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INSTITUTO TECNOLGICO DE TUXTLA
GUTIRREZ
Mquinas de fluidos incompresibles
Docente
M. C. Lenin Russell
Suarez Aguilar
Ing. Mecnica
Alumnos
Emmanuel Bernab Guzmn Prez
Gilbert Fabin Coutio Martnez
Erick Muoz Abarca
7 semestre
Trabajo
MQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES EN LA INDUSTRIA:
TURBINA EN LA CENTRAL HIDROELCTRICA PEITAS
Tuxtla Gutirrez Chiapas, Septiembre de 2013
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NDICE
Tema Pgina
1.- Introduccin 4
2.- Descripcin de la planta hidroelctrica 5
2.1.- Funcin 5
2.2.- Geometra 5
2.3.- Capacidad 6
3.- Descripcin de la cortina 6
3.1.- Funcin 6
3.2.- Geometra 6
3.3.- Capacidad 6
4.- Descripcin del vertedor de demasas 6
4.1.- Funcin 6
4.2.- Geometra 7
4.3.- Capacidad 7
5.- Turbina principal 7
5.1.- Funcin 7
5.2.- Datos tcnicos caractersticos 8
5.3.- Descripcin y funcionamiento de los componentes
principales 8
6.- Sistema de Bombeo de Agua Infiltrada 12
6.1.- Uso 12
6.2.- Descripcin y Funcionamiento. 12
7.- Sistema de Bombeo de Aceite Infiltrado 13
7.1.- Uso 13
7.2.- Descripcin y Funcionamiento 13
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8.- Sistema de Aereacin 14
8.1.- Uso 14
8.2.- Descripcin y Funcionamiento. 14
9.- Sistemas de Agua de Enfriamiento. 15
9.1.- Uso 15
9.2.- Alimentacin 15
9.3.- Control general 15
9.4.- Enfriamiento del generador 16
10.- Conclusin 19
11.- Bibliografa 20
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1.- INTRODUCCIN
Las mquinas de fluidos incompresibles (o mquinas hidrulicas) son aquellas que
toman energa hidrulica y la transforman en energa mecnica, o viceversa, toman
energa mecnica y la transforman en energa hidrulica, para en ambos casos utilizar
la energa generada en alguna aplicacin. Se clasifican en dos categoras:
1. Mquinas motrices: transforman la energa del fluido para transformarla en
energa mecnica, como las turbinas hidroelctricas.
2. Mquinas generatrices: aumentan la energa del fluido que pase por estas, en
donde esta energa es proporcionada por un motor, es decir transforman la
energa mecnica en hidrulica, como por ejemplo, las bombas.
Cada una de las dos categoras mencionadas tiene subdivisiones que dependen de
las caractersticas de la mquina, tamao, potencia, tipo de impulsor, entre otras.
Las mquinas de fluidos incompresibles tienen un gran uso tanto en la vida
cotidiana como en aplicaciones industriales, las podemos ver y utilizar con el simple
hecho de prender la bomba que tenemos en nuestras casas. Estas mquinas son ms
indispensables en la industria, teniendo infinidad de aplicaciones en donde tienen un
papel medular en el proceso en el cual se utilicen, ya que por ejemplo una bomba puede
servir para extraer agua y llevarla a cada una de nuestras casas hasta extraer petrleo
crudo desde profundidades enormes. Dentro de la industria tambin juegan un papel
importante las turbinas hidrulicas, las cuales se encargan de transformar la energa
contenida en el agua que se encuentra en una represa y convertirla en energa mecnica
la cual es transmitida mediante un eje a un generador de energa elctrica, la cual es
llevada mediante redes elctricas a cada nuestros hogares y a diferentes industrias.
