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Ingeniería en Mantenimiento Industrial Canadian Engineering Accreditation Board Bureau canadien d’accréditation des programmes d’ingénierie CEA B Carrera evaluada y acreditada por: INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA Carrera: Ingeniería en Mantenimiento Industrial LABORATORIO DE TURBOMÁQUINAS INFORME Nº 2 TURBINA FRANCIS PROFESOR: ING. IGNACIO DEL VALLE GRANADOS ESTUDIANTE: GLEN TREMINIO GALBÁN CARNÉ: 200600014 GRUPO: 02

Lab. Turbina Francis

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Page 1: Lab. Turbina Francis

Ingeniería en Mantenimiento Industrial

Canadian Engineering Accreditation Board Bureau canadien d’accréditation des

programmes d’ingénierie CEAB

Carrera evaluada y acreditada por:

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICAESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA

Carrera: Ingeniería en Mantenimiento Industrial

LABORATORIO DE TURBOMÁQUINAS

INFORME Nº 2TURBINA FRANCIS

PROFESOR: ING. IGNACIO DEL VALLE GRANADOS

ESTUDIANTE: GLEN TREMINIO GALBÁN

CARNÉ: 200600014

GRUPO: 02

22 DE FEBRERO DE 2010

Page 2: Lab. Turbina Francis

Tabla de Contenidos

Resumen.............................................................................................................................iii

Introducción........................................................................................................................4

Objetivos.............................................................................................................................7

Objetivo general..........................................................................................................................7

Objetivos específicos...................................................................................................................7

Marco teórico......................................................................................................................7

Procedimiento...................................................................................................................13

Equipo utilizado.................................................................................................................14

Resultados.........................................................................................................................15

Tablas........................................................................................................................................15

Gráficas.....................................................................................................................................18

Análisis de resultados........................................................................................................19

Conclusiones......................................................................................................................20

Recomendaciones..............................................................................................................20

Bibliografía........................................................................................................................21

Anexos..............................................................................................................................22

Fórmulas...................................................................................................................................22

Nomenclatura............................................................................................................................23

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Page 3: Lab. Turbina Francis

Resumen

El trabajo realizado en este informe se basa en el análisis desarrollado a partir de la

observación del funcionamiento y comportamiento de una turbina Francis. En la sección de

marco teórico del presente informe se señalan algunas características importantes sobre las

turbinas Francis, así como el procedimiento que conduce a la obtención de los datos que se

calcularán en las tablas.

Cada tabla tiene la correspondiente descripción de la información que ella se

encuentra, todo esto para obtener lo que sería el objetivo de este laboratorio: la curva

eficiencia-caudal de la turbina Francis. Se podrá observar este gráfico en la sección

correspondiente a este elemento, posteriormente en el análisis de resultados se discutirá

sobre dicho gráfico.

Para la obtención de los datos y entender el funcionamiento de la turbina, se tuvo

que seguir algunos pasos para armar el sistema que se pretende analizar. Así el

procedimiento que se siguió se encuentra en la sección de procedimiento del presente

informe, además el equipo utilizado también se especifica en la sección de equipo utilizado

en este documento.

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Page 4: Lab. Turbina Francis

Introducción

Una máquina hidráulica es un dispositivo capaz de convertir energía hidráulica en

energía mecánica; pueden ser motrices (turbinas), o generatrices (bombas), modificando

la energía total de la vena fluida que las atraviesa. En una máquina hidráulica, el agua

intercambia energía con un dispositivo mecánico de revolución que gira alrededor de su

eje de simetría; éste mecanismo lleva una o varias ruedas, (rodetes o rotores), provistas

de álabes, de forma que entre ellos existen unos espacios libres o canales, por los que

circula el agua. Para este laboratorio el estudio se hará referente a las turbina,

específicamente la turbina Francis.

Una turbomáquina elemental o monocelular tiene, básicamente, una serie de

álabes fijos, (distribuidor), y otra de álabes móviles, (rueda, rodete, rotor). La asociación

de un órgano fijo y una rueda móvil constituye una célula; una turbomáquina monocelular

se compone de tres órganos diferentes que el fluido va atravesando sucesivamente, el

distribuidor, el rodete y el difusor.

El distribuidor y el difusor (tubo de aspiración), forman parte del estator de la

máquina, es decir, son órganos fijos; así como el rodete está siempre presente, el

distribuidor y el difusor pueden ser en determinadas turbinas, inexistentes.

