Cavitación de turbinas hidráulicas Francis
Quiero saber como podría solucionar un problema de cavitación que ocurre en la turbina Francis, se genera un vacío dentro de esta turbina y eso es lo que la hace que cavite, esta instalada en una central hidroeléctrica en sinaloa.
1 respuesta
Respuesta de pandeburgos
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Estoy consultando tu problema en la página 435 de "Estructuras Hidráulicas" de Novak, P.; Moffat, A.I.B. y Nalluri, C. Editorial McGrawHill, segunda edición (Apartado 12.8.7 Cavitación en turbinas y localización de la turbina, Ys).
Por lo que veo, se trata fundamentalmente de un problema de diseño, ya que se debe haber elegido una ubicación de la turbina que no cumple con el requisito que aparece en la figura 12.11 de dicho libro, donde se especifican, para diversos tipos de turbina y alturas de salto, la velocidad específica recomendada.
En dicho libro, se habla también del coeficiente de cavitación o "sigma" de la planta, que es el cociente entre (Ha-Hv-Ys) y H, siendo:
Ha-Hv=Hb= 10.1 metros a nivel del mar (presión barométrica y a 20ºC)
H: El salto efectivo sobre el rotor
Ys: Es la altura de aspiración, es decir, la diferencia entre el nivel del agua aguas abajo y la parte inferior de los rotores.
Existen valores críticos (mínimos admisibles)de este sigma para diversas velocidades específicas de la máquina, los cuales, para una turbina Francis, se pueden obtener por la fórmula:
Sigmacrítico=0.0432*(VelocidadEspecífica/100)^2
Si tu turbina incumple este requisito, es normal que se te presenten problemas de cavitación. Creo que se podrían resolver aumentando el nivel aguas abajo, aunque esto reduciría el salto efectivo.
Espero que esto te de unas ideas generales, pero sería necesario un análisis más detallado, imposible de hacer a través de internet.
Búscate un buen consultor.
Un abrazo desde Madrid.
Por lo que veo, se trata fundamentalmente de un problema de diseño, ya que se debe haber elegido una ubicación de la turbina que no cumple con el requisito que aparece en la figura 12.11 de dicho libro, donde se especifican, para diversos tipos de turbina y alturas de salto, la velocidad específica recomendada.
En dicho libro, se habla también del coeficiente de cavitación o "sigma" de la planta, que es el cociente entre (Ha-Hv-Ys) y H, siendo:
Ha-Hv=Hb= 10.1 metros a nivel del mar (presión barométrica y a 20ºC)
H: El salto efectivo sobre el rotor
Ys: Es la altura de aspiración, es decir, la diferencia entre el nivel del agua aguas abajo y la parte inferior de los rotores.
Existen valores críticos (mínimos admisibles)de este sigma para diversas velocidades específicas de la máquina, los cuales, para una turbina Francis, se pueden obtener por la fórmula:
Sigmacrítico=0.0432*(VelocidadEspecífica/100)^2
Si tu turbina incumple este requisito, es normal que se te presenten problemas de cavitación. Creo que se podrían resolver aumentando el nivel aguas abajo, aunque esto reduciría el salto efectivo.
Espero que esto te de unas ideas generales, pero sería necesario un análisis más detallado, imposible de hacer a través de internet.
Búscate un buen consultor.
Un abrazo desde Madrid.
Quisiera saber si seria conveniente, solucionar el problema de cavitación llenando ese vacío con aire.
Loreto31.
Lo que propones suena algo extraño, ya que inyectando aire a presión lo único que vas a conseguir es aumentar su solubilidad en el agua (creo que esto es la ley de Henry) y, cuando ésta se encuentre con bajas presiones, mayor número de burbujas que incrementarán el problema. De hecho, he encontrado un sistema de ensayo de turbinas Francis que se apoya en este principio para analizar en laboratorio la cavitación. Lo puedes encontrar en:
http://lmhwww.epfl.ch/Services/ModelTesting/cavitationtest.htm
Esta dirección la he encontrado buscando en Google "cavitation +Francis". Se encuentran varias cosas interesantes, por lo que te recomiendo que hagas dicha búsqueda aunque yo he estado mirando un montón de referencias y lo único que aparece respecto del problema que me preguntas es la explicación física y sistemas de reparación de la turbina una vez que se ha picado, pero no medidas de mitigación del problema.
Lo que propones suena algo extraño, ya que inyectando aire a presión lo único que vas a conseguir es aumentar su solubilidad en el agua (creo que esto es la ley de Henry) y, cuando ésta se encuentre con bajas presiones, mayor número de burbujas que incrementarán el problema. De hecho, he encontrado un sistema de ensayo de turbinas Francis que se apoya en este principio para analizar en laboratorio la cavitación. Lo puedes encontrar en:
http://lmhwww.epfl.ch/Services/ModelTesting/cavitationtest.htm
Esta dirección la he encontrado buscando en Google "cavitation +Francis". Se encuentran varias cosas interesantes, por lo que te recomiendo que hagas dicha búsqueda aunque yo he estado mirando un montón de referencias y lo único que aparece respecto del problema que me preguntas es la explicación física y sistemas de reparación de la turbina una vez que se ha picado, pero no medidas de mitigación del problema.