En el presente trabajo se abordan las caractersticas de las turbinas instaladas en
la central hidroelctrica Peitas, as como de las bombas utilizadas en el sistema de
enfriamiento, para dar un ejemplo de donde son utilizadas las mquinas de fluidos
incompresibles. El proceso de generacin de la energa elctrica es bastante extenso, por
lo cual se describir de manera resumida cual es el funcionamiento de esta central
hidroelctrica, dando prioridad a los datos relacionados a las maquinas mencionadas,
ya que describir este proceso a detalle implicara abarcar ms reas. En los temas 3 al
4 se describen componentes de la central, el tema 5 se hace una descripcin detallada
de los componentes que conforman a la Turbina Central Kaplan Vertical 5k37 y por
ltimo de los temas 6 en adelante se detallan algunos sistemas externos de
mantenimiento de la Turbina central, as como las mquinas de fluidos incompresibles
usadas para dichos sistemas. Debido a que el material es muy resguardado en los
archivos de Comisin Federal de Electricidad, presentaremos nicamente imgenes de
las partes principales de la turbina.
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2.- Descripcin de la planta hidroelctrica
2.1.- Funcin
La planta hidroelctrica tiene como principal objetivo la generacin de energa
elctrica. Del vaso de almacenamiento se encauza a travs de su canal de llamada, el
agua que posteriormente ser conducida a travs de las tuberas de conduccin, para
operar las unidades generadoras, las cuales se encuentran ubicadas en la casa de
mquinas y posteriormente restituir al rio el gasto utilizado a travs del canal de
desfogue.
2.2.- Geometra
El canal de llamada tiene un ancho promedio de 110 m y una longitud de 358 m,
teniendo construidos para estabilizar los taludes bermas, tres en el talud izquierdo a la
elevacin de 99, 155 y 130 m.s.n.m. y una en el talud derecho elevacin de 75 m.s.n.m.
La toma consta de 4 bocatomas con sus respectivas rejillas y compuertas, tanto de
servicio como auxiliares, las cuales son operadas con servomotores y gra portica.
Las tuberas de conduccin tienen una longitud aproximada de 34 m con un ancho
de 20 m y una altura de 12 m, estas tienen una pila central con un espesor de 2 m.
La casa de mquinas es de cmara abierta con carcasas de concreto armado, para
alojar 4 turbinas tipo Kaplan, colocadas a una elevacin de desplante de 21 m con una
longitud aproximada de 106 m, un ancho de 21 m, y una altura de 29 m.
Figura 1 "Estructura de una Presa Hidroelctrica
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Los desfogues tienen dos tipos de secciones, la primera seccin es un tnel de
forma abocinada, con una longitud aproximada de 18.60 m y un ancho de 17.60 m por
unidad, el cual tiene una pila central de 2 m de espesor y a la salida del abocinamiento
tiene instalada dos compuertas respectivamente en cada unidad. La segunda seccin es
en forma de canal con una longitud aproximada de 429 m y un ancho de 102 m con
taludes recubiertos de concreto y bermas a la elevacin de 55 m y 65 m para estabilizar
el talud izquierdo del canal de desfogue y en el talud derecho a la elevacin de 59.50 m.
2.3.- Capacidad
La capacidad instalada de la planta hidroelctrica es de 420 MW distribuida en 4
turbinas tipo Kaplan de eje vertical, las cuales generan 104 MW cada una, con un gasto
mximo de 399 100 m3/s por unidad.
3.- Descripcin de la cortina
3.1.- Funcin
Permite almacenar los volmenes de agua producto de los escurrimientos
generados por cuenta propia, por descargas de presas situadas aguas arriba.
3.2.- Geometra
Est construida por una atagua aguas arriba, una atagua aguas abajo y una
preataguia en la zona del cierre del rio. La estructura general se desplanta desde la
elevacin 55.00, con latitud 2:1 hasta llegar a la elevacin de 99.00. El volumen de
materiales utilizados de acuerdo a la geometra de la obra es del orden de 3.4 x 106 m3.
3.3.- Capacidad
El rea de la cuenca hasta el sitio de la boquilla es de 35,701 km2 con un gasto
medio anual por cuenca propia de 11,459 m3/seg. El embalse est formado por una
presa de enrocamiento, con corazn impermeable de 54 m de altura, permitiendo un
almacenamiento a los niveles: mximo (87.40) y mnimo (85,00) de operacin de 1,080
x 106 m3 y 961 x 106, respectivamente.
4.- Descripcin del vertedor de demasas
4.1.- Funcin
Tiene la funcin de controlar la descarga de los volmenes de agua que se
consideran excedentes de la capacidad til en el vaso almacenador, que a travs de sus
estructuras componentes el agua ser captada, conducida, controlada y restituida al rio
aguas abajo de la presa.
