UNA IDEA HECHA REALIDAD

1)  LA IDEA EN DISEÑO GRÁFICO:

Turbina 2000, mod-4. Corte lateralTURBINA 2000, SELLADA

 

                                          

                                          

 

La Turbina 2000 es la primera de las dos maquinas básicas del Proyecto Tecnológico 2000. La Turbina 2000 es una turbina capsular, registrada con el titulo de Turbina de acción de palas oscilantes.
La característica que define la funcionalidad de ésta turbina es la rapidez y precisión con que consigue plegar y desplegar las palas ubicadas en su rotor,  gracias al `sistema inteligente` de que está dotada. Convirtiendo así dichas palas en verdaderos pistones, que recogen el empuje del fluido a presión que entra en nuestra turbina y lo transforma en fuerza motriz. (Para su mejor comprensión se recomienda ver su funcionamiento en nuestro Prototipo, mostrado en este video: http://www.youtube.com/watch?v=oJ1mHR-vHKs )

2)  LA IDEA HECHA REALIDAD: Ver video:  http://www.youtube.com/watch?v=R9tLEH-rc5Q

http://www.youtube.com/watch?v=oJ1mHR-vHKs
http://www.youtube.com/watch?v=oJ1mHR-vHKs

TURBINA HIDRÁULICA 2000, DOBLE

  DESCRIPCIÓN FUNCIONAL: F igura 4

   La entrada de agua a presión en la cámara circular(15) de la turbina, produce un doble efecto, primero el desplegamiento de la pala(16) que en forma de “T” invertida se encuentra alojada en lo que nosotros llamamos receptáculo (17), situado en el rotor (18) de la turbina. Este desplegamiento se produce por el empuje de la presión que a través del conducto de desplegamiento (19) pasa desde el canal de alta presión (24), a la base inferior del receptáculo (17), quedando la pala(16) en la posición en que se encuentra la pala (20 ), lo que permite recoger el empuje de la presión que entra en la cámara circular(15) y transmitirlo al rotor(18), que lo transforma en movimiento rotatorio y por tanto en fuerza motriz.

   En su movimiento rotatorio, el conducto de plegamiento(27), situado a la izquierda del receptáculo, llegará al canal de alta presión, pasando a través de él, la presión, hasta la parte superior del receptáculo, empujando a la pala(20), y forzándola a plegarse dentro del receptáculo, quedando tal y como podemos ver en la pala (21), lo que le permitirá pasar al otro lado del tabique(25) en forma de cuña, que separa la entrada de agua a presión, de la salida de agua de la turbina. Llegado a este punto la pala(21) iniciará de nuevo el ciclo anteriormente descrito.

   CALCULO DEL PORCENTAJE DE APROVECHAMIENTO DE ENERGIA POR LA TURBINA 2000. 

Las características funcionales de la Turbina 2000, nos permiten calcular el porcentaje de aprovechamiento volumétrico a través de la relacción existente entre el volumen de masa de fluido propulsor que cabe en la cámara circular de la Turbina 2000 y el volumen de masa de fluido que cabe en el receptáculo de carga más la cabida en el conducto del receptáculo.

 

   La formula matemática para calcular el porcentaje volumétrico de la Turbina 2000 es la siguiente: (Véase figura 1-B) 

FIGURA 1. TURBINA MOD.4

                       VCC

     Pa= ——————————–X 100

                 VCC+NºP(VRC+VC)

En donde: Pa = Porcentaje de aprovechamiento volumétrico.

                      NºP = Número de palas que tiene la turbina.

VCC = Volumen de la cámara circular de la turbina.

                      VRC = Volumen del receptaculo de carga.

                      VC = Volumen del conducto del receptaculo

   COEFICIENTE DE APROVECHAMIENTO Y COEFICIENTE FUNCIONAL.

 

   Teniendo en cuenta que el volumen de energía consumida en el trabajo motor (Tm), es invertida en su totalidad en la producción de dos únicos movimientos, el trabajo efectivo (Te) y el trabajo funcional (Tf), si valoramos el trabajo motor como uno, el coeficiente de aprovechamiento volumétrico (Ca) correspondería a la centésima parte del porcentaje de aprovechamiento volumétrico, mientras que el coeficiente funcional (Cf) correspondería al resto del volumen de la energía invertida en el trabajo motor (Tm).