El distribuidor es un órgano fijo cuya misión es dirigir el agua, desde la sección de

entrada de la máquina hacia la entrada en el rodete, distribuyéndola alrededor del mismo,

(turbinas de admisión total), o a una parte, (turbinas de admisión parcial), es decir,

permite regular el agua que entra en la turbina, desde cerrar el paso totalmente, caudal

cero, hasta lograr el caudal máximo. Es también un órgano que transforma la energía de

presión en energía de velocidad; en las turbinas hélico-centrípetas y en las axiales está

precedido de una cámara espiral (voluta) que conduce el agua desde la sección de

entrada, asegurando un reparto simétrico de la misma en la superficie de entrada del

distribuidor.

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Page 5: Lab. Turbina Francis

El rodete es el elemento esencial de la turbina, estando provisto de álabes en los

que tiene lugar el intercambio de energía entre el agua y la máquina. Atendiendo a que la

presión varíe o no en el rodete, las turbinas se clasifican en:

a) Turbinas de acción o impulsión.

b) Turbinas de reacción o sobrepresión.

En las turbinas de acción el agua sale del distribuidor a la presión atmosférica, y

llega al rodete con la misma presión; en estas turbinas, toda la energía potencial del salto

se transmite al rodete en forma de energía cinética.

En las turbinas de reacción el agua sale del distribuidor con una cierta presión que

va disminuyendo a medida que el agua atraviesa los álabes del rodete, de forma que, a la

salida, la presión puede ser nula o incluso negativa; en estas turbinas el agua circula a

presión en el distribuidor y en el rodete y, por lo tanto, la energía potencial del salto se

transforma, una parte, en energía cinética, y la otra, en energía de presión.

El difusor o tubo de aspiración, es un conducto por el que desagua el agua, generalmente

con ensanchamiento progresivo, recto o acodado, que sale del rodete y la conduce hasta

el canal de fuga, permitiendo recuperar parte de la energía cinética a la salida del rodete

para lo cual debe ensancharse; si por razones de explotación el rodete está instalado a

una cierta altura por encima del canal de fuga, un simple difusor cilíndrico permite su

recuperación, que de otra forma se perdería. Si la turbina no posee tubo de aspiración, se

la llama de escape libre

En las turbinas de acción, el empuje y la acción del agua, coinciden, mientras que

en las turbinas de reacción, el empuje y la acción del agua son opuestos.

Este empuje es consecuencia de la diferencia de velocidades entre la entrada y la

salida del agua en el rodete, según la proyección de la misma sobre la perpendicular al eje

de giro.

Atendiendo a la dirección de entrada del agua en las turbinas, éstas pueden

clasificarse en:

a) Axiales; b) Radiales {centrípetas y centrífugas}; c) Mixtas; d) Tangenciales.

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Page 6: Lab. Turbina Francis

Figura 1. Acción Figura2. Reacción

Fuente: http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html

Sin embargo para este laboratorio en particular la clasificación que interesa es la

opción de radiales, pues la turbina que se analizará es la Francis que se encuentra dentro

de esta clasificación. En las radiales, el agua entra perpendicularmente al eje (ver Figura

3.b), siendo centrífugas cuando el agua vaya de dentro hacia afuera, y centrípetas,

cuando el agua vaya de afuera hacia adentro, (Francis).

Figura 3.a. Axial. Figura 3.b. Radial. Figura 3.c. Tangencial.

Fuente: http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html

Más adelante en la sección de marco teórico se profundiza en información sobre

las turbinas de reacción tipo Francis.

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Page 7: Lab. Turbina Francis

Objetivos

Objetivo general Observar el funcionamiento de una turbina Francis.

Objetivos específicos Trazar las curvas de eficiencia en función del caudal.

Marco teórico

La turbina Francis fue desarrollada por James B. Francis. Se trata de una turbina de

reacción de flujo interno que combina conceptos tanto de flujo radial como de flujo axial.

Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio

rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los

diez metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho

que este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo, principalmente para

la producción de energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas.

Las norias y turbinas hidráulicas han sido usadas históricamente para accionar

molinos de diversos tipos, aunque eran bastante ineficientes. En el siglo XIX las mejoras

logradas en las turbinas hidráulicas permitieron que, allí donde se disponía de un salto de

agua, pudiesen competir con la máquina de vapor.