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4.2.- Geometra
Forma un canal de forma trapezoidal, que en su primera etapa funcionar como
desvo y en la segunda como un vertedor de demasas.
La obra de desvo tiene un ancho de 45 en el canal de llamada, reduciendo a 35 m
por una transicin en las zonas de estructura s y una longitud total de 827.50 m con
una pendiente de S=0.001.
El vertedero de demasas cuenta con un ancho de 144 m de los cuales est dividido
por un muro separador de 4 m de ancho en la base y una altura variable y longitud de
890 m, con una pendiente de S=0.00428 y taludes de 0.25:1 y 0.50:1 en ambos lados
del canal y bermas de 8 m.
4.3.- Capacidad
El vertedor de demasas tiene un gasto de 18,271 m3/seg. La obra de desvo tiene
una capacidad de 8,700 m3/seg, con salida de 4,230 m3/seg.
El tema siguiente corresponde a la parte central de esta investigacin, la parte de
en donde se mencionan las caractersticas de la turbina.
5.- TURBINA PRINCIPAL
5.1.- Funcin
Las turbinas son uno de los elementos
representativos y principales de las centrales
hidroelctricas, estas tienen la funcin de
aprovechar la energa cintica y potencial del
agua, la cual al pasar por los elementos de la
turbina, los cuales transforman la energa
cintica y potencial del agua en energa
mecnica para que a su vez esta energa
mecnica sea transformada posteriormente en
energa elctrica mediante el generador.
Figura 2 "Diagrama de una Turbina
Kaplan Vertical"
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5.2.- Datos Tcnicos Caractersticos
Tipo Kaplan vertical 5K37
Cada (H) 30.89 - 35.27 metros
Caudal (Q) 334 - 349 m3/seg
Potencia de la turbina (P) 98.716 - 108.33 MW
Velocidad de rgimen (Nn) 112.5 rpm
Velocidad de embalamiento (Np) 291 rpm
Masa inerte (GD2) 18,778 tm2
Trabajo de regulacin del servomotor del
distribuidor (ArD)
94,824 kgm (carrera 835 mm)
Trabajo de regulacin del servomotor del rodete
(ArR)
137,344 kgm (carrera 257 mm)
Crecimiento mximo calculado de la presin 36% H
Tabla 1.- Datos tcnicos de la turbina
5.3.- Descripcin Y Funcionamiento De Los Componentes Principales
5.3.1.- Carcasa espiral o caracol
Tiene la funcin de conducir y
distribuir el flujo de agua proveniente de
los conductos de presin dirigida hacia el
antedistribuidor de tal manera que se
tenga la misma presin de agua alrededor
de la turbina. La carcasa espiral est
compuesta por 12 paletas fijas
predirectrices, las cuales transmiten la
carga axial de traccin y su perfil
corresponde al perfil hidrulico del
modelo. Las paletas fijas son atornilladas
al anillo superior durante el montaje y
posteriormente soldadas.
Figura 3 "Carcasa de la Turbina Vertical
Kaplan"
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5.3.2.- Distribuidor
Despus de la carcasa espiral el agua fluye
por el distribuidor que est compuesto por 24
labes mviles directrices. Tiene la funcin de
regular el caudal de la turbina y/o cerrarlo. Los
labes son fundidos como monobloque y se
apoyan en dos bujes autolubricados.
Sobre el perno superior de la paleta
distribuidora, est montada la palanca
reguladora. Las tapas de la turbina son de
construccin soldada, ya que la carga axial de la
chumacera de carga es transmitida a travs de la
tapa superior al antedistribuidor y desde ah al
cimiento.
5.3.3.- Rodete
El rodete transfiere la energa del
agua, al momento torsor sobre el rbol,
aprovechado en el alternador para la
produccin de la energa elctrica. El
rodete se compone del cubo, en el cual se
hallan ubicados tanto los pernos de los
labes, formados hidrulicamente como
el mecanismo, el cual va girando estos
labes, segn la exigencia de la
regulacin. Los labes son fabricados de
acero fundido inoxidable del tipo 13.6%
Cr. El mecanismo de traslacin est
compuesto por vstagos, pernos, cruceta de
traslacin con ojales, vstagos de pistn sellado por los anillos del pistn y guiada en
los bujes. El trabajo del servomotor se transfiere mediante el mecanismos mencionado
anteriormente, para de esta manera al girar los labes van regulando la potencia segn
las condiciones.
