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7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
1/10
Skype: jlrivera63
LIBRO EXCEL PARA REALIZAR UN SENCILLO ANALISIS DE POTENCIA Y ENERGIA
PEQUEAS CENTRALES HIDROELECTRICAS CON CAPTACIONES A FILO DE AGUA
(HABILITADO PARA 1 2 TURBINAS FRANCIS)
NIVEL BASICO DE INGENIERIA (ESQUEMA)
(Versin Preliminar - Para Chequeos Muy Generales a Nivel de Esquema Elemental de Ingeniera)
Las celdas con fondo amarillo son las editables
mailto:[email protected]://www.jlriveras.webs.tl/7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
2/10
40.00
QOPREficiencia
Turbina
(%) (%)
5.00
10.00 6.53
15.00 19.32
20.00 30.88
25.00 41.26
30.00 50.49
35.00 58.63
40.00 65.73
45.00 71.83
50.00 76.98
55.00 81.22
60.00 84.60
65.00 87.17
70.00 88.97
75.00 90.06
80.00 90.47
85.00 90.26
90.00 89.47
95.00 88.15
100.00 86.34
90.47 %
86.34 %
Mxima Eficiencia de la Turbina =
Eficiencia para el Caudal de Diseo =
Mnimo Caudal Relativo de Operacin % del Caudal de diseoCURVA DE EFICIENCIA ESTNDAR (Genrica) - TURBINAS TIPO FRANCIS
CURVA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EFIC
IENCIADELATURBINAEN%
PORCENTAJE DEL CAUDAL NOMINAL
CURVA DE EFICIENCIA STANDAR - TURBINA TIPO FRANCIS
7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
3/10
15.00
QOPREficiencia
Turbina
(%) (%)
5.00
10.00
15.00 66.36
20.00 75.10
25.00 81.17
30.00 85.21
35.00 87.73
40.00 89.17
45.00 89.89
50.00 90.15
55.00 90.16
60.00 90.06
65.00 89.94
70.00 89.85
75.00 89.79
80.00 89.77
85.00 89.73
90.00 89.65
95.00 89.49
100.00 89.19
90.16 %
89.19 %Eficiencia para el Caudal de Diseo =
CURVA DE EFICIENCIA ESTNDAR (Genrica) - TURBINAS TIPO KAPLANCaudal Relativo Mnimo de Operacin % del Caudal de diseo
CURVA
Mxima Eficiencia de la Turbina =
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EFIC
IENCIADELATURBINAEN%
PORCENTAJE DEL CAUDAL NOMINAL
CURVA DE EFICIENCIA STANDAR - TURBINA TIPO KAPLAN
7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
4/10
10.00
QOPREficiencia
Turbina
(%) (%)
5.00
10.00 74.24
15.00 79.90
20.00 83.57
25.00 85.83
30.00 87.14
35.00 87.85
40.00 88.23
45.00 88.44
50.00 88.59
55.00 88.73
60.00 88.89
65.00 89.03
70.00 89.12
75.00 89.14
80.00 89.07
85.00 88.90
90.00 88.69
95.00 88.53
100.00 88.59
89.14 %
88.59 %Eficiencia para el Caudal de Diseo =
CURVA DE EFICIENCIA ESTNDAR (Genrica) - TURBINAS TIPO PELTONCaudal Relativo Mnimo de Operacin % del Caudal de diseo
CURVA
Mxima Eficiencia de la Turbina =
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EFIC
IENCIADELATURBINAEN%
PORCENTAJE DEL CAUDAL NOMINAL
CURVA DE EFICIENCIA STANDAR - TURBINA TIPO PELTON
7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
5/10
TIPO / DESCRIPCION CANT. Ki SUBTOTAL
Entrada en Tanque de Carga 1 1.00 1.00
Rejilla de Entrada 1 1.19 1.19
Vlvula de Compuerta 100 % Abierta 1 0.15 0.15
Deflexiones 22,5 5 0.10 0.50
2.84
CALCULO PERDIDAS MENORES EN TUBERIA FORZADA
Total Coeficiente de Prdidas Menores en Tubera Forzada
7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
6/10
Caudal
(m3/s)
0 27.24
5 10.5810 7.0615 5.40
20 4.20
25 3.22
30 2.73
35 2.4040 2.0445 1.79
50 1.45
55 1.32
60 1.15
65 0.99
70 0.8575 0.7380 0.59
85 0.51
90 0.41
95 0.28100 0.06
Porcentaje de
Tiempo en que
el Caudal es
Igualado o
Superado
CURVA DE DURACION DE LOS CAUDALES EN LA CAPTACION DE LA PCH
0.01
0.10
1.00
10.00
100.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
CAUDAL(m3/s)
PORCENTAJE DEL TIEMPO EN QUE EL CAUDAL ES IGUALADO O SUPERADO
CURVA DE DURACION DE LOS CAUDALES EN LA CAPTACION DE LA PCH
7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
7/10
2.73 m3/s
0.41 m3/s En funcin de criterios eminentemente am
60.00 mca Diferencia de elevaciones entre nivel en ta
2.00
1.37 m /s
153.65 m En esta plantilla solo se considera una lne
4.29 m/s
0.900 m Determinado de manera rpida y prelimin
0.900 m
0.63617 m2
4.29 m/s
Acero
135
0.3107180 Factor de Q1,852
para determinar las hf(M
2.00 mca
3.33 % Con relacin a la altura o caida bruta.
2.84 Por entrada en tanque de carga, codos, de
2.66 mca
4.43 % Con relacin a la altura o caida bruta.
