Evaluación de vibraciones en una turbina Pelton
La energía hidráulica está ganando cada vez más relevancia en el mix eléctrico debido a la creciente demanda energética, la imperativa urgencia de reducir el impacto medioambiental que generan las fuentes energéticas convencionales, y la necesidad de herramientas que puedan actuar como reguladoras e...
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | catalán |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/330246 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/330246 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Turbines Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Energia hidràulica |
| Sumario: | La energía hidráulica está ganando cada vez más relevancia en el mix eléctrico debido a la creciente demanda energética, la imperativa urgencia de reducir el impacto medioambiental que generan las fuentes energéticas convencionales, y la necesidad de herramientas que puedan actuar como reguladoras en la red eléctrica. Sin embargo, ésta está limitada por las escasas ubicaciones geográficas que le permiten ser explotada de manera eficiente. En este contexto surge la necesidad de incrementar la eficiencia y la vida útil de las centrales hidroeléctricas y la de sus componentes. La turbina Pelton es una de las máquinas hidráulicas más populares. Está pensada para trabajar en grandes saltos de agua y con poco caudal. Los fabricantes de este tipo de máquinas se ven obligados a invertir más tiempo y recursos en optimizar su diseño debido a la complejidad de las cucharas, las fuertes cargas dinámicas a las que está sometida durante su operación, y la necesidad de mejorar su eficiencia y vida útil. Por ello, una buena comprensión de la distribución de tensiones, de las zonas más vulnerables y del comportamiento dinámico es imprescindible para poder mejorar su rendimiento. El objetivo de este trabajo es evaluar el comportamiento dinámico de un modelo de turbina Pelton de dimensiones reducidas, adaptado al estudio en laboratorio. El estudio se ha centrado en la respuesta estructural de la turbina, sin tener en cuenta las cargas externas. El comportamiento de la turbina ha sido analizado tanto por métodos numéricos como de manera experimental en laboratorio. Las simulaciones numéricas han sido realizadas aplicando el método por elementos finitos mediante el programa Ansys. Los resultados sirvieron para detectar las frecuencias naturales y comprender mejor las formas modales. El método experimental usado ha sido el método de impactos. Se ha empleado un martillo de impactos y registrado la respuesta estructural mediante acelerómetros. Las señales de fuerza y aceleración han sido procesadas mediante el programa BK Connect (Bruel & Kjaer). De esta manera ha sido posible obtener las frecuencias naturales. Con el fin de comprender mejor la respuesta estructural, se ha simplificado el problema dividiendo la turbina en sus dos componentes principales, el disco y la cuchara. Una vez evaluados de manera individual se ha analizado la turbina al completo. El estudio ha permitido detectar y clasificar las principales formas modales de la turbina. De los ensayos experimentales se han obtenido las frecuencias naturales a las que ésta puede entrar en resonancia. |
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