Repotenciación de turbina Francis de la Central Hidroeléctrica Chavimochic aplicando un análisis y simulación fluidodinámica

Abstract

En la Central Hidroeléctrica Virú, debido a la sedimentación de las aguas turbinadas, la cual provoca desgaste de los componentes de la turbina en especial a los alabes directrices. Por tal motivo, el ingeniero del aérea de sistemas hidromecánicos junto al de mantenimiento mecánico y técnicos de la parte operativa y mantenimiento de las turbinas mediante una inspección visual y medición del espesor de los alabes llegaron a la conclusión que, era necesario aumentar el espesor de los alabes para evitar su desgaste prematuro. Esto provocó un resultado desfavorable, dando como resultado la caída de potencia debido a que, se redujo el área de paso del fluido hacia el rodete provocando el aumento de los golpes de ariete y sobrecarga en las tapas superior, inferior y sello del eje. Debido a ello, se produjo fuga de agua por estos. El objetivo del presente trabajo, fue realizar un análisis y simulación fluidodinámica al alabe directriz con diferentes espesores de 17 y 21 mm. Para ello, se realizó el estudio a la Central Hidroeléctrica y se tomó como análisis de estudio a los alabes directrices del distribuidor de las tres turbinas modelo Francis del Área de Sistemas Hidromecánicos del Proyecto Especial Chavimochic. La recopilación de los datos se efectuó por medio de los planos de diseño, medición y análisis visual y se organizó mediante la elaboración de tablas. Mediante el análisis geométrico a ambos alabes se pudo comprobar que, al aumentar el espesor del alabe, la línea de ataque (cuerda) del alabe actual (21 milímetros de espesor), iba a tener una pequeña desviación lineal de 0.13 milímetros con respecto al de origen (17 milímetros de espesor), lo cual provoco que aumente el ángulo de flujo. Por tal motivo, al realizar la simulación fluidodinámica al alabe directriz se concluyó que los máximos valores de los coeficientes de arrastre y sustentación se dará para un ángulo de flujo de 3 grados cuya tendencia de ambas curvas empieza a disminuir para ángulos superiores a esta.