Foros de SóloIngeniería

- 12 Feb 2013, 13:11 #316631

Buenos días:

Este es mi primer mensaje en este foro aunque ya había leído antes diversos e interesantes temas en él. Soy Ingeniero Químico, y actualmente estoy haciendo practicas en una depuradora en la cuál me han planteado un pequeño proyecto para producir energía eléctrica en un salto de agua de poco más de un metro, con un caudal máximo de 550 m3/h (como veréis no es gran cosa, pero lo que se consiga sacar es un ahorro para nosotros).

Más o menos tengo la idea de como debería hacerlo, así como los parámetros y las ecuaciones de diseño, pero tengo diversas dudas que no consigo aclarar. La turbina que voy a utilizar es una turbina de hélice a la cual le entraría el caudal de agua en vertical (es lo más conveniente en estos casos), conozco como calcular los diferentes diámetros de la turbina y como la apertura entre álabes deja pasar más o menos caudal, pero no tengo claro como deben ser los álabes, que es lo que favorece el aumento del rendimiento y que no, ya que los diseños que he visto en turbinas de hélice suelen tener unos álabes con una pendiente elevada a la entrada del agua y casi horizontal a la salida y aunque he leído sobre el tema no tengo claro como podría hacer el diseño ¿Alguien podría darme alguna opinión sobre esto?

Gracias y saludos a todos los ingenieros de este foro.

Última edición por gcp900 el 27 Feb 2013, 19:59, editado 1 vez en total

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- 12 Feb 2013, 16:44 #316647

¿Alguien podría darme alguna opinión sobre esto?

Busca un fabricante de turbinas. Esos números, cálculos y cábalas las hicieron hace más de 100 años.

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"La vida inteligente en la Tierra es un evento que todavía está por llegar" (Stephen Hawking)

- 12 Feb 2013, 16:51 #316650

¿cómo pretendes diseñar tú una turbina?

Durante el siglo XX, hubieron muchos equipos de trabajo a nivel internacional parametrizando el diseño optimo de turbinas Kaplan, Francis, etc. para grandes presas.
Fueron miles y miles de horas de trabajo de ingeniería, haciendo ensayos con productos artesanales.
(los parámetros principales son caudal y altura, pero vamos, que no me parece tan sencillo como darle un dibujo a un calderero).

Hay vademecums sobre máquinas hidráulicas... pero si no estás familiarizado, me parece algo tremendamente difícil.

Deberías ir a parar a catálogos de fabricantes.

Si quieres información, podrías consultar al departamento de mecánica de fluidos de la ETSEIB (escuela de ingenieros industriales de Barcelona). Su actividad está bastante centrada en turbomáquinas.

Pero vamos... que lo suyo es ir a parar a un fabricante especializado.

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Audentes Fortuna Iuvat

- 12 Feb 2013, 17:48 #316656

http://www.averly.es/turbinas.html, por ejemplo.

aunque con 1 m... los números son bastante pobres...Mira de que volumen de energía "potencial" estamos hablando (mgh... ) 550000kg*9,8m/s2*1m = 5.390.000 J/3600 s = 1497 W. Siendo optimistas y que puedas llevar la mitad de potencia a las bornas del generador, son 750W de potencia. Probablemente con ésto no llegues a pagar ni el gasto de teléfono...

En fin, no es por desanimarte, pero...chico, para ese recao, te compras tres placas solares que te sale mas barato y genera mas.

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"Siempre es mejor trabajar con el aparato propio que con el de los demás" JCas
"Medir dos veces. Cortar una" Manu
"Que cumpleaños ni que cumpleaños; yo me las como de todos los tamaños" Carmen de Mairena
Gili-pollas no lleva tilde,pero se acentúa con el paso del tiempo..... Popular

- 12 Feb 2013, 18:02 #316658

http://www.averly.es/turbinas.html, por ejemplo.

aunque con 1 m... los números son bastante pobres...Mira de que volumen de energía "potencial" estamos hablando (mgh... ) 550000kg*9,8m/s2*1m = 5.390.000 J/3600 s = 1497 W. Siendo optimistas y que puedas llevar la mitad de potencia a las bornas del generador, son 750W de potencia. Probablemente con ésto no llegues a pagar ni el gasto de teléfono...

En fin, no es por desanimarte, pero...chico, para ese recao, te compras tres placas solares que te sale mas barato y genera mas.

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"La vida inteligente en la Tierra es un evento que todavía está por llegar" (Stephen Hawking)

- 12 Feb 2013, 18:15 #316662

ha sido sin querer...

