-DEFINICION DE LA MEJOR ALTERNATIVA PARA LA LOCALIZACIÓN.
La mejor alternativa para su ubicación es la unión de los dos ríos tanto de la
catarata de POQPOQ Y rio de CUPER así conseguir mayor cantidad de caudal.
3.5.-TAMAÑO DE LA PLANTA.
Este es un esquema es de vital importancia para la elaboración de la pequeña mini
central con la cual se obtiene información desde el punto de bocatoma y hasta la
generación de energía.
Este punto mencionado nos lleva cuales los puntos a considerar en nuestro
proyecto para lo cual mencionaremos algunos avances de estudio del local donde se
realizara el proyecto.
15
CAPÍTULO IV
4.-INGENIERIA DE PROYECTO.
4.1.-PROCESO PRODUCTIVO.
El proceso productivo consta del aprovechamiento de la diferencia de alturas del
recurso hídrico y esto se realiza con el proceso de estudio del rio así analizar la
cantidad disponible de caudal a trabajar para lo cual se requiere de obras civiles y
instalaciones mecánica eléctricas que más adelante se trataran con más detalle.
4.2.-INSTALACION DE LA PLANTA.
4.3.-CAPTACION DE AGUA.
4.4.- CAUDALES MEDIOS - HIDROLOGÍA
La serie de caudales medios mensuales medidos en la estación de Paiwás, que
comprende el período de los años hidrológicos 1962/63- 1999/2000 tiene un promedio
de 0.523 m3/s y la distribución mensual
es la siguiente:
MES may jun jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr med
Paiwás 0.43 0.42 0.42 0.40 0.41 0.45 0.49 0.55 0.58 0.65 0.68 0.51 0.523
En el proyecto se muestra la gran influencia que tiene la distribución
estacional de la lluvia, siendo el período de junio-noviembre el más
húmedo cuando se aporta mas del 87% del caudal medio. .
4.5.-BOCATOMA
La bocatoma se realiza a una distancia de 2.5 km arriba de la casa de fuerza la
cual demanda un trabajo para la captación del 85% de caudal ya que se redujo su flujo
normal
16
4.6.-CANAL DE DERIVACIÓN
El canal de derivación tendría muchos limitaciones por los siguientes puntos
terreno suave
presencia de deslizamientos
presencia de roquedal
4.7.-PUNTOS A CONSIDERAR
4.7.1.-CAUDAL
El caudal con se iba a trabajar se redujo considerablemente con las
captaciones de agua potable que se realizo años anteriores al estudio con lo cual
se cuenta con un caudal de promedio de 500 litros por segundo
4.7.2.-SALTO
El salto de agua que se obtendría seria un caída de 120m de altura con la
limitación de trabajar con un promedio de 35´a 40 litros por segundo la zona
indicada se localiza en la localidad de huallabamba
4.7.3.-MEDIO AMBIENTE
Para hacer ambientalmente más amigable el proyecto será necesario
adoptar algunas medidas tales como Calidad de agua; control de maleza; peces de
agua dulce; reubicación de población; flora y fauna acuática y terrestre; uso de la
tierra y sitios arqueológicos, con el propósito de reducir el impacto al medio
ambiente del proyecto
propuesto
17
CAPITULO V
5-CRITERIOS DE SELECCIÓN DE UNA TURBINA
5.1-VELOCIDAD ESPECIFICA
Uno de los principales criterios que se deben manejar a la hora de seleccionar el tipo de turbina a utilizar en una central, es la velocidad específica (Ns) cuyo valor exacto se obtiene a partir de la siguiente ecuación:
ecuación 1
Donde: ne son revoluciones por minuto, N es la potencia del eje o potencia al freno y h es la altura neta o altura del salto. Estos son los valores para el rendimiento máximo.
La velocidad específica Ns es el número de revoluciones que daría una turbina semejante a la que se trata de buscar y que entrega una potencia de un caballo, al ser instalada en un salto de altura unitaria. Esta velocidad específica, rige el estudio comparativo de la velocidad de las turbinas, y es la base para su clasificación. Se emplea en la elección de la turbina más adecuada, para un caudal y altura conocidos, en los anteproyectos de instalaciones hidráulicas, consiguiendo una normalización en la construcción de rodetes de turbinas. Los valores de esta velocidad específica para los actuales tipos de turbinas que hoy en día se construyen con mayor frecuencia (Pelton, Francis, Hélices y Kaplan) figuran en el siguiente cuadro:
Velocidad específica Ns Tipo de TurbinaDe 5 a 30 Pelton con un inyector
De 30 a 50 Pelton con varios inyectores De 50 a 100 Francis lenta De 100 a 200 Francis normal De 200 a 300 Francis rápida De 300 a 500 Francis doble gemela rápida o express Más de 500 Kaplan o hélice
Tal como se mencionó anteriormente Ns sirve para clasificar las turbinas según su tipo. De hecho, Ns se podría denominar más bien característica, tipo o algún nombre similar, puesto que indica el tipo de turbina.