El rodete pesa 140 toneladas, con una altura aproximada de 6 m y un dimetro de
6,600 mm.
Figura 4 "Distribuidos de la Turbina"
Figura 5 "Imagen del Rodete y sus labes"
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5.3.4.- Tubera de aspiracin
Cuando el agua de servicio ha
entregado su energa al rodete fluye a
travs del tubo de succin hacia la
galera de desfogue. El dimetro de
entrada del cono es de 6790.75 mm y de
salida 8612 mm, la longitud de 5427
mm y un espesor de la pared es de 15
mm. (Ver Figura 6)
Comenzando del subtema 5.3.1
hasta el 5.3.4 se describi el proceso por
el cual pasa el agua para utilizar esa
energa cintica y potencial y
transformarla en energa mecnica y
posteriormente energa elctrica,
adems de mencionar algunas
caractersticas de los componentes
mencionados en cada subtema, en los
subtemas posteriores se describirn
ms componentes de la turbina as
como su funcin.
5.3.5.- Sello de flecha
Este se realiza mediante una junta axial de anillo deslizante. El anillo de
deslizamiento bipartido que gira con la flecha, lleva un blindaje inoxidable sobre el cual
se deslizan los segmentos de anillo de carbn que estn colocados en el porta-anillo de
sello, bipartido que puede moverse en sentido axial.
Para la reduccin del desgaste, como medio de cierre y para refrigeracin de las
superficies de deslizamiento se inyecta agua de cierre en la ranura circundante entre el
primero y segundo anillo de carbn.
Este sello durante la operacin prcticamente sin contacto, por lo que solo est
expuesto nfimo desgaste y se ajusta automticamente a medida que aparece el desgaste.
5.3.6.- Flecha
Las unidades constan de un sistema de dos flechas, las cuales tiene la funcin de
transmitir el movimiento rotacional del rodete hacia el rotos del generado, siendo
diseadas suficientemente para la transmisin del mximo momento de torsin.
Tubera de
Aspiracin
Figura 6 "Posicin de la Tubera de Aspiracin"
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La longitud de la flecha del
lado del rodete es de 4,793 mm y la
flecha del lado del rotor es de 5,667
mm, con un dimetro de 1,100 mm
para ambas y con un peso en
conjunto de 111, 600 kg.
El eje del lado turbina tiene
sobre su parte baja una brida
forjada con un dimetro de 2,100
mm la cual sirve como tapa del
servomotor del rodete. El dimetro
de las bridas para la conexin de
los ejes es de 1,750 mm. El hueco
central de las flechas tiene un tubo
interior el cual conduce el aceite a
presin para accionar el
servomotor del rodete, siendo el
retorno por el lado exterior. Vase
Figura 7 Eje
5.3.7.- Chumacera gua inferior turbina
La turbina est equipada con una chumacera de gua inferior y una chumacera de
gua superior. La chumacera de gua superior esta combinada con la chumacera de
carga.
La chumacera consta de 12 segmentos radiales con dimensin de 300 x 300 mm
los cuales guan al eje sobre el dimetro de 1,500 mm. Las fuerzas radiales que se
presentan en la chumacera gua inferior se transmiten a travs de la carcasa de
chumacera a la tapa de turbina superior y en la chumacera de gua superior al apoyo
de chumacera de carga superior. La lubricacin de los segmentos de la chumacera es
mediante aceite, siendo refrigerado ste mediante enfriadores de agua. Podemos
observar un ejemplo en la Figura 7 con el nombre de cojinete.
5.3.7.- Chumacera combinada
Est compuesta por segmentos axiales y radiales, funcionando como chumacera
de carga y chumacera gua superior turbina respectivamente. Sobre la chumacera de
carga (chumacera axial) se transmiten todas las cargas desde el rotor, las cuales son
transmitidos a su vez a la tapa de la turbina y los labes del antedistribuidor y de ah a
la cimentacin de la obra.