En 1826 Benoit Fourneyron desarrolló una turbina de flujo externo de alta

eficiencia (80%). El agua era dirigida tangencialmente a través del rodete de la turbina

provocando su giro. En 1848 James B. Francis mejoró el diseño de Fourneyron y desarrolló

una turbina con el 90% de eficiencia. Aplicó principios y métodos de prueba científicos

para producir la turbina más eficiente elaborada hasta la fecha.

Más importante, sus métodos matemáticos y gráficos de cálculo mejoraron el

conocimiento tecnológico en lo referente al diseño e ingeniería de turbinas. Sus métodos

analíticos permitieron diseños seguros de turbinas de alta eficiencia.

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Page 8: Lab. Turbina Francis

La turbina Francis es una turbina de reacción, lo cual significa que el fluido cambia

de presión a medida que se desplaza a través de la turbina, perdiendo su energía. Se

necesita una carcasa para contener el caudal de agua.

La admisión tiene forma de espiral. Los álabes directores dirigen el agua

tangencialmente hacia el rodete. Este flujo radial actúa sobre los álabes del rodete,

causando que éste gire. Los álabes directores pueden ser ajustables para permitir un

funcionamiento eficiente en un rango amplio de condiciones del caudal de agua.

A continuación se describen las partes de la turbina Francis:

Carcaza: También se le llama caja espiral o caracol, y tiene la función de alimentar

a la turbina. Consta por lo general de una sección circular decreciente que circunda

al rotor. Después de la carcaza el fluido sigue hacia al distribuir (ver Figura 4).

Figura 4. Sección transversal de una carcaza de una turbina Francis. Fuente:

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html

Distribuidor: Es un dispositivo fijo, cuya misión es conducir el fluido desde la

sección de la entrada de la turbina hasta la entrada del rodete con una velocidad

de cierta magnitud y dirección. Es un órgano que transforma la energía de presión

en cinética. Está constituido por una serie de alabes directores en forma de

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Page 9: Lab. Turbina Francis

persiana circular. Con la ayuda de un servomotor puede cerrarse o abrirse del

todo, con el propósito de controlar el caudal en caso de que varíe la exigencia de

potencia a la turbina.

Figura 5. Diferentes tipos de distribuidor para una turbina Francis. Fuente:

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html

Rodete móvil o rotor: Es el elemento esencial de toda turbomáquina. Esta provisto

de alabes en donde se da el intercambio entre las energías del fluido y la mecánica.

Estos arrancan en una dirección perpendicular al eje siguiendo una dirección axial

tomando un alabeo progresivo abriéndose en la dirección axial.

Figura 6. Diferentes perfiles de rodete para una turbina Francis. Fuente:

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html

Desfogue: Conocido como difusor de salida. A parte de darle salida al fluido, tiene

la función de aumentar la ganancia de carga estática. Por su forma divergente hace

que la presión de descarga caiga por debajo de la presión atmosférica, esto hace

que se genere un gradiente de presión más alto a través del rodete.

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Page 10: Lab. Turbina Francis

Figura 7. Variaciones de la presión a través de una turbina Francis. Fuente:

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html

Medición de caudal con un agujero calibrado

Este método analiza el sistema como de flujo estable, por lo que se cumple la

ecuación de continuidad:

Donde:

Q: caudal (m3/s)

A: área (m2)

V: velocidad (m/s)

La idea es medir la caída de presión a través del agujero como se muestra en la

Figura 8 y así obtener el caudal a través de la siguiente fórmula:

Donde:

Q: caudal (m3/s)

Ao: área del agujero calibrado (m2)

ΔP: Caída de presión (Pa)

ρH2O: densidad del agua (kg/m3)

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Page 11: Lab. Turbina Francis

Figura 8. Medición de caudal con el agujero calibrado. Fuente: Microsoft® Office Word.