La formula matemática para calcular dichos coeficientes es:

                        VCC

   Ca = ——————————– 

              VCC+NºP(VRC+VC)

 

 

                  NºP(VRC+VC)

  Cf = ———————————-     

            VCC+NºP(VRC+VC)

RENDIMIENTO MECÁNICO DE LA TURBINA 2000

   Para calcular el rendimiento mecánico de la Turbina 2000, partimos de la formula general, esto es, de la relación existente entre el trabajo útil y el trabajo motor, aunque en la Turbina 2000 hay que tener en cuenta que el trabajo motor se emplea en producir dos movimientos: el movimiento rotativo, que dará lugar al trabajo efectivo (Te), y que es igual al coeficiente de aprovechamiento multiplicado por el trabajo motor (Ca x Tm). El resto de la energía del trabajo motor se emplea en producir el movimiento de desplegamiénto de la pala. A este movimiento se le considera trabajo funcional (Tf ), y es igual al coeficiente funcional. multiplicado por el trabajo  motor (Cf x Tm ).

   El valor del trabajo efectivo (Te) se calcula multiplicando la fuerza que empuja la pala por el espacio recorrido en su movimiento rotativo, esto es,  PxSpxPí(R+r)xn, en donde P, es la presión del fluido propulsor; Sp es la superficie de la pala; Pí(R+r) es el espacio recorrido por la pala en su punto medio en cada vuelta; n es el numero de vueltas que realiza el rotor.

   El trabajo funcional (Tf) se calcula multiplicando la fuerza que empuja la pala por el espacio recorrido en la totalidad de los desplazamientos realizados por las palas y esto multiplicado por el coeficiente 1.14, como gasto complementario de este movimiento; matemáticamente sería: PxSexEosxNºPxnx1.14, en donde Se, es la superficie de la base de la pala; Eos es el espacio recorrido por la pala en su movimiento de desplegamiento; NºP es el número de palas que tiene la Turbina 2000.

Estos dos trabajos se consideran trabajos activo, a cuyo movimiento se opone el trabajo resistente, formado por el trabajo útil o trabajo obtenido (Tu) y el trabajo pasivo (Tp), que consiste en la resistencia producida por los rozamientos originados en el movimiento rotativo, cuyo valor es igual a FrxPí(R+r)xn, en donde Fr, representa la fuerza de rozamiento.

 

 Existen dos procedimientos para hallar el rendimiento mecánico. 

                                              Tu

   Sabiendo que: Rm = ——-

                                               Tm

                               Tu = Tm-(Tp+Tf)

 

                               Tm=Te+Tf

1º  Procedimiento

         En función de sus dimensiones:

 

                  (Te+Tf)-(Tp+Tf)

       Rm= ————————-

                       Te+Tf

 

                         Tp+Tf

       Rm= 1-(———–)

                         Te+Tf

                         (FrxPí(R+r)xn)+(PxSexEosxNºPxnx1.14)

       Rm= 1-(——————————————————–)

                         (PxSpxPí(R+r)xn)+(PxSexEosxNºPx1.14)

 

                        FrxPí(R+r)+(PxSexEosxNºPx1.14)

      Rm=1- (————————————————-)

                         P(SpxPí(R+r)+(SexEosxNºPx1.14)

 

     2º Procedimiento:

          En función de sus coeficientes:

                Tp+Tf

Rm=1- ———-                           

                   Tm

                             FrxPí(R+r)xn+CfxTm

           Rm=1- (——————————-)

                                      Tm

                              Fr(Pí(R+r)xn

            Rm=1- (——————–)+Cf

                                  Tm

                                  FrxPí(R+r)xn

             Rm=1-Cf- ——————-

                                       Tm

Sabiendo que: 1-Cf=Ca

 

                                 FrxPíx(R+r)xn

             Rm=Ca-(———————-)

                                       Tm

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