Contenido

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"Siempre es mejor trabajar con el aparato propio que con el de los demás" JCas
"Medir dos veces. Cortar una" Manu
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Gili-pollas no lleva tilde,pero se acentúa con el paso del tiempo..... Popular

- 12 Feb 2013, 18:19 #316663

Repe

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"La vida inteligente en la Tierra es un evento que todavía está por llegar" (Stephen Hawking)

- 12 Feb 2013, 23:27 #316693

Muchas gracias por las respuestas. Tengo poca experiencia con cosas de este tipo porque acabo de salir de la universidad y lo más que he visto han sido apuntes, apuntes y apuntes... Y respecto a esto tuve una asignatura que trataba todo el tema de turbinas pero desde un punto de vista teórico y por ejemplo el tema eléctrico (acoplamiento a alternador) no se veía en la materia. Se perfectamente que toda la teoría acerca de las turbinas sale de muchos estudios de dinámica de fluidos y experimentación, pero dada la magnitud de lo que pretendo pensé que haciendo una cosa "más o menos" (aunque fuese en plan chorra) se podría obtener al menos un rendimiento del 70%. Aunque según lo que me contais, probablemente sea más barato comprar un par de paneles solares y calentar agua jaja.

Lo que me ha dejado un poco perdido ha sido esto:

http://www.averly.es/turbinas.html, por ejemplo.

aunque con 1 m... los números son bastante pobres...Mira de que volumen de energía "potencial" estamos hablando (mgh... ) 550000kg*9,8m/s2*1m = 5.390.000 J/3600 s = 1497 W. Siendo optimistas y que puedas llevar la mitad de potencia a las bornas del generador, son 750W de potencia. Probablemente con ésto no llegues a pagar ni el gasto de teléfono...

En fin, no es por desanimarte, pero...chico, para ese recao, te compras tres placas solares que te sale mas barato y genera mas.

Las turbinas suelen alcanzar rendimientos del 90% (dependiendo de como y para que se diseñen), asi que no entiendo como puede ser que el máximo aprovechable sea tan solo 750W ¿Tantas pérdidas genera un alternador? Con 750W estoy pensando comprarme una bicicleta estática y pedalear yo jaja.

Lo siento si el tema es demasiado evidente/fantasioso, y agradezco mucho las respuestas. La verdad es que da gusto tener un sitio en el que hablar con ingenieros/técnicos de diferentes especialidades, aquí se aprende más que en la facultad jaja. Espero poder contribuir yo también con mis conocimientos.

Saludos a todos y gracias.

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- 13 Feb 2013, 13:49 #316728

Las hidroturbinas cuanto más pequeñas peor rendimiento desarrollan. Imaginate:
0.8 turbina, 0.9 acoplamiento y sellos 0.9 alternador 0.65 de rendimiento final y creo que siendo optimista.

Como tengas que mecanizar el rodete en acero resistente a ambiente corrosivo como el de una depuradora en un cacharro de 5 ejes prepara el bolsillo...
No es imposible, pero la relación ahorro-inversión no lo justifica.

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Si utilizas al enemigo para derrotar al enemigo, serás poderoso en cualquier lugar a donde vayas

- 13 Feb 2013, 17:15 #316744

Las hidroturbinas cuanto más pequeñas peor rendimiento desarrollan. Imaginate:
0.8 turbina, 0.9 acoplamiento y sellos 0.9 alternador 0.65 de rendimiento final y creo que siendo optimista.

Como tengas que mecanizar el rodete en acero resistente a ambiente corrosivo como el de una depuradora en un cacharro de 5 ejes prepara el bolsillo...
No es imposible, pero la relación ahorro-inversión no lo justifica.

Dado que por la altura que dispone tendrá que ser una Kaplan seguramente, para esa potencia, puede usar la de tu avatar.

Contenido

66 mm ¿verdad o mentira?

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"La vida inteligente en la Tierra es un evento que todavía está por llegar" (Stephen Hawking)

- 14 Feb 2013, 11:38 #316821

Las hidroturbinas cuanto más pequeñas peor rendimiento desarrollan. Imaginate:
0.8 turbina, 0.9 acoplamiento y sellos 0.9 alternador 0.65 de rendimiento final y creo que siendo optimista.

Como tengas que mecanizar el rodete en acero resistente a ambiente corrosivo como el de una depuradora en un cacharro de 5 ejes prepara el bolsillo...
No es imposible, pero la relación ahorro-inversión no lo justifica.

Dado que por la altura que dispone tendrá que ser una Kaplan seguramente, para esa potencia, puede usar la de tu avatar.

Contenido

66 mm ¿verdad o mentira?

Contenido

52mm 130000 rpm. Mi PFC... (Aunque ese avatar no es exactamente el mío, le llevaría unos cuantos años a mi ordenador renderizarlo...)
P.D: Me alegra que alguien la reconozca

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Si utilizas al enemigo para derrotar al enemigo, serás poderoso en cualquier lugar a donde vayas

- 14 Feb 2013, 17:10 #316850

Las hidroturbinas cuanto más pequeñas peor rendimiento desarrollan. Imaginate:
0.8 turbina, 0.9 acoplamiento y sellos 0.9 alternador 0.65 de rendimiento final y creo que siendo optimista.

Como tengas que mecanizar el rodete en acero resistente a ambiente corrosivo como el de una depuradora en un cacharro de 5 ejes prepara el bolsillo...
No es imposible, pero la relación ahorro-inversión no lo justifica.

Dado que por la altura que dispone tendrá que ser una Kaplan seguramente, para esa potencia, puede usar la de tu avatar.

