Examinando por Materia "Turbinas Francis"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio comparativo de los procesos de manufactura empleados para la fabricación de Rodetes Francis
    (Universidad del Valle, 2017) Quintero Jurado, Patricia; Coronado Marín, John Jairo; Rodríguez Pulecio, Sara Aida
    En el marco del proyecto de investigación Diseño integral de estrategias para el control de desgaste erosivo en turbinas se ejecutó un estudio comparativo de la manufactura empleada para rodetes de turbinas Francis con el objetivo de analizar la implementación nuevas tecnologías para su construcción. En el presente documento se muestran los resultados estadísticos de hacer una comparación cuantitativa de la vida de un rodete manufacturado a través de tres tipos de procedimientos (fundición, soldadura, unión pernada). Los experimentos se realizaron sometiendo un conjunto de probetas, que simularon la unión entre los álabes y la corona para un rodete, a una deformación alternante determinada, garantizando que no existieran diferencias dimensionales entre ellas, para así, comparar estrictamente la resistencia ofrecida por cada proceso de manufactura. Para obtener las probetas de ensayo se dispuso del control completo del proceso de fabricación de las mismas partiendo de los cupones de fundición. Paralelamente se realizó la fabricación y adecuación de los dispositivos que fueron necesarios para su realización: el utillaje y la Prefisuradora. Se realizó la calibración del montaje verificando que la carga aplicada correspondiese a las deformaciones medidas y se ejecutaron los ensayos de las probetas sometidas a una carga alternante. Durante la comparación del efecto de la carga aplicada en cada probeta se evidenció una mayor rigidez en la unión pernada, en concordancia con los modelos numéricos realizados. Finalmente, se determinó que el conjunto de ensayos a fatiga ejecutados no fue concluyente para la comparación planteada al inicio del proyecto, dado que el equipo disponible para ejecutar las pruebas a fatiga generaba perturbaciones en el experimento como el desprendimiento de las galgas por la refrigeración líquida, excesiva transferencia de calor, vibración, entre otros, por esto, el estudio de las probetas hasta la falla no fue ejecutado. Sin embargo, se presentó una resistencia a fatiga equiparable entre los tipos de probetas estudiadas que justifica que un mayor estudio de la unión pernada para esta aplicación debe ser realizado.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Geometry optimization of a francis turbine for efficiency, cavitation and erosion using computational fluid dynamics
    (Universidad del Valle, 2018) Aponte Núñez, Rubén Darío; Rodríguez Pulecio, Sara Aida; Ladino Ospina, Jair Alexander
    In recent years, the application of numerical computational models based on computational fluid dynamics (CFD) to industrial problems has been increasing; Today CFD is used to optimize and develop equipment and processes in many types of industry including the energy industry. The main advantage of the solutions with CFD is in the obtaining of the operating conditions and the analysis of internal and external flows, which experimentally is very difficult and expensive to achieve. This document presents the results of the research project of a master's degree in engineering with an emphasis in mechanical engineering where the geometry that minimizes the erosive wear by hard particle and cavitation for the different operating regimes maintaining the efficiency of the 10MW Francis turbine of the Amaime hydroelectric plant was obtained. To achieve this, a Simplified Virtual Laboratory (SVL) methodology was implemented, consisting of the use of Computational Fluid Dynamics and an optimization technique. First, the simulation of the current geometry of the turbine was carried out to characterize and verify, with experimental data, that the model represents the current operating conditions; this required to generate 3D CAD geometries by means of planes and reverse engineering using three-dimensional scanning of complex elements of the turbine such as blades. Second, it was required to optimize the geometry of the runner blades, guide vanes, covers and labyrinths by the combined use of factorial design of experiments, artificial neural networks (ANN) and optimization techniques by genetic algorithms.