Figura 7 "Turbina Kaplan"
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La capacidad de carga de la chumacera axial es de 1,800 toneladas, estando
formada por 12 segmentos de acero forjado con revestimiento de metal blando. Los
segmentos estn colocados sobre un inter-anillo elstico de acero, el cual est colocado
sobre el cuerpo de la chumacera. La chumacera radial (chumacera gua superior
turbina) soporta las fuerzas radiales de la turbina, y est formado por 24 segmentos
radiales de acero forjado con revestimiento de metal blando. Tiene una capacidad de
carga radial de 128 toneladas. La lubricacin de las dos chumaceras es mediante aceite
PEMEX TURBINA 15.
5.3.8.- Distribuidor de aceite y sello axial
Es un recipiente cnico de dos cmaras, colocado en la parte superior del eje, el
cual, sirve para conducir el aceite a presin de mando del servomotor del rodete,
teniendo sus tuberas de inyeccin y de descarga. El aceite lo recibe y enva hacia el
tanque acumulador de aceite a presin del sistema de regulacin.
El sello axial sin contactos en el cabezal del distribuidor de aceite, se compone de
una anillo fijo de una sola pieza, que est fijado sobre el tubo regulador externo y va
rotando con l, teniendo un contra-anillo fijo sellado.
6.- SISTEMA DE BOMBEO DE AGUA INFILTRADA
6.1. Uso
El sistema de bombeo de agua infiltrada tiene la funcin de achicar las fugas de agua
que se acumulan en la tapa de la turbina, provenientes del sello de carbonos, manguitos
de los labes del distribuidor o de las vlvulas de aireacin.
6.2.- Descripcin y Funcionamiento
Las fugas de agua mencionadas anteriormente, se acumulan en el lugar ms bajo del
adaptador de la tapa de la turbina, de ah mediante un interruptor flotante de conexin
el cual acciona la motobomba, es achicada el agua infiltrada descargando al desfogue.
Se tiene una motobomba de reserva para el aumento del nivel del agua infiltrada, la cual
es accionada por el interruptor flotante de contactos, desconectndose al descender el
nivel del agua.
En caso de que se incremente el nivel de agua infiltrada aun cuando se trabaje con las
dos motobombas, se tienen un interruptor flotante que manda el paro por falla de la
unidad.
El equipo de bombeo trabaja independientemente de la marcha de la unidad, siendo
indicativo de las infiltraciones la cantidad de agua achicada.
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7.- SISTEMA DE BOMBEO DE ACEITE INFILTRADO
7.1.- Uso
El sistema de bombeo de aceite infiltrado tiene la finalidad de achicar el aceite infiltrado
a travs del sello de carbones, las varillas del pistn de los servomotores de la rueda
distribuidora y del sistema de frenado y restituirlo al tanque de aceite de regulacin sin
presin.
7.2.- Descripcin Y Funcionamiento
El aceite infiltrado est bombeado por dos motobombas. El motor de la bomba principal
es operado por el interruptor flotante y el motor de la bomba de reserva por el interruptor
flotante. El motor de reserva est conectado al nivel mximo de aceite infiltrado. Durante
la marcha de la bomba de reserva est conectada simultneamente la sealizacin del
nivel mximo de aceite infiltrado. El equipo de bombeo trabaja independientemente y
sin dependencia a la marcha del grupo.
El contacto del equipo de electrodos sirve para la indicacin de agua en el aceite. Las
motobombas succionan el aceite infiltrado del tanque colector, el cual se halla colocado
en la tapa de la turbina.
El tiempo de achicado depende de la cantidad de fugas de aceite, lo cual es tambin
indicativo de las condiciones de operacin de la turbina.
Datos Tcnicos Caractersticos.
MOTOR:
Marca MEZ MOHE/MCE Voltaje 220/440 volts
Fases 3 Amperaje 3.58/2.06 A.
Velocidad 1730 RPM Potencia 1.1 kW
Frecuencia 60 Hz
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8.- SISTEMA DE AEREACIN
8.1.- Uso
Con el objeto de disminuir o evitar que se presente en el interior de la turbina el efecto
de cavitacin, se efecta la inyeccin de aire al tubo de aspiracin.
