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Title: Análisis de la eficiencia de una turbina tipo francis con características similares a la de la central hidroeléctrica San Francisco-Ecuador
Authors: Mora Sánchez, Christian Andrés
Keywords: METODOS NUMÉRICOS
DINAMICA DE FLUIDOS
EFICIENCIA
Issue Date: 17-Jul-2018
Publisher: Quito, 2018.
Citation: Mora Sánchez, C. A. (2018). Análisis de la eficiencia de una turbina tipo francis con características similares a la de la central hidroeléctrica San Francisco-Ecuador. 58 hojas. Quito : EPN.
Abstract: One of the major challenges in the field of electrical generation by hydraulic means is to measure the impact of the wear caused by water on the global efficiency of the machine. In this context, the aim of this work is analyze the efficiency of a Francis-type turbine that belongs to San Francisco Hydroelectric Plant (Ecuador) for different gap dimensions between the guide vanes and the facing plates using CFD. To carry out this study was necessary to obtain real information from the operating conditions and geometry of the entire turbine. It was necessary to study the sediments of Pastaza River’s water since these residues cause an accelerated deterioration of the components, the three-dimensional survey of all the elements of the turbine was carried out starting from 2D drawings provided by CELEC EP HIDROAGOYÁN, In addition we reverse engineering was performed by 3D scanning of all elements with complex geometries such as the impeller and guide vanes and thus to generate the complete geometry to obtain the computational domain for running the simulation of the efficiency by numerical methods using the Computational Fluid Dynamics (CFD) methodology. For the simulation, the k-epsilon turbulence model was used since it requires a lower computational cost and does not need a generation of structured mesh to obtain good results. With this study, it was possible to determine the real value of the efficiency with the current model of the turbine with a reliability of 90% in the simulation.
Description: Uno de los principales desafíos en el campo de la generación eléctrica por medios hidráulicos es dimensionar el impacto del desgaste ocasionado por el agua en la eficiencia de la máquina. En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo analizar la eficiencia de una turbina tipo Francis de la central hidroeléctrica San Francisco-Ecuador para diferentes dimensiones de holgura entre los álabes directores y las placas de desgaste utilizando CFD. Para llevar a cabo este estudio fue necesario obtener información real de las condiciones de operación y la geometría de toda la turbina. Se necesitó caracterizar los sedimentos del agua del río Pastaza ya que estos residuos ocasionan un deterioro acelerado de las piezas, se realizó el levantamiento tridimensional de todos los elementos de la turbina partiendo de planos 2D facilitados por CELEC EP HIDROAGOYÁN, además se realizó ingeniería inversa mediante escáner 3D de todos los elementos con geometrías complejas como el rodete y los álabes directrices y así poder generar la geometría completa para obtener el dominio computacional para estudiar y simular mediante métodos numéricos la eficiencia utilizando la metodología de la dinámica de fluidos computacional (CFD). Con este análisis se llegó a determinar el valor real de la eficiencia con el modelo actual de la turbina con una confiabilidad del 90% en la simulación.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/19561
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