Cálculo de la cabeza de presión

En este ensayo se determinará la presión en la succión de la turbina de la siguiente

manera:

Donde:

Ht: cabeza total de presión en la entrada (Pa)

hde: presión dinámica en la entrada (Pa)

hee: presión estática en la entrada (Pa)

Es importante recordar que:

Donde:

hde: presión dinámica de entrada (Pa)

ρH2O: densidad del agua (kg/m3)

V: velocidad de la sección (m/s)

Determinación de la eficiencia

La eficiencia, en el caso de la turbina, es la medida con que se transmite la energía

del líquido al generador por lo que su ecuación es:

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Page 12: Lab. Turbina Francis

Donde:

η: eficiencia (%)

Psal: potencia de salida (W)

Pent: potencia de entrada (W)

Para una turbina la potencia de entrada es hidráulica, la que le brinda el líquido, y

la de salida es mecánica, la que aprovecha el generador:

Donde:

Pent: potencia de entrada (W)

τ: torque (N·m)

ω: velocidad angular (rad/s)

Psal: potencia de salida (W)

Q: caudal (m3/s)

H: cabeza de altura (Pa)

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Page 13: Lab. Turbina Francis

Procedimiento

1. Conectar las salidas del orificio a un manómetro diferencial.

2. Conectar los cables de control y de potencia del motor No.1 al panel No.2 central.

3. Conectar los cables de potencia y de excitación del dinamómetro al panel de control No.3.

4. Poner una carga al dinamómetro de 500W/fase (en el carrito de resistencias) y poner la excitación en 20%.

5. Poner a funcionar la bomba en la posición 6-6 (6 velocidad 6 torque), cerciorarse de que la manilla reguladora de los álabes direccionales esté girada totalmente CMR.

6. Medir: velocidad. Torque, caída de presión en el orificio calibrado y presión estática a la entrada de la turbina.

7. Repetir el paso 6 para las posiciones de (7-7), (8-8), (9-9), (10-10).

8. Con la bomba funcionando en la posición (10-10) girar la manilla que mueve los álabes direccionales dos vueltas a FMR, entonces repetir el paso 6.

9. Repetir el paso 8 según lo especificado en el manual del laboratorio.

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Equipo utilizado

Tabla 1. Equipo utilizado en el laboratorio.

Motor CD

Marca: Wood’s SCR Motor Spec. 300037-12417

HP 5Volts 185A/120F

Amps 23/10RPM 1750

Bomba centrífugaMarca: Buffalo Forge Company

Modelo 709CRECabeza 44 mca

300 GPMOrificio Calibrado 2,2 in de diámetro

Manómetro diferencial de mercurioTurbina Francis Scott Engineering Co.

Válvula automática con servomotor neumático Marca MinotorkRModelo 33-37000

Paneles de mediciónTorquímetroRotámetro

ManómetrosTubería 150 mm de diámetro

Mangueras y cables conectores de los aparatos de mediciónAccesorios (roscas, tornillos sensores, etcétera)

Tanque de almacenamiento del fluido a bombear (agua)Banco de resistenciasGenerador eléctrico

Fuente: Microsoft® Office Word.

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Page 15: Lab. Turbina Francis

Resultados

Tablas

Tabla 2. Datos obtenidos experimentalmente a partir de una turbina Francis según la posición de

los álabes.

Posición τ (N·m) ω (rpm) ΔHOrificio (mmHg) ΔHDescarga (mmHg) Pestática (bar) P1 (bar) P2 (bar) P3 (bar)6 - 6 1,9 202 130 1 0,3 0,5 0,25 0,257 - 7 2,7 624 215 2 0,5 0,55 0,45 0,58 - 8 3,4 972 310 5 0,7 0,8 0,65 0,69 - 9 3,8 1193 430 11 0,8 1 0,8 0,8

10 - 10 4,5 1450 530 20 1 1,2 1,25 1Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 3. Datos obtenidos experimentalmente a partir de una turbina Francis según la posición de

los álabes.

Posición τ (N·m) ω (rpm) ΔHOrificio (mmHg) ΔHDescarga (mmHg) Pestática (bar) P1 (bar) P2 (bar) P3 (bar)10 - 10 4,5 1450 530 20 1 1,2 1,25 12 VFMR 4,4 1430 570 22 0,9 1 0,9 0,93 VFMR 3,45 1057 710 6 0,5 0,6 0,4 0,54 VFMR 2,9 690 750 1 0,3 0,4 0,2 0,2

Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 4. Datos obtenidos en el laboratorio y algunas constantes físicas.

