Turbinas Michell - Banki

Universidad Mayor de San Simón
Facultad de Ciencias y Tecnología

Ingeniería Mecánica - Electromecánica
Turbinas de flujo cruzado o MICHELL - BANKI
Docente:
Walter Canedo Espinoza
Cochabamba, Bolivia
Turbinas de flujo cruzado Michell-Banki
La turbina consta de dos elementos principales: un inyector y un rotor. El agua es
restituida mediante una descarga a presión atmosférica. El rotor está compuesto por
dos discos paralelos a los cuales van unidos los álabes curvados en forma de sector
circular. El inyector posee una sección transversal rectangular que va unida a la
tubería por una transición rectangular - circular. Este inyector es el que dirige el agua
hacia el rotor a través de una sección que toma una determinada cantidad de álabes
del mismo, y que guía el agua para que entre al rotor con un ángulo determinado
obteniendo el mayor aprovechamiento de la energía.
CONSIDERACIONES INICIALES PARA TURBINAS
DE FLUJO CRUZADO
Se utilizan en saltos bajos a medios.
Se pueden construir en talleres mecánicos
con herramientas no muy sofisticadas.
Son sencillas en su reparación.
Se comportan bien con la variación de
caudales.
Son turbinas baratas y de fácil
construcción.
No tienen buenos rendimientos en
comparación con otro tipo de turbinas.
TURBINAS DE FLUJO CRUZADO MICHELL - BANKI
Procedimiento de cálculo para Michell – Banki
Tipo “Normal”
𝒂´
𝜽 𝐷𝑒
𝐷𝑖
𝒂"
1.- Válvula de ventilación. 5.- Carcasa.

2.- Álabe Director. 6.- Álabes de rodete.
3.- Tapa superior. 7.- Flujo del agua.
4.-Rodete. 8.- Eje de turbina.
B = Ancho de rodete 𝜃 = Ángulo de admisión.
𝐷𝑒 = Diámetro exterior 𝐷𝑖 = Diámetro interior
𝒂´ = 𝒂" = mitad de espesor de chorro
Primero se calcula el número específico Ns
𝑃
𝑁𝑠 = 𝑛 5/4 𝑁𝑠 (rpm), n (rpm), P (kW) y Hn (m)
𝐻𝑛
Velocidad absoluta de caída del agua
𝐶1 = 𝐾𝑐 2𝑔𝐻𝑛 Kc= (0,95 …… 0,97)

Acabado: basto pulido
𝐶1 = velocidad absoluta del chorro (m/s)
𝐻𝑛 = altura neta (m) y g = 9,81 (m/s2)
Diámetro exterior del rodete
𝐻𝑛
𝐷𝑒 = (37 … .39) Hn (m) y n (rpm)
𝑛
De = diámetro exterior (m)
37 para (Ns=136), ……39 para (Ns= 36)
Diámetro interior del rodete
𝐷𝑖 = 0,66 ∗ 𝐷𝑒 Di = diámetro interior (m)

De = diámetro exterior (m)
Espesor del chorro
𝑎 = 𝐾𝑎 ∗ 𝐷𝑒 𝑎 = espesor del chorro (m)
𝐾𝑎 = coeficiente de grado de admisión
𝐷𝑒 = diámetro externo (m)
𝐕𝐚𝐥𝐨𝐫𝐞𝐬 𝐝𝐞𝐥 𝐜𝐨𝐞𝐟𝐢𝐜𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐊 𝐚
𝜃º 60 90 120
𝐾𝑎 0,1443 0,2164 0,2886
𝜃 = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛
Desde NS= 36 hasta Ns = 60 𝜃 = 60º

Ns= 61 hasta Ns= 80 𝜃 =90º
Ns =81 hasta Ns= 136 𝜃 = 120º
𝐄𝐥 espesor del chorro se divide en dos partes iguales alrededor del álabe director
𝑎 = 𝑎´ + 𝑎" (m) 𝑎´ = 𝑎"

Ancho del rodete:
𝑄
𝐵 = 98,8 ∗ B= ancho de rodete (m)
𝐷𝑒 ∗𝜃∗ 𝐻n
𝐷𝑒 = diámetro externo (m), 𝐻n = altura neta (m), Q = caudal (m3/s), 𝜃= en número entero
𝑍 = 24 … … … . . 30 Z= número de álabes
Ns = 36 Ns= 136
LA EFICIENCIA DE LA TURBINA MICHELL BANKI NORMAL ES DE 70%

Iniciativa de estandarización de
turbinas Michell Banki en latinoamérica
Diámetro 200 300 400 500 600 700

(mm)
Caída (m) 25 55 100 100 100 100
El manual consta de 44 planos

para la construcción.
Estandarización de turbinas Michell Banki
OLADE
TURBINAS MICHELL – BANKI TIPO (T-12)
➢ La iniciativa de normalizar algunas
dimensiones de las turbinas hidráulicas fue
desarrollada por SKAT (Centro Suizo de
Tecnología Apropiada).
➢ En el desarrollo de las turbinas normalizadas
de SKAT también trabajaron ingenieros
latinoamericanos.
➢ Se tienen dimensiones estándar en los
diámetros y número de álabes para cualquier
turbina T12.
Desarrollo histórico de las turbinas SKAT
Nomenclatura: PT (turbina hélice)