La cavitacin, no es ms que la formacin de burbujas de aire en el interior del lquido
(en este caso el agua) que est circulando por los labes mviles y los labes del rodete.
Las burbujas se forman debido a que en determinados momentos la velocidad del agua
es sumamente alta y la presin en el interior del tubo de aspiracin disminuye; sin
embargo cuando se recupera esa presin, las burbujas del aire explotan produciendo
ondas que alcanzan valores hasta de 25,000 c.p.s.; como estos cambios son frecuentes,
van daando considerablemente la superficie del interior del tubo de aspiracin, labes
del rodete y labes mviles.
8.2.- Descripcin Y Funcionamiento
El sistema de aereacin cuenta con 4 vlvulas colocadas sobre la tapa de la turbina, con
el perfil de paso 4 x 400 cm2, las cuales bajo ciertos estados de funcionamiento,
conducen forzadamente el aire atmosfrico debajo de la tapa de la turbina.
La vlvula de aereacin es fabricada de material anticorrosivo y se compone de cuerpo,
en el cual est ubicado el plato principal de la vlvula siendo accionado por un resorte.
En la parte baja est el plato de la vlvula de retroceso. Siendo accionado
moderadamente tambin por un resorte. Siendo accionado moderadamente tambin por
un resorte. La apertura y cierre, ajustadas cronolgicamente, son ejecutadas por el
cilindro interno, el cual est lleno de aceite.
Las cuatro vlvulas estn controladas por medio del anillo de regulacin, a travs de
una palanca, que acciona al plato principal de la vlvula.
La vlvula de retroceso se abre automticamente por influencia de la depresin debajo
de la tapa de la turbina y cierra por ayuda del resorte.
El cilindro interno es llenado de aceite y provisto de un diafragma de aguja para dirigir
la velocidad de cierre, el cual es dado por el resorte.
Al movimiento sbito del anillo de regulacin en el cierre del distribuidor, la palanca de
la vlvula aprieta el pistn contra el resorte del plato principal abriendo la vlvula y por
accin de la depresin debajo de la tapa va a abrirse tambin el plato de la vlvula de
retroceso. El tiempo de cierre es determinado por la fuerza del resorte y la dimensin del
orificio estrangulado por la aguja.
Durante los cambios lentos de la regulacin, la compresin del pistn es lenta y facilita
que el aceite en el cilindro se desborde a travs del orificio con el diafragma de aguja,
sin causar el movimiento del cilindro.
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9.- SISTEMA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO
9.1.- Uso
El sistema de agua de enfriamiento en las unidades, tiene la finalidad de mantener los
rangos de temperatura permisibles en los diferentes elementos que componen la unidad,
a fin de garantizar el funcionamiento correcto de stos en cuanto a fallas ocasionadas
por el incremento de temperatura se refiera.
Para tal fin, se cuenta con un flujo de agua corriente continuo tomado del agua que
alimenta a la turbina, teniendo una serie de dispositivos y equipo para el control y
supervisin del correcto funcionamiento de este sistema.
9.2.-Alimentacin
La alimentacin general del agua de enfriamiento, es tomada de la carcasa espiral a
travs de una vlvula hidrulica operada por una vlvula con imanes (Y341, Y342), 1y
la presin corresponde a la cada. El agua es conducida hacia los intercambiadores de
calor de la chumacera combinada, los intercambiadores de calor del aceite de regulacin,
los intercambiadores de calor de la chumacera inferior gua turbina y superior gua
generador, los radiadores del generador y prensa-estopas, a travs de sus tuberas y
vlvulas correspondientes.
9.3-Control general
Para la apertura y cierre de la alimentacin general se cuenta con una vlvula corrediza
manual de dimetro de 300 mm y una vlvula hidrulica operada por una vlvula
corrediza electromagntica (con imanes).