Patm (mbar) 859% HR 66

Tamb (ºC) 24ρH2O (kg/m3) 997,2ρHg (kg/m3) 13561,92γH2O (N/m3) 9782,53γHg (N/m3) 133042,44νH2O (m2/s) 0,0000009192Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 5. Diámetros y áreas de tuberías utilizadas en el laboratorio.

  Ø Nominal (pulg) Ø Interno (m) Área (m2)Descarga 5,91 0,15 0,017671

Orificio 4,92 0,125 0,012272Ø Orificio 2,20 0,05588 0,002452

Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 6. Datos obtenidos a partir de la conversión a unidades del SI de los datos de la Tabla 2.

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Page 16: Lab. Turbina Francis

Posición τ (N·m) ω (rad/s) ΔP (bar) hee (Pa)6 - 6 1,9 21,15 16023,79 300007 - 7 2,7 65,35 26500,88 500008 - 8 3,4 101,79 38210,57 700009 - 9 3,8 124,93 53001,76 80000

10 - 10 4,5 151,84 65327,75 100000Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 7. Datos obtenidos a partir de la conversión a unidades del SI de los datos de la Tabla 3.

Posición τ (N·m) ω (rad/s) ΔP (bar) hee (Pa)10 - 10 4,5 151,84 65327,75 1000002 VFMR 4,4 149,75 70258,14 900003 VFMR 3,45 110,69 87514,53 500004 VFMR 2,9 72,26 92444,93 30000

Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 8. Datos calculados para la obtención del caudal.

Relación d/D 0,44704Ao (m2) 0,002452

C 0,615Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 9. Datos calculados de caudal, velocidad y presión para una turbina Francis según la

posición de los álabes.

Posición Q (L/s) Ve (m/s) hde (Pa) Ht (kPa)6 - 6 8,55 0,48 116,68 30,127 - 7 10,99 0,62 192,98 50,198 - 8 13,20 0,75 278,25 70,289 - 9 15,55 0,88 385,95 80,39

10 - 10 17,26 0,98 475,71 100,48Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 10. Datos calculados de caudal, velocidad y presión para una turbina Francis según la

posición de los álabes.

Posición Q (L/s) Ve (m/s) hde (Pa) Ht (kPa)10 - 10 17,26 0,98 475,71 100,482 VFMR 17,90 1,01 511,61 90,513 VFMR 19,98 1,13 637,27 50,644 VFMR 20,53 1,16 673,18 30,67

Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 11. Datos calculados de potencia y eficiencia para una turbina Francis según la posición de

los álabes.

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Page 17: Lab. Turbina Francis

Posición Pent (W) Psal (W) η (%)6 - 6 257,46 40,19 15,617 - 7 551,81 176,43 31,978 - 8 927,75 346,08 37,309 - 9 1249,81 474,74 37,98

10 - 10 1734,32 683,30 39,40 Fuente: Microsoft® Office Excel.

Tabla 12. Datos calculados de potencia y eficiencia para una turbina Francis según la posición de

los álabes.

Posición Pent (W) Psal (W) η (%)10 - 10 1734,32 683,30 39,402 VFMR 1620,21 658,90 40,673 VFMR 1011,65 381,88 37,754 VFMR 629,82 209,54 33,27

Fuente: Microsoft® Office Excel.

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Page 18: Lab. Turbina Francis

Gráficas

Gráfica 1. Curva de eficiencia (η) en función del caudal (Q). Fuente: Microsoft® Office Excel.

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Page 19: Lab. Turbina Francis

Análisis de resultados

Se realizaron los cálculos necesarios para encontrar los parámetros necesarios para

la construcción de la curva η-Q de la turbina Francis estudiada en el laboratorio mediante

las fórmulas matemáticas que se encuentran en los anexos de este informe, además en la

sección del Marco Teórico se encuentra la explicación y utilización de las fórmulas

matemáticas mencionadas anteriormente.

Según la información obtenida a partir de los cálculos realizados, y analizando la

curva η-Q se observa primeramente que es creciente, esto quiere decir que al aumentar el

caudal la bomba aumentará su rendimiento, cerciorándose que la manilla reguladora de

los álabes direccionales esté girada totalmente en contra de la manecillas del reloj (CMR)

en un inicio. Posteriormente se varía la posición inicial (6-6) unitariamente hasta llegar a la

posición (10-10).