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66 mm ¿verdad o mentira?

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52mm 130000 rpm. Mi PFC... (Aunque ese avatar no es exactamente el mío, le llevaría unos cuantos años a mi ordenador renderizarlo...)
P.D: Me alegra que alguien la reconozca

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130000 rpm para 52 mm se me antoja muy lenta, yo con 66 mm llego a 125000 sin problemas. Poco empuje nominal tienes o alguna mentirijilla has contado en el PFC . Con 52 mm deberías llegar a las 170.000 si no recuerdo mal las curvas de algunas turbinas tan pequeñas.
Firmado: el constructor de una KJ-66 montada a mano en el garaje de casa.

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"La vida inteligente en la Tierra es un evento que todavía está por llegar" (Stephen Hawking)

- 15 Feb 2013, 13:27 #316932

Como comentaba mi querido profesor de fluídos.

Las turbinas son como trajes a medida, se hacen específicamente para cada salto.

En este caso no te compensa realizar una turbina a medida. Podrias pasarte por un desguace de barco, mirar hélices, conseguir alguna adaptable a tu caso, conseguir un alternador de coche de un desguace e ir tirando por ese camino, la eficiencia sería baja, pero creo que sería la única manera de conseguir la instalación a un precio amortizable. Eso sí, va a quedar feo y "poco profesional" (Aunque personalmente creo que hacer un Frankenstein requiere más inventiva y trabajo que desarrollarlo desde cero...)

Pa JORDIM

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Que me cuentas? Sube unas fotos porfa! Crea un hilo en Miscelánea y comenta un poco cómo la construiste.
Me encantan estos cacharros.
Pues si, el modelo que diseñé yo esta basado en la p60 de jetCat, que es la que había en mi universidad. Las revoluciones de esa turbina están en 170000 y 67N pero los cálculos que he realizado dan más o menos eso, 130000 rpm (rendimiento esperado de la turbina ~82%, y las dimensiones del rodete de la turbina coinciden con las de la turbina real. Realmente como era un PFC y la meta es académica pues mi director y yo decidimos no darle más vueltas al asunto.
De hecho a 170000 rpm el rendimiento del compresor era un churro (bastante <60%) y en 130000 el pico de rendimiento estaba bastante bien situado. Bueno que me lío...

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Si utilizas al enemigo para derrotar al enemigo, serás poderoso en cualquier lugar a donde vayas

- 15 Feb 2013, 14:18 #316940

Las hidroturbinas cuanto más pequeñas peor rendimiento desarrollan. Imaginate:
0.8 turbina, 0.9 acoplamiento y sellos 0.9 alternador 0.65 de rendimiento final y creo que siendo optimista.

Como tengas que mecanizar el rodete en acero resistente a ambiente corrosivo como el de una depuradora en un cacharro de 5 ejes prepara el bolsillo...
No es imposible, pero la relación ahorro-inversión no lo justifica.

Dado que por la altura que dispone tendrá que ser una Kaplan seguramente, para esa potencia, puede usar la de tu avatar.

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66 mm ¿verdad o mentira?

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52mm 130000 rpm. Mi PFC... (Aunque ese avatar no es exactamente el mío, le llevaría unos cuantos años a mi ordenador renderizarlo...)
P.D: Me alegra que alguien la reconozca

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130000 rpm para 52 mm se me antoja muy lenta, yo con 66 mm llego a 125000 sin problemas. Poco empuje nominal tienes o alguna mentirijilla has contado en el PFC . Con 52 mm deberías llegar a las 170.000 si no recuerdo mal las curvas de algunas turbinas tan pequeñas.
Firmado: el constructor de una KJ-66 montada a mano en el garaje de casa.

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Como sois los de esa parte del la península ibérica...llevais los petardos, el fuego y el ruido en la sangre... lástima que no sepas volar colgado de un trapo, como debe ser

De cara a hacer engendros puestos a desvariar, lo mejor en relación coste/resultado, para ese salto y por pocas perras, una noria. Lo demás es intentar mear `por el pitorrito de un botijo. PEro insisto, solo por el precio del metal de la noria ya consigue mas electricidad con placas solares a razón de 1 €/wp.

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"Siempre es mejor trabajar con el aparato propio que con el de los demás" JCas
"Medir dos veces. Cortar una" Manu
"Que cumpleaños ni que cumpleaños; yo me las como de todos los tamaños" Carmen de Mairena
Gili-pollas no lleva tilde,pero se acentúa con el paso del tiempo..... Popular

- 15 Feb 2013, 14:33 #316944

De cara a hacer engendros puestos a desvariar, lo mejor en relación coste/resultado, para ese salto y por pocas perras, una noria. Lo demás es intentar mear `por el pitorrito de un botijo. PEro insisto, solo por el precio del metal de la noria ya consigue mas electricidad con placas solares a razón de 1 €/wp.

La noria lo iba a decir y se me olvidó, pero efectivamente sólo lo dije en caso de emperrarse en el tema.

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Si utilizas al enemigo para derrotar al enemigo, serás poderoso en cualquier lugar a donde vayas