Dependen de los fabricantes, se adoptan a
Francis
90.47 % "Estandar" porque en esta plantilla se est
86.34 % "Estandar" porque en esta plantilla se est
CARACTERISTICAS TURBINAS Y OTROS EQUIPOS
Caudal Residual Tramo Cortocircuitado del Cauce
PARAMETROS BASICOS PARA EL ANALISIS DE POTENCIA Y ENERG
Eficiencia Estandar de la Turbina para el Caudal de Diseo
hm para el Caudal de Diseo
Prdidas Hidrulicas Mximas en Tubera Forzada (Menores)
Tipo de Turbinas
Mxima Eficiencia Estndar de la Turbina
Prdidas Hidrulicas Mximas en Tubera Forzada x Friccin
Longitud de la Tubera
Dimetro Adoptado
Velocidad Mxima
Material de la Tubera
Coeficiente K para Prdidas Menores (h m)
PARAMETROS GENERALES
CARACTERISTICAS TUBERIA FORZADA
Velocidad Econmica Tubera Forzada (Terica)
Dimetro Econmico (Terico)
Coeficiente de Rugosidad C (HW)
hfpara el Caudal de Diseo
Factor de Caudal para determinar h f(perd. X friccin)
Caudal de Diseo o Caudal Nominal (QD)
Altura o Caida Bruta (HB)
Nmero de Turbinas
Caudal de Diseo por Turbina (Qd)
Area de la Tubera Forzada
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Turbina 1 Turbina 2 Turbina 1 Turbina 2 Turbina 1 Turbina 2
Prdidas por
Friccin
Tubera
Forzada
Prdidas
Menores en
Tubera
Forzada
Total
Prdidas
Hdcas en
Tubera
Forzada
T
(m3/s) (m3/s) (m3/s) (m/s) (%) (%) (%) (%) (mca) (mca) (% de HB)
0 26.83 1.37 1.37 4.31 100.00 100.00 86.34 86.34 2.01 2.69 7.83
5 10.17 1.37 1.37 4.31 100.00 100.00 86.34 86.34 2.01 2.69 7.83
10 6.65 1.37 1.37 4.31 100.00 100.00 86.34 86.34 2.01 2.69 7.83
15 4.99 1.37 1.37 4.31 100.00 100.00 86.34 86.34 2.01 2.69 7.83
20 3.79 1.37 1.37 4.31 100.00 100.00 86.34 86.34 2.01 2.69 7.83
25 2.81 1.37 1.37 4.31 100.00 100.00 86.34 86.34 2.01 2.69 7.83
30 2.32 1.16 1.16 3.65 84.67 84.67 90.29 90.29 1.48 1.93 5.68
35 1.99 0.99 0.99 3.11 72.26 72.26 89.55 89.55 1.10 1.40 4.17
40 1.63 0.81 0.81 2.55 59.12 59.12 84.06 84.06 0.76 0.94 2.83
45 1.38 0.69 0.69 2.17 50.36 50.36 77.31 77.31 0.56 0.68 2.07
50 1.04 1.04 0.00 1.63 75.91 0.00 90.18 0.00 0.33 0.38 1.18
55 0.91 0.91 0.00 1.43 66.42 0.00 87.76 0.00 0.26 0.30 0.93
60 0.74 0.74 0.00 1.16 54.01 0.00 80.45 0.00 0.18 0.19 0.62
65 0.58 0.58 0.00 0.91 42.34 0.00 68.71 0.00 0.11 0.12 0.38
70 0.44 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
75 0.32 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
80 0.18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
85 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
95 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
100 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Porcentaje de
Tiempo en que el
Caudal es
Igualado o
Superado
Caudal Aprovechado % del Qd Eficiencia
Velocidad en
Tubera
Forzada
CUADRO DE CALCULO MODELO POTENCIA Y ENERGIA - FASE DE ESQUEMA
ENERGIA TOTAL GENERADA TEORICA SI SE TRABAJARA A PLEN
Prdidas Hdcas Tubera Forzada
Caudal
Disponible
(sin Caudal
Residual)
7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
9/10
2.00
0.90 m
2.73 m3/s
1,185.52 kW
4,805.24 MWh
46.27 %
Caudal Total en el
Cauce
Caudal Residual
en Tramo PCHCaudal Disponible Potencia
Energia Generada
Acumulada
(m3/s) (m3/s) (m3/s) (kW) (MWh)
0 27.24 0.41 26.83 1,188.96 0.00
5 10.58 0.41 10.17 1,188.96 505.14
10 7.06 0.41 6.65 1,188.96 1,010.28
15 5.40 0.41 4.99 1,188.96 1,515.42
20 4.20 0.41 3.79 1,188.96 2,020.56
25 3.22 0.41 2.81 1,188.96 2,525.7030 2.73 0.41 2.32 1,077.32 3,007.13
35 2.40 0.41 1.99 926.50 3,432.80
40 2.04 0.41 1.63 721.52 3,782.89
RESUMEN DE LOS RESULTADOS DEL MODELO POTENCIA & ENERGIA
Porcentaje de
Tiempo en que el
Caudal es
Igualado o
Superado
Caudal de Diseo (QD)
Nmero de Turbinas
Dimetro de la Tubera Forzada
Energa Anual Generada
Factor de Planta
Potencia Nominal
7/28/2019 Plantilla Analisis Potencia & Energia Pchs Con Turbinas Francis
10/10
0
200
400
600
800
1,000
1,200
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
CAUDAL
(m3/s)
PORCENTAJE DEL TIEMPO EN QUE EL CAUDAL ES IGUALADO O SUPERADO
COMPORTAMIENTO DE CAUDALES Y DE LA POTENCIA REAL EN FUNCION DEL TIEMPO
Caudales en Captacin
Sin Caudal Residual
Comportamiento Potencia Real (kW)