Para la retencin de la materia en suspensin en el agua de enfriamiento, se tienen dos
filtros de lavado automtico operados por un motor cada uno (M342 y M341)2, la entrada
del agua es sobre la parte externa de un tambor rotativo revestido por una hoja
perforada, sobre la cual las suciedades se captan. Los filtros cuentan con manmetros
de presin a la entrada y salida, y un regulador de presin diferencial, el cual a una
determinada diferencial de presin producida por el atascamiento en el filtro,
automticamente opera el mecanismo de accionamiento del tambor. Simultneamente
recibe el impulso de la electrovlvula y abre la vlvula hidrulica con un dimetro de 80
mm, depositando las suciedades sobre la descarga. El tambor va a captar las suciedades
1 Y341, Y342: Imanes de manejo de distribucin de la vlvula corrediza hidrulica en la aduccin de agua de enfriamiento.
2 M341: Motor del filtro auto purificador principal. M342: Motor del filtro auto purificador de reserva.
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mayores que 0.8 mm. La capacidad del filtro es de 8,000 L/min. El intervalo de tiempo
de limpieza se ajusta por un rel de tiempo.
Por cada unidad se tienen dos filtros para que cuando pare uno para limpieza, opera el
otro, teniendo uno siempre de reserva. Con el equipo electromecnico de accionamiento
se puede girar lentamente en forma manual.
Para controlar la presin de los filtros se tiene conectados interruptores de presin
(S341 y S342).3
9.4- Enfriamiento del generador
Considerando como elementos para enfriamiento del generador a los enfriadores de aire
(radiadores) y los enfriadores de la chumacera gua turbina, se tiene lo siguiente:
9.4.1.- Enfriadores de aire (radiadores)
Del ramal de descarga de los filtros dplex, sale una derivacin con una tubera de 200
mm de dimetro hacia los radiadores del generador.
El flujo de agua se puede controlar mediante una vlvula reguladora. El generador tiene
instalados doce radiadores colocados sobre la carcasa del estator, los cuales tienen las
siguientes caractersticas:
Datos para un enfriador A carga nominal A sobre carga
Flujo de aire 5.1 3 5.1 3
Flujo de agua 17.75 3 17.75 3
Temperatura aire entrada 60.2 C 65.7 C
Temperatura aire salida 37 C 38.7 C
Temperatura agua entrada 27 C 27 C
Temperatura agua salida 33.5 C 34.6 C
Cada de presin aire 185 Pa 186 Pa
Cada de presin agua 101.5 kPa 101.1 kPa
Presin mxima de trabajo agua 1000 kPa 1000 kPa
3 (S341 y S342): Interruptor de presin diferencial del filtro auto purificador principal e Interruptor de presin diferencial del filtro auto purificador de reserva, respectivamente.
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Material tuberas Cu/Ni 70/30 Aletas de tubo Al
Material placa colectoras Metal muntz
Capacidad de enfriamiento 135.17 kW 157.5 kW
-El flujo total de agua a los enfriadores es de 213 3
-Total de cada de presin para enfriadores, tuberas e indicadores de flujo es de 150kPa.
9.4.3.- Enfriadores de chumacera gua generador
Para el enfriamiento del aceite de lubricacin de la chumacera superior gua generador,
se cuenta con dos intercambiadores de calor por unidad, los cuales toman el agua del
ramal de los enfriadores de aire.
El flujo de agua para los enfriadores es de 1.2 3 . Los enfriadores estn construidos
por cuatro tubos de cobre, en forma de U, expandidos dentro de una placa tabular de
latn.
9.4.4.- Enfriadores chumacera combinada
Del ramal de descarga de los filtros se toma el agua para el enfriamiento de la chumacera
combinada, ajustando la cantidad necesaria de agua por medio de una vlvula
reguladora. La temperatura del agua est controlndose por la sonda del termmetro de
resistencia a la entrada y a la salida.
El agua est distribuida por la tubera en cuatro intercambiadores de calor horizontales
colocados sobre los brazos de la estrella de la chumacera combinada. La entrada y salida
de agua desde cada refrigerador puede ser cerrada por las vlvulas manuales de
dimetro de 125 mm. El gasto de agua es de 57.5 .
9.4.5.- Enfriamiento chumacera gua inferior-turbina
Desde el ramal hacia los enfriadores de la chumacera combinada va un ramal de
dimetro de 50 mm hacia la chumacera gua inferior-turbina.
