Fórmulas y Conceptos Clave en Ingeniería Energética: Solar, Eólica, Turbinas Hidráulicas y Sistemas Auxiliares

Energía Solar

ÁNGEL.SOLAR:

• q = (∆T * dt) / Rt
• Rt = 1 / (hext * S) + espesor / (cndter * S) + 1 / (hint * S)
• Pt = dQ / dt = ∆T / Rt

RADIACIÓN:

• Pt = emisi * cnstnt * S * (T⁴ - Tambn⁴)
• (Las temperaturas en Kelvin -> a los grados se le suma 273)
• Pt = ∆T / Rtermirad
• Rtermirad = Rtenint + espesor / (conducter * S)
• 1 / Rtermint = 1 / (1 / (hcint * S)) + 1 / (1 / (4 * emisi * ctce * Tm³ * S))
• SCOP = ∆Q / ∆T
• Transmitida = qsolar * S * cos(a) * t
• Reflejada = qsolar * S * cos(a) * (1 - t)

Energía Eólica

• P = 1/2 * dens * Área * velo³ * Cp
• 1Gw = 10⁹W
• 1Gw = 10³Mw
• Fc = pot.año(Mw) / pot.nominal(Mw)
• CF = FC / ∑horasanuales
• vm = (∑v * h) / htotales

Cálculos en Estructuras (ALEJANDRO. ZAPATAS)

• Lmáx = ((tenmax * I * 8) / (radio * P))^1/2
• I = (pi * (D + 2e)⁴ - D⁴) / 64
• P = pi * D * e * dens * g + densagu * ((pi * D²) / 4) * g
• tenmax = (M / I) * r
• M = (PL²) / 8
• tenmax = (P * L + densmat * a * b * c * g) / (b * c)
• a = b = c
• 1kp/mm² = 9.81N/mm²
• 1N/mm² = 1MPa
• 1MPa = 10⁶Pa

Turbinas Hidráulicas

Tipo de turbina:

• FL: 60 < ns < 200
• FN: ns = 200
• FR: 200 < ns < 450
• P: 2 < ns < 60
• ns = (n * N^1/2) / Hn^5/4

Triángulo de velocidades:

• c1 = fi1 * (2gHn)^1/2
• u1 = u2
• w1 = c1 - u1
• w2 = triden * w1
• c2 = (u2² + w2² - 2u2² * w2 * cosb2)^1/2
• Fuerza tangencial: Fx(kg) = ((pesoespe * Q) / g) * (w1 * cosb1 - w2 * cosb2)
• Q = c1 * (pi * D²) / 4
• Potencia efectiva: Nefect = Fx * u / 75 (CV)
• Rendimiento manométrico: nman = Hef / Hn
• Hef = (Nefect * 75) / (pesoespe * Q)
• nman = (u1 * (c1 * cosa1 - c2 * cosa2)) / (g * Hn)
• Rendimiento global: n = nman * nvol * nmec
• Potencia al freno, potencia útil: N = ((pesoespe * Q * Hn) / 75) * rendglobal
• Nu = N = nmec * Nefect
• Nº revoluciones: n = (60 * 50) / npolos

Relaciones entre turbinas:

• Q / Q' = λ² * (Hn / H'n)^1/2
• N / N` = λ² * (Hn / H'n)^3/2
• C / C' = λ³ * (Hn / H'n)
• n / n' = λ^-1 * (hn / H'n)^1/2
• Capacidad de regulación: C = 1 / (Hn / H'n)

Para Z inyectores Pelton:

• n = n' * 1/λ * (Hn / H'n)^1/2
• Q = Z * Q' * λ² * (Hn / H'n)^1/2
• N = Z * N' * v² * (Hn / H'n)^3/2
• C = Z * C' * λ³ * (Hn / H'n)
• Diámetro de la rueda: D = (60 * u) / (pi * n)
• Par motor: C = N / ((pi * n) / 30)
• Altura neta: Hn = (c1²) / (fi² * 2g)
• Salto efectivo (Altura Euler) Hefect = nman * Hn
• Hefect = Nefect / (pesoespe * Q)
• Hefect = (c1 * u1 * cosa1 - c2 * u2 * cosa2) / g
• Nº revoluciones especifico: ns = (n * (N)^1/2) / Hn^5/4
• Pérdidas en la conducción: Hn = H - pérd
• pérd = λ / dtub * (vtub² / 2g) * L
• vtub = c1 * (diny² / dtub²)
• Pérdidas en el inyector: hd = (c1² * (1 - fi²)) / (2g * fi²)
• hd = ((c1 / fi)² - c1) / 2g
• Hn = (c1² / 2g) + hd
• Rendimiento hidráulico: nh = nman * nvol

FRANCIS:

• Grado de reacción: p = 1 - fi1² -> tabla
• Rendimiento global: n = nman * nvol * nmec
• n = (N(CV) * 75) / (pesoespe * Q * Hn)
• Rendimiento manométrico: nman = (c1 * u1 * cosa1) / (g * Hn)
• Rendimiento volumétrico: nvol = n / (nman * nmec)
• Caudal aspir.difu: Qsalida = nvol * Q
• Diámetro de entrada: D1 = (84.55 * e1 * (Hn)^1/2) / n
• Anchura: b1 = 0.2 * D1
• Diámetro salida: D2 = (60 * u2) / (n * pi)
• u2 = e2 * (2g * Hn)^1/2
• Triángulo de velocidades: u1 = (D1 * pi * n) / 60
• c1m = Q / A1
• c1 = c1m / sena1
• tgb1 = (w1 * senb1) / (w1 * cosb1) = (c1 * sena1) / (w1 * csb1)
• c1n = c1 * cosa1
• w1 * cosb1 = c1n - u1
• u2 = (D2 * pi * n) / 60
• c2m = Q / A2
• w1 = (c1n - u1) / cosb1
• w2 = c2m / senb2
• c2 = (u2² + w2² - 2 * u2 * w2 * cosb2)^1/2
• sena2 = c2m / c2
• Altura neta: Hn = (c1 * u1 * cosa1 - c2 * u2 * cosa2) / (g * nman)
• Hn = (u1 - cn1 - u2 * c2n) / (g * nman)
• Rendimiento manométrico máximo: nmax = 2 * e1 * m1
• m1 = fi1 * cosa1
• Tipo de turbina cuando no hay rendimiento: N = 11 * Q * Hn
• ns = (n * (N)^1/2) / H^5/4

Sistemas Auxiliares en Centrales Nucleares

PWR (Reactor de Agua a Presión):

1. Sistema de control químico y volumétrico
2. Sistema de aportación de ácido bórico
3. Sistema de extracción del calor residual, RHRS

BWR (Reactor de Agua en Ebullición):

1. Sistema de refrigeración de emergencia del núcleo (ECCS)
2. Sistema de Refrigeración del Núcleo Aislado (RCIC)
3. Sistema de Purificación del Agua del Reactor (RWCU)
4. Sistema de purificación y refrigeración de las piscinas de combustible y de contención
5. Sistema de Evacuación de Calor Residual (RHR)
6. Sistema de Control Líquido de Reserva (SBLC)
7. Contención