18
Al analizar la ecuación 1 se comprueba que a grandes alturas, para una velocidad y una potencia de salida dadas, se requiere una máquina de velocidad específica baja como una rueda de impulso. En cambio, una turbina de flujo axial con una alta Ns, es la indicada para pequeñas alturas. Sin embargo, una turbina de impulso puede ser adecuada para una instalación de poca altura si el caudal (o la potencia requerida) es pequeño, pero, a menudo, en estas condiciones el tamaño necesario de la rueda de impulso llega a ser exagerado.
Además, de esta ecuación se observa que la velocidad específica de una turbina depende del número de revoluciones por minuto; cantidad que tiene un límite, y además debe tenerse en cuenta que para cada altura o salto existe un cierto número de revoluciones con el que el rendimiento es máximo. También depende de la potencia N a desarrollar, función a su vez del caudal Q de que pueda disponer, y de la altura h del salto. Fijada la potencia y el caudal aprovechable, el valor de la velocidad específica indica el tipo de turbina más adecuado. Hasta el momento, las ruedas de impulso se han utilizado para alturas tan bajas como 50 pies cuando la capacidad es pequeña, pero es más frecuente que se utilicen para alturas mayores de 500 o 1.000 pies, pues normalmente operan con una economía máxima si la carga es mayor que 900 pies. La altura límite para turbinas Francis es cercana a 1.500 pies debido a la posibilidad de cavitación y a la dificultad para construir revestimientos con el fin de soportar altas presiones; pero por lo general, suelen alcanzarse cargas de 900 pies con este tipo de turbinas. Para cargas de menos de 100 pies suelen usarse turbinas de hélice.
19
5.2-INTERVALOS DE APLICACIÓN PARA TURBINA HIDRÁULICA
La figura 1 ilustra los intervalos de aplicación de diversas turbinas hidráulicas. 10000 Carga (m) 100
Potencia (kW) 102 103 104 105
Figura 1 Intervalos de aplicación para turbinas hidráulicas. (Cortesía de Voith Hydro, Inc.)
Eligiendo una velocidad alta de operación, y por tanto una turbina de velocidad específica elevada, se reducirán el tamaño del rodete y el coste inicial. Sin embargo, se produce alguna pérdida de rendimiento a velocidades específicas altas.
Generalmente, es recomendable tener al menos dos turbinas en una instalación para que la central pueda seguir funcionando en el caso de que una de las turbinas esté fuera de servicio por una reparación o debido a una inspección, aunque la cantidad de turbinas disponibles dentro de una central también afecta la potencia establecida para las turbinas. La altura h está determinada principalmente por la topografía, y el flujo Q por la hidrología de la cuenca y las características del embalse o depósito. Por otra parte debe tenerse en cuenta que al seleccionar una turbina para una instalación dada, se debe verificar la inmunidad contra la cavitación.
20
5.3-LÍMITES RECOMENDADOS DE VELOCIDAD ESPECIFICA
Realmente existe un número infinito de alternativas, lo que a su vez dificulta la toma de la decisión final sobre cuál turbina escoger; por esta razón se han señalado los siguientes conceptos para considerarlos durante el proceso de selección: La inmunidad frente a la cavitación: La siguiente figura permite determinar la altura máxima a la cual debe colocarse la turbina conociendo su velocidad específica, (que de antemano permite establecer el tipo de turbina).
Fig. 2 Límites recomendados de velocidad específica para turbinas a distintas alturas efectivas al nivel del mar siendo la temperatura del agua 80º F. (Según
Moody)
21
5.4-RENDIMIENTO MÁXIMO DE UNA TURBINA v Un rendimiento bastante elevado:
Fig. 3 Rendimiento máximo de la turbina y valores típicos de fe (factor de velocidad periférica), como funciones de la velocidad específica
Es importante tener presente que las ruedas de impulso tienen velocidades específicas bajas; mientras que las turbinas Francis tienen valores medios de Ns, y las de hélice valores altos. En la figura 2 se muestran valores típicos de máximo rendimiento y valores de fe para los distintos tipos de turbinas.