Fuente: SKAT, Manual de diseño T-12
G (Regulador)
Manuales para diseño y fabricación de la turbina T12
Límites de aplicación de la turbina T12

Límites de aplicación de la turbina T12

Requerimientos de discos intermedios turbina
T12

Requerimientos de discos intermedios turbina
T12

Planos para fabricación de la turbina T12
Tamaño de Plano (DIN) Cantidad de planos
A0 1
A1 10
A2 16
A3 19
A4 114
TOTAL 160
Plano de vista general de la turbina T12
Fuente: SKAT, Planos de fabricación T-12

Plano de álabe director de la turbina T12

Plano del eje de la turbina T12

Estandarización de la turbina T12
Diámetro del 300 mm
rodete
Cantidad de álabes 28
del rodete
Diámetro del eje 60 mm
del rodete
Material Acero SAE 1035
Peso aproximado 500 kg
LA ESTANDARIZACIÓN DE TURBINAS FACILITA EL TRABAJO DE

DISEÑO Y FABRICACIÓN.
Procedimiento de cálculo para la T12
Ancho del rodete:

𝑄
𝐵0 = 3,62 ∗ 𝐵0 = ancho de rodete (m)
𝐻𝑛
Q = caudal (m3/s)
Velocidad de rotación de la turbina:

Debido a que el diámetro de la turbina T12 es siempre el mismo, se debe
calcular la velocidad de rotación del rodete
n = velocidad de rotación (rpm)

n=133* 𝐻𝑛
𝐻n = altura neta (m)
LA EFICIENCIA DE LA TURBINA T12 LLEGA AL 75%

Recálculo de las dimensiones marcadas con *
en los planos T12
Todas las dimensiones en los planos de la T12 que están
marcadas con asterisco tienen que ser recalculadas para las
nuevas condiciones y posteriormente fabricarla con esas nuevas
medidas. El recálculo se realiza de la siguiente manera:
Dimensión en el dibujo original (marcada con *)

+ ancho actual de admisión B0 (paso 3)
- Ancho de admisión del dibujo original (324 mm)
= dimensión modificada

TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA TURBINA T12
E Bolivia con PROPER – HIDRORED A LA UMSS Y LA UMSA
1996.
Turbina tipo T-12 de SKAT Diámetro normalizado

10 a 250 kW de 300 mm, 28 álabes y ancho variable
160 planos para construcción.
RODETE DE TURBINA T12
TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA DE T12 EN BOLIVIA
T-12 con generador asíncrono T-12 fabricada en la UMSA - Bolivia

vendiendo electricidad a la red eléctrica.
Potencia = 5 kW fabricada en la UMSS
Rendimiento 73%.
Carcasa de turbina T -12
Ejercicios de cálculo de
turbina michell banki
1.- Calcular y dimensionar una turbina tipo Michell Banki “Normal” para
las siguientes condiciones:
a) Altura bruta de caída: Hb = 50 m

b) Altura equivalente de pérdidas: Hperd = 0,5 m
c) Caudal de aprovechamiento: Q = 250 l/s
d) Velocidad de rotación esperada: n = 750 rpm
e) Rendimiento esperado = 70%
f) Acabado superficial de todas las piezas = pulido
2.- Con los datos del ejercicio 1 de caudal, alturas

bruta y neta y rendimiento de 75% calcular una
turbina tipo T12 y comparar los resultados
obtenidos en el ejercicio 1.

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Universidad Mayor de San Simón

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Turbinas de flujo cruzado o MICHELL - BANKI

1.- Válvula de ventilación. 5.- Carcasa.

Velocidad absoluta de caída del agua

𝐶1 = 𝐾𝑐 2𝑔𝐻𝑛 Kc= (0,95 …… 0,97)

Diámetro interior del rodete

𝐷𝑖 = 0,66 ∗ 𝐷𝑒 Di = diámetro interior (m)

Desde NS= 36 hasta Ns = 60 𝜃 = 60º

𝑎 = 𝑎´ + 𝑎" (m) 𝑎´ = 𝑎"

LA EFICIENCIA DE LA TURBINA MICHELL BANKI NORMAL ES DE 70%

Diámetro 200 300 400 500 600 700

El manual consta de 44 planos

Nomenclatura: PT (turbina hélice)

Fuente: SKAT, Manual de diseño T-12

Fuente: SKAT, Manual de diseño T-12

Fuente: SKAT, Manual de diseño T-12

Fuente: SKAT, Manual de diseño T-12

Fuente: SKAT, Planos de fabricación T-12

Fuente: SKAT, Planos de fabricación T-12

Fuente: SKAT, Planos de fabricación T-12

Peso aproximado 500 kg

LA ESTANDARIZACIÓN DE TURBINAS FACILITA EL TRABAJO DE

Ancho del rodete:

Velocidad de rotación de la turbina:

n = velocidad de rotación (rpm)

LA EFICIENCIA DE LA TURBINA T12 LLEGA AL 75%

Dimensión en el dibujo original (marcada con *)

Fuente: SKAT, Manual de diseño T-12

Turbina tipo T-12 de SKAT Diámetro normalizado

T-12 con generador asíncrono T-12 fabricada en la UMSA - Bolivia

a) Altura bruta de caída: Hb = 50 m

2.- Con los datos del ejercicio 1 de caudal, alturas

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