Una vez finalizado el ciclo de la toma de datos desde la posición inicial hasta la

final, con la bomba funcionando en la última posición (10-10), se gira la manilla que

mueve los álabes direccionales dos vueltas a favor de las manecillas del reloj (FMR),

entonces se repite el ciclo de la toma de datos hasta haberla girado 4 veces en el mismo

sentido, esto debido a problemas de sobrecalentamiento del motor; ya que se debía girar

6 veces. Para esta situación se observa que la curva de eficiencia-caudal se muestra

decreciente; esto es, al aumentar el caudal el rendimiento de la turbina Francis va

disminuyendo.

Si se observan las Tablas 11 y 12, se aprecian los cálculos de las eficiencias para

ambos sentidos de giro de la turbina, y es importante hacer notar que son “espejo”, es

decir, los datos obtenidos son semejantes. En el Marco Teórico se estudió que la turbina

Francis es la más eficiente en su tipo (radial), sin embargo para este caso las eficiencias

fueron valores realmente bajos, ante esta situación, es indispensable recordar que

durante la experiencia del presente laboratorio se observó un leve, pero constante, goteo

en la turbina. Por otra parte se debe recordar que para simular las caída de agua que

genera el movimiento de la turbina, se utilizaron dos bombas centrífugas en serie; la cual

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Page 20: Lab. Turbina Francis

no es una equivalencia perfecta de la que se obtendría usando una caída de agua real, de

ahí que la eficiencia de la turbomáquina no fuera la esperada según el Marco Teórico. Esto

puede generar altos márgenes de error en los resultados obtenidos ya que se está

alterando el funcionamiento de dicha turbomáquina.

Considérese además, que los equipos, tanto el hidráulico como de medición, son

bastante viejos y por lo tanto sus incertidumbres se ven gravemente afectadas con el paso

del tiempo. Es importante recordar que siempre existe el error humano respecto a la

toma y lectura de mediciones, por lo que los resultados experimentales se pueden ver

afectados por tal circunstancia.

Conclusiones

Se pudo observar el funcionamiento de una turbina Francis bajo condiciones experimentales.

Se logró trazar la curva eficiencia en función del caudal de una turbina Francis.

Recomendaciones

Es importante tomar en cuenta que los operarios de los equipos pueden cometer

errores en la lectura de mediciones, por lo que se recomienda prestar suma

atención y concentración en el momento de tomar los datos.

Para obtener mejores resultados, es importante que los instrumentos de medida

estén bien calibrados y en óptimas condiciones para su uso.

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Page 21: Lab. Turbina Francis

Bibliografía

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Actualizada en marzo 2007. [Fecha de consulta 20 septiembre 2010]. Disponible en:

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[en línea]. Actualizada en marzo 2009. [Fecha de consulta 20 febrero 2010]. Disponible

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Concepción. Turbinas Hidraúlicas. [archivo .doc]. Actualizada en marzo 2000. [Fecha de

consulta 20 febrero 2010]. Disponible en: http://www.ucsc.cl/~mvillagran/maquinaria

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FERNÁNDEZ, Pedro, FERNÁNDEZ, Iván. Turbinas hidráulicas. [en línea]. Actualizada

en agosto 2009. [Fecha de consulta 20 febrero 2010]. Disponible en:

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/index.html

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Page 22: Lab. Turbina Francis

Anexos

Fórmulas

Ecuación 1. Caudal.1

Ecuación 2. Caudal para orificio calibrado. 1

Ecuación 3. Potencia de salida. 2

Ecuación 4. Potencia de entrada.2

Ecuación 5. Eficiencia. 2

Ecuación 6. Presión total. 2

Ecuación 7. Presión dinámica de entrada. 2

1 Fuente: Guía Laboratorio de Mecánica de Fluidos.

2 Fuente: Guía Laboratorio de Turbo Máquinas.

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Page 23: Lab. Turbina Francis

Nomenclatura

τ= Torque (N.m)ω= Velocidad angular (rad/s)Q= Caudal entregado (m3/s)Ht= Presión total (Pa)

hee= Presión estática en la entrada (Pa)hde= Presión dinámica en la entrada (Pa)Ve= Velocidad en la entrada (m/s)C= Coeficiente de descarga de orificio

A0= Área del orificio (m2)ΔP= Diferencia de presiones orificio (Pa)

ρ= Densidad del fluido (kg/m3)CMR= Contra las manecillas del relojFMR= A favor las manecillas del reloj

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