La chumacera cuenta con seis enfriadores, teniendo una interconexin circular comn.
Cada enfriador puede ser puesto fuera de servicio. En el conducto comn se tiene
instalado un diafragma de regulacin, sondas termomtricas de resistencia a la entrada
y salida, fluxmetro de contactos y una vlvula corrediza manual.
La cantidad de agua necesaria para estos enfriadores es de 150 , una carga de 11-
12 m y una presin de prueba en los circuitos de agua de 8.4 2 .
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9.4.6.- Enfriamiento de prensa-estopas
Del ramal hacia la chumacera gua inferior-turbina se toma una derivacin hacia el
prensa-estopas o sello de carbn de la flecha, con un dimetro de 40 mm. Esta
conduccin tiene acoplados dos filtros mecnicos finos con una capacidad de 150
cada uno.
Los filtros finos tienen un medidor de presin, el cual determina por presin diferencial
la captacin de suciedades, teniendo vlvulas corredizas para su limpieza.
La tubera cuenta con un fluxmetro de contactos y una vlvula corrediza manual. La
descarga del agua cae libremente en la parte ms baja de la turbina, de donde es
descargada hacia el canal del crcamo de achique.
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10.- CONCLUSIN
Las mquinas de fluidos incompresibles han sido de mucha importancia en el desarrollo
de muchos procesos industriales desde mucho tiempo atrs. Sus aplicaciones van desde
el traslado de fluidos, para sistemas de bombeo como en las gasolineras, hasta la
generacin de energa a travs de turbinas en las centrales hidroelctricas; existen
innumerables tipos de mquinas inclusive su clasificacin es extensa pero, en general,
su objetivo se basa en dos cuestiones principales, la primera es proporcionar energa a
los fluidos y la segunda es transformar la energa que traen los fluidos a otra clase de
energa como la mecnica y posteriormente a la elctrica.
En el presente trabajo, nos enfocamos a un proceso muy relevante en la vida de nuestra
sociedad, hablamos de la generacin de energa elctrica en las centrales hidroelctricas.
En nuestro estado existe el rio Grijalva el cual tiene un excelente caudal para ser
utilizado, ya que cuenta con grandes saltos geolgicos, los cuales proporcionan la
suficiente energa potencial para poder mover las enormes turbinas que se utilizan en
las centrales mencionadas. A lo largo del rio se tienen instaladas cuatros centrales de
este tipo, decidimos enfocarnos en la central hidroelctrica Peitas la cual cuenta con 4
turbinas tipo Kaplan Vertical 5k37 con una capacidad 105 MW de potencia para cada
una. La importancia de estas turbinas radica en que se aprovecha la energa contenida
en el agua almacenada, la cual de manera general, es dirigida a travs de la carcasa
hacia el rodete donde se encuentran los labes, que son los que absorben la energa y la
transmiten al eje que est unido a la flecha del generador que es donde se produce la
energa que utilizamos diariamente en nuestros hogares, y sin la cual se nos dificultaran
muchas de las labores diarias.
Es tan diversa la aplicacin de estas mquinas de fluidos incompresibles, que inclusive
contando con esta turbina de gran tamao es necesario la utilizacin de otras mquinas
ms. En esta central podemos darnos cuenta que la turbina necesita de diversos
sistemas de mantenimiento externos a su funcionamiento interno.
El sistema de enfriamiento es un ejemplo claro de esto sistemas, funciona a travs de
un sistema especfico de bombeo de agua que genera un flujo constante capaz de
mantener a todo el sistema en rangos de temperatura permisibles, ya que si el sistema
est ms caliente de lo normal algunos sellos, sistemas electrnicos e inclusive algunos
empaques pueden resultar daados y la eficiencia de la turbina ser afectada; y como
bien sabemos la perdida de energa no es econmicamente sustentable.
Por esta razn, estamos firmemente convencidos que este tipo de mquinas al igual que
las de fluidos incompresibles, se han tornado en pilares del desarrollo de la humanidad,
ya que de manera directa nos proporciona diversos tipos de energa utilizables en la
sociedad.
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11.- BIBLIOGRAFA.
Manual de Operaciones de la Central hidroelctrica Peitas.
Comisin Federal de Electricidad.