Los valores de fe varían aproximadamente de la siguiente forma:
Ruedas de impulso0.43 – 0.48
Turbinas Francis 0.7 – 0.8
Turbinas de hélice1.4 – 2.0
22
CAPITULO VI
6-CRITERIOS A TOMAR EN CUENTA
para nuestro caso asumimos valores de la diagrama para la selección de la turbina según la altura
6.1-CALCULO DE LA POTENCIA
He=90m
Q=0.48m3/s
P=9.81*He*Q(KW)
P=423.792KW
P=529.74CV
23
6.2-CALCULO DE NS
n=12.04Ns
Ns=120
n=1444.8RPM
n=1200RPM
Ns=100
En conclusión
Se necesita una turbina Francis normal con:
Ns=100 He=90m
n=1200rpm
Q=0.48m3/s
P=423.792KW
P=529.74CV
6.3-SELECCIÓN DE LA TURBINA
24
de la diagrama se asume que la turbina a seleccionar se encuentra entre el Francis y el Banki para lo cual seleccionamos una turbina Francis según los datos tomados nuestro diseño se basara en una turbina Francis ya que según las diagramas es una mejor opción
6.4.-CARACTERÍSTICAS DEL ESQUEMA
CANAL DE DERIVACIÓN CASA DE MAQUINAS
Ancho de canal 0.60 Metros Potencia instalada 529.74 cv
Altura de canal 0.50 Metros Cantidad de turbinas 2 und
Cantidad de desarena dores
3 Unidades Numero de tubería de presión
1
Dimensiones de rebose
0.5x0.6 m 2 Par motor 3372.43 N-m
Longitud del canal 4.5 Km Tipo de turbina Francis
Pendiente de la tubería forzada
78 Grados Diámetro de salida 9 plg
Perdidas por fricción
0.04 M3/s Numero de Ns 100
Tipo de canal Concreto armado
Diámetro de tubería de presión
10 plg
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6.5.-DATOS DEL PROYECTO INFORMACIÓN TÉCNICA RESUMIDA
GENERALIDADES EXCAVACIÓN COMÚN Y ROCA
Presa de concreto De suelo suelto 40 M3
Altura 3 Metros De roca 50 M3
Longitud de la cresta
15 metros De roca subterránea
12 M3
volumen 120 m 3 enrocado 10 M3
LÍNEA DE TRANSMISIÓN
Relleno 22 M3
Voltaje 230 Kv drenajes y filtros 10 M3
longitud 6 Km Refuerzos con piedra
25 M3
VERTEDERO CONCRETO Y CONCRETO
ARMADO
Alto 0.6 Metros Concreto a aire libre
50 M3
Ancho 0.5 Metros Concreto armado subterráneo
34 M3
CAUDAL DE DISEÑO
0.48 M 3 Diafragma de asfalto
12 M3
Inyecciones 50 Ml
Construcciones metálicas
54 Ton
Unidad de generación
30 Ton
26
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta los impactos que se ocasionan en la instalación de las
microcentrales hidroeléctricas. Algunos de los más importantes podrían ser:
• Conflictos por uso de suelo o por el recurso hídrico.
• Alteración del paisaje natural.
• Riesgo de perjuicio a la integridad física y salud del personal de obra en la
construcción.
• Afectación de la flora y fauna
• Alteración de costumbres y cultura de las comunidades.
• Respetar las especies vegetales propias de la zona durante los trabajos
constructivos.
• No ingresar, ni ocupar áreas no autorizadas.
• Instalar sistemas para el manejo y disposición de grasas y aceites.
• Cortar sólo la vegetación indispensable.
• Elaborar un Programa de Extracción y Reforestación.
• Preparar a la población para un adecuado empleo de la electricidad en la mejora
de las actividades tradicionales de la comunidad.
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CONCLUSIÓN
Las mini turbinas hidroeléctricas son una opción energética a tener en cuenta.
Deberíamos crear mecanismos de incentivo, para construir estos
aprovechamientos a nivel nacional.
Tenemos recursos hídricos suficientes que deberían aprovecharse integralmente
en obras hidráulicas de uso múltiple.
Para la selección de nuestra turbina se considero los siguientes puntos el caudal
y la altura con lo cual se tomaran fotografías de la zona para el diseño de la
ubicación del punto de captación el ducto de transporte de agua cámara de carga
tubería forzada y la sal de maquinas que se presentara en el siguiente informe.
en este informe se da a conocer el tipo de turbina seleccionada
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BIBLIOGRAFÍA
manual del ingeniero mecánico MARKS
mecanica de fluidos SHAMES
sistema de generación distribuida Dr. FRANCISCO M. GONSALES
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