CAPITULO VII FABRICACION DEL RODETE PELTON 7.1.- CRITERIOS PARA EL DISEÑO Para elaborar el rediseño se tomo como base el diseño actual del rodete en uso, considerando modificaciones dimensionales, rodete de una sola colada en vez de al actual con cazoletas postizas, este rediseño se baso en criterios técnicos para el mayor aprovechamiento de la energía hidráulica. En función de los resultados obtenidos de la experiencia en la construcción y reparación de diferentes rodetes Pelton, realizamos las siguientes correcciones: 1. Incremento del recorrido del agua en las cazoletas, para un mejor aprovechamiento de la energía hidráulica. 2. Variación del perfil hidráulico y ángulos de los filos de ataque y nervio central. 3. Variación de los ángulos de salida de las cazoletas para mejorar la eficiencia. 7.2.- ESPECIFICACIONES PARA EL MATERIAL DEL RODETE PELTON El rodete Pelton fue fundido en una sola pieza, el material de rodete es G X5 Cr Ni 13 4 (Acero Inoxidable COR 13-4) mas empleado hoy en día en rodetes Pelton. Esta combinación de cromo-níquel acero fundido, de gran pureza de aleación, se caracteriza sobre todo por su gran resistencia a la corrosión y al
CAPITULO VII FABRICACION DEL RODETE PELTON 7.1.- CRITERIOS PARA EL DISEÑO Para elaborar el rediseño se tomo como base el diseño actual del rodete en uso, considerando modificaciones dimensionales, rodete de una sola colada en vez de al actual con cazoletas postizas, este rediseño se baso en criterios técnicos para el mayor aprovechamiento de la energía hidráulica. En función de los resultados obtenidos de la experiencia en la construcción y reparación de diferentes rodetes Pelton, realizamos las siguientes correcciones: 1. Incremento del recorrido del agua en las cazoletas, para un mejor aprovechamiento de la energía hidráulica. 2. Variación del perfil hidráulico y ángulos de los filos de ataque y nervio central. 3. Variación de los ángulos de salida de las cazoletas para mejorar la eficiencia. 7.2.- ESPECIFICACIONES PARA EL MATERIAL DEL RODETE PELTON El rodete Pelton fue fundido en una sola pieza, el material de rodete es G X5 Cr Ni 13 4 (Acero Inoxidable COR 13-4) mas empleado hoy en día en rodetes Pelton. Esta combinación de cromo-níquel acero fundido, de gran pureza de aleación, se caracteriza sobre todo por su gran resistencia a la corrosión y al
desgaste, así como por su soldabilidad y grandes propiedades de imantación, necesarias para las pruebas de partículas magnéticas, su dureza promedio se encuentra entre 270HB-310HB. PAIS NORMA DENOMINACION Republica Federal de Alemania Francia Gran Bretaña Italia DIN AFNOR B.S. UNI N Material: 1.4313 X4 Cr Ni 13 4 G - X5 Cr Ni 13 4 Z4 CND 13.4M Z8 CD 17-01 425 C11 425 C12 G X 6 Cr Ni 13 04 Japon Suecia Estados Unidos JIS SS AISI/SAE SCS 5 SCS 6 2385 CA 6 - NM Cuadro 01: Comparación de Normas Internacionales para el Acero Inoxidable COR 13-4 7.3.- PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO COR 13-4 Las principales propiedades del acero inoxidable COR 13 4 se pueden preciar en el siguiente cuadro:
PROPIEDADES Fuerza de Atracción Límite de Elasticidad Alargamiento de Ruptura (Lo=5do) Dureza (Brinel) Resiliencia (DVM) SIMBOLO RANGO UNIDADES Rm 760-960 N/mm 2 RØ Min. 540 N/mm 2 Ro Min. 15 % HB 270-310 Av Min. 55 J (20ºC) Av Min. 50 J (0ºC) Cuadro 02: Principales propiedades del Acero Inoxidable COR 13-4 7.4.- COMPOSICION QUIMICA DEL ACERO 13-4 Los aceros al Cromo blando martensítico de mayor uso hoy en día son: 13-4 (Cr- Ni), 13-6 (Cr-Ni) y 16-5-1 (Cr-Ni-Mo) y dentro de este tipo de aceros, el acero 13-4 es el que más preponderancia ha alcanzado. El resultado del análisis de la composición química del acero inoxidable COR 13 4, realizado en las instalaciones de HIDROSTAL se puede apreciar en el cuadro N 03. ELEMENTO Carbono Silicio Manganeso Fosforo Azufre Cromo Molibdeno Niquel SIMBOLO C Si Mn P S Cr Mo Ni CANT. MAX. (%) 0.052 0.500 0.610 0.010 0.010 12.220 0.800 3.900 Cuadro 03: Composición Química del Acero Inoxidable COR 13-4
Figura Nº 13: Prueba de Composición Química del Acero COR 13 4 7.5-. CONFECCION DE PLANTILLAS Se confecciono una plantilla con zócalo de madera que permita el control del perfil hidráulico de los filos de ataque durante la fabricación. Figura Nº 14: Plantilla con Zócalo de Madera para el Control del Filo de Ataque
Se confeccionaron plantillas para el control de los perfiles internos de las cazoletas del rodete, los cuales se emplearon durante la construcción y posterior verificación de los desgastes como consecuencia de las horas de servicio, estas fueron elaboradas para 3 secciones diferentes, las cuales son consideradas, como zonas que potencialmente presentan mayor incidencia de desgaste en un rodete Pelton, estas plantillas son importantes para determinar los perfiles cuando se realicen reparaciones como, pulido, rellenados, ajustes de los ángulos de salida, etc. La primera plantilla correspondiente a la sección Q1-Q1 la cual se encuentra a una distancia de 31.4mm a partir del borde interno de la cazoleta. La segunda plantilla correspondiente a la sección Q2-Q2, el cual se encuentra a una distancia de 37.7mm a partir de la sección Q1-Q1. La tercera plantilla es la que corresponde a la sección Q3-Q3, el cual se encuentra a una distancia de 35.4mm a partir de la sección Q2-Q2. Se confecciono una plantilla para el control de las dimensiones externas así como también las dimensiones internas de los anchos de las cazoletas del rodete. Se confeccionaron dos plantillas para el control de las dimensiones así como la alineación del nervio central de las cazoletas de rodete.
Figura Nº 15: Plantillas de las Secciones Q1-Q1, Q2-Q2 y Q3-Q3 7.6.- MOLDES DEL RODETE PELTON PARA LA FUNDICION Los moldes se fabricaron en madera según planos, se fabricaron 03 moldes, el primero correspondiente al eje del rodete, un segundo correspondiente a la corona del rodete y el último que corresponde a la cazoleta del rodete. Se consideró un 2.2% de contracción, valor sugerido para el acero inoxidable. Previo a la fundición, se realizo la simulación computarizada de la colada para asegurar un resultado óptimo.
Figura Nº 16: Molde para la fundición 7.7.- MAQUINADO, RECTIFICADO, PULIDO Y ACABADO El maquinado se realizó en torno de eje horizontal. Las zonas maquinadas fueron las laterales externas de las cazoletas tomando como punto de referencia la punta del nervio central. Luego del maquinado en las cazoletas se realizo el maquinado del eje del rodete, con un ajuste H7. El rectificado se realizo según diseño y el desbaste fue controlado con las plantillas, en las secciones correspondientes, se tuvo especial énfasis en los ángulos de salida. El pulido se realizo en todas las cazoletas, estas fueron realizadas según rediseño, y con los nuevos perfiles hidráulicos que eliminen las constantes erosiones, depresiones originadas por ondulaciones irregulares en las superficies pulidas.
Figura Nº 17: Maquinado en torno del rodete Pelton.