Diseño de Presa Hidraulica con Central Electrica Pequeña.
Enviado por EduardoLGR • 11 de Agosto de 2016 • Ensayos • 1.399 Palabras (6 Páginas) • 104 Visitas
Diseño preliminar de la tubería
Torricelli
[pic 1][pic 2]
(Entrada)[pic 3]
Caudal asumiendo un diámetro de 0.6 metros.
Q = = 0.283m^2 * 26.20 m/s = 7.415 m^3/s[pic 4]
Viscosidad cinemática: 8.91 x 10-6 m2/s
= 1764309.76[pic 5]
Al utilizar una tubería de acero tenemos una rugosidad de: 1.4 x 10-5 m
Bernoulli: [pic 6][pic 7]
Despejamos V2: [pic 8][pic 9]
Calculando HL
- Pérdida en la entrada:
[pic 10]
Donde K es una relación existente entre los diámetros y la velocidad
- Pérdida por fricción:
[pic 11]
[pic 12]
Iterando en matlab se obtiene el valor del factor de fricción usando el diámetro asumido, el número de Reynolds calculado y el valor de K anterior.
F da: 0.01034
[pic 13][pic 14]
[pic 15]
[pic 16][pic 17]
El caudal de descarga entonces:
Q = A*V = 0.283m^2*18.5m/s = 4.23 m^3/s
El tiempo de llenado se obtiene con la capacidad del embalse y el Caudal de entrada
T = V / Q = 1, 980,000 m^3 / 8.31 m^3/seg = 238267seg = Aprox 2.75 días.
El tiempo de descarga se consigue de igual forma pero utilizando el caudal de descarga
T = 1, 980,000 / 4.21 = Aprox 5.44 días.
El tiempo de descarga en estiaje por las condiciones de operación y diseño al tener una presa de gravedad de concreto es exactamente la mitad del tiempo de descarga total, en este caso es 2.72 días.
Calculos de obras Hidráulicas
Datos preliminares
Longitud total de la tubería
Nuestra tubería tendrá una longitud en embalse de 14m, a lo que se añadirá el grosor de la presa de 34.63 metros y también la distancia entre el lado externo de la presta y la casa de máquinas de 94.17 metros para una longitud total de 142.8 metros.
Caudal de diseño
Este caudal sirve para alimentar la turbina y generar así la demanda de energía solicitada, además dicho caudal se utiliza para determinar la capacidad y el diseño de las diferentes obras que componen el proyecto
[pic 18]
Es el caudal de diseño en m^3/s[pic 19]
Demanda total, en KW[pic 20]
Peso específico en t/m^3[pic 21]
Caída neta menos las pérdidas[pic 22]
)[pic 23]
[pic 24]
Diseño de la rejilla
En el diseño de la rejilla se tiene en cuenta inicialmente la fórmula del vertedero
[pic 25]
Q es el caudal de diseño
C coeficiente de los vertedores Francis = 0.65
L es la longitud del vertedor en m (3m recomendado)
H es la altura mínima de agua
[pic 26]
[pic 27]
Velocidad de lámina de agua
[pic 28]
[pic 29]
[pic 30]
Área de la rejilla
[pic 31]
0.75 m[pic 32]
Donde
Fórmula para la separación entre barras de la rejilla [pic 33]
S es la separación entre las barras de la rejilla, para lo cual asumimos el valor máximo 20 cm.
Diseño del desarenador según el tipo de central hidroeléctrica
Velocidad de sedimentación
[pic 34]
[pic 35]
[pic 36]
[pic 37]
[pic 38]
[pic 39]
[pic 40]
Tiempo de sedimentación
[pic 41]
[pic 42]
[pic 43]
[pic 44]
[pic 45]
Capacidad del sedimentador
[pic 46]
(Condición optima)[pic 47]
[pic 48]
Área del sedimentador
[pic 49]
[pic 50]
Altura de la lámina de agua en el desarenador
= 1.5m[pic 51]
Diseño hidráulico de la tubería de conducción
Diámetro tubería de conducción
[pic 52]
es el diámetro de la tubería [pic 53]
es el caudal de diseño [pic 54]
Perdida de carga en la tubería de conducción = 14.2[pic 55]
es el coeficiente de flujo del material de la tubería, para el acero es 120[pic 56]
es la diferencia de cotas en el desarenador [pic 57]
es la longitud de la tubería [pic 58]
0.34 m[pic 59]
Pérdida en la tubería de conducción j
Este valor es el 10% de la tubería total
Es el valor de la tubería total [pic 60]
= 142 m[pic 61]
J= 14.2 m
Velocidad del agua a tubo lleno
[pic 62]
[pic 63]
Línea piezometrica
La piezometrica es 50m y la caída de la piezometrica que se presenta en nuestro sistema es de:
[pic 64]
CP=14.2+ 0.01357 = 14.21357 para una terminar en 35.78643m
Capacidad del tanque de carga
[pic 65]
es el volumen teórico en m^3[pic 66]
A es el área de la tubería de conducción
es la pendiente de la tubería de llegada al tanque 0.2 m[pic 67]
es la gravedad en m/s^2[pic 68]
20.84 m^3[pic 69]
Dimensionamiento del tanque de carga
V = asumiendo un L = 3m despejamos el diámetro [pic 70]
20.84 x 3 = → d = 8.92m[pic 71]
Diseño hidráulico de la tubería de carga
Coeficiente de perdida K = 0.5
Pérdida de carga en la rejilla
hR = Er*Vo^2/2g → 0.76*0.33^2/2g = 4.21*10^-3m
Pérdida en la entrada del tubo
hE = Ee* Vo^2/2g → 0.5*0.33^2/2g = 2.77*10^-3m
Pérdida de carga en los codos
hK = (Ek* Vo^2/2g)x2 → (0.36*0.33^2/2g)x2 = 4 *10^-3m
Pérdidas por dispositivos de cierre (válvula de compuerta)
Hv = Ev*V^2/2g = 0.45*0.33^2/2g = 2.49*10-3m
...