Turbomaquinas

UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

CENTRAL HIDROELECTRICA LA OROYA

DISEÑO DE UNA TURBINA PELTON

CURSO

TURBOMAQUINAS

DOCENTE

ING. Msc CELADA PADILLA James Skinner

ALUMNO

POLO VALLEJOS Jorge Luis

CHICLAYO, DICIEMBRE DEL 2013

CÁLCULO Y DISEÑO DE LA TURBINA PELTON DE LA CENTRAL HIDROELECTRICA LA OROYA

La central hidroeléctrica Oroya es una de las más antiguas, la cual inició sus operaciones en 1914. Se encuentra ubicada a 3,750 m.s.n.m en el distrito de La Oroya. La central es parte del subsistema hidráulico de C.H. Pachachaca. Las aguas utilizadas en la C.H. Pachachaca son descargadas en el Río Yauli. Luego son captadas nuevamente en la toma Cut-Off y conducidas por un canal de 16 km de longitud hacia Taza Oroya. Finalmente, llegan a la Casa de Máquinas.

Ubicación:

La Central Hidroeléctrica La Oroya se encuentra ubicada en el distrito de la Oroya, provincia Yaulí, departamento Junin a una altitud de 3750 msnm.

Generación Hidráulica

Grupos 3

Potencia instalada(MW) 9

Potencia efectiva (MW) 9

Año puestas en servicio 1914

Tipo de generación.

Características técnicas

Salto bruto (m) 213.4

Salto neto (m) 210

Caudal de diseño (m³/s) 2.04

Potencia de diseño (MW) 9

Represa CUT-OFF

Volumen embalse (m³) 54274

Rio Yauli

Tuberías 1

Turbinas

Identificación G1 G2 G3

Tipo PELTON PELTON PELTON

Eje Horizontal Horizontal Horizontal

Turbina Grupo 2 2 2

Marca ALLIS CHAMERS ALLIS CHAMERS ALLIS CHAMERS

Serie 3124 3124 3124

Revoluciones (RPM) 300 300 300

Potencia nominal (MW) 3 3 3

Salto neto (m) 210 210 210

Caudal de diseño (m³/s) 2.04 2.04 2.04

Año fabricación 1912 1912 1912

Año puesta servicio 1914 1914 1914

Generador.

Identificación G1 G2 G3

Serie 102843 102843 102843

Revoluciones (RPM) 300 300 300

Potencia aparente (MVA) 3750 3750 3750

Potencia Activa (MW) 3 3 3

Potencia efectiva (MW) 2.9 2.9 2.9

Tensión salida (kV) 2.3 2.3 2.3

Intensidad (A) 1422 1422 1422

Factor de potencia 0.8 0.8 0.8

Frecuencia (Hz) 60 60 60

Año fabricación 1912 1912 1912

Año puesta servicio

1914 1914 1914

Generador y turbina

TRANSFORMADOR.

Denominación Trafo 1

Marca Miron

Tipo/Modelo TNOA

Serie 37593

Relación deTensión (kV) 2.30/50

Potencia nominal (MVA) 9

Frecuencia (Hz) 60

Tensión de C.C. (%) 0.0863

Grupo de conexión Ynd 11

Año fabricación 1990

Año puesta servicio 1991

Peso (kg) 2800

Transformador de potencia Panel de control

TURBINAS PELTON

FUNCIONAMIENTO

El principio de funcionamiento de una turbina Pelton es la obtención de energía mecánica a través de la transformación de la energía hidráulica del fluido que la atraviesa.

Lo que diferencia un tipo de turbina de otro es el método de transformar esa energía. En el caso de las turbinas Pelton la energía hidráulica que llega al rodete es solamente energía cinética ya que las toberas o inyectores de salida transforman la totalidad de la energía de presión en energía cinética, esta característica hace de la turbina Pelton una turbina de acción.

El chorro, al impactar con el rodete, produce una fuerza de reacción que se puede cuantificar por medio de la ecuación de conservación de la cantidad de movimiento aplicada a un álabe como el de la figura.

Esta fuerza genera un par en el eje y éste será el que mueva el rotor del generador eléctrico produciendo la energía eléctrica. Por último, es importante comentar que el par resistente, o sea, el par que se opone al giro del rodete, es función de la carga eléctrica que se conecte a los bornes de la turbina.

ACCESORIOS DE UNA TURBINA PELTON.

A). Cazoletas.- En una rueda Pelton la dirección del chorro no es ni axial ni radial, sino tangencial; el elemento constructivo más importante es la cazoleta en forma de doble cuchara, que recibe el chorro exactamente en su arista media donde se divide en dos, circulando por su cavidad y recorriendo hasta la salida casi un ángulo de 180º, contrarrestándose así los empujes axiales por cambio de dirección de los dos chorros.

El agua una vez sale de la cazoleta, cae libremente una cierta altura, pasando al cauce inferior.

B). Inyector.- El inyector es el órgano regulador del caudal del chorro; consta de una válvula de aguja cuya carrera determina el grado de apertura del mismo; para poder asegurar el cierre, el diámetro máximo de la aguja tiene que ser superior al de salida del chorro cuyo diámetro d se mide en la sección contraída, situada aguas abajo de la salida del inyector y en donde se puede considerar que la presión exterior es igual a la atmosférica.

El chorro está constituido por un núcleo central convergente de agua y una sección anular creciente que contiene una emulsión de agua y aire.

Con el fin de asegurar una buena regulación, conviene diseñar el inyector de forma que exista una proporcionalidad entre la potencia de la turbina y la carrera x de la aguja, por cuanto la potencia es proporcional al caudal y éste, a su vez, a la sección de paso normal al flujo.

La variación del caudal del chorro para regular la potencia se consigue mediante una aguja de forma especial, con cuyo accionamiento

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