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El distribuidor se puede observar en la figura 3.26, está compuesto por dos coronas circulares una inferior y otra superior, separadas por una serie de alabes fijos llamados alabes directrices igualmente distribuidos en todo su perímetro. En la parte central del mismo se ubica una pieza cilíndrica que será la encargada de alojar el soporte de cojinete y que en su contorno tiene soldada la guía de flujo troncocónica encargada de ordenar el fluido en su camino hacia el ingreso al rotor.

Para su fabricación se plantea el uso de chapa de acero al carbono lisa IRAM-IAS U 500-42 o equivalente ASTM A36 de espesores diferentes. La corona superior se fabrica en chapa de 9.52mm (3/8”) de espesor y la corona inferior en espesor de 12,7mm (1/2”). Para el corte se propone usar un proceso de corte por plasma ya que este proceso ofrece una muy buena terminación superficial, superior a las requeridas en este trabajo. Actualmente es de uso común en muchos talleres metalúrgicos locales sobretodo en su versión portátil (sin pantógrafo), alternativamente también se podría utilizar el clásico procedimiento de oxicorte el cual requeriría la posterior terminación superficial.

Figura 3.23 – Perspectivas del Distribuidor diseñado.

La tapa superior posee 6 agujeros roscados para la sujeción de la columna soporte del generador mediante tornillos M10x1.5x20. El diámetro interno de la corona inferior por donde fluye el agua en su salida hacia el rotor, debe mecanizarse en su labio interno superior con un radio de curvatura igual al espesor de la corona (Ver detalle A-A figura 3.26), redondeando el vértice anguloso y permitiendo la unión suave entre el distribuidor y el tramo axial donde se aloja el rotor, reduciendo las perdidas por choques hidráulicos y desprendimientos.

Como se muestra en la figura 3.27 (Der.) la corona inferior también posee 8 agujeros roscados ubicados concéntricamente al diámetro interno y distribuidos equisdistantemente, los mismos sirven para unir el distribuidor a la cámara espiral y a su vez al tubo de aspiración con tornillos M6x1x15.

Para la fabricación de los alabes directrices se sugiere utilizar planchuela de acero al carbono de sección 2”x1/4” cortadas a longitudes de 84mm, redondeando mediante amolado los bordes agudos y vértices

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de manera de mejorar su comportamiento a los choques hidráulicos.

Figura 3.24 – Corte en perspectivas del distribuidor.

El distribuidor posee en su parte central una estructura tubular que aloja uno de los cojinetes que permitirá guiar la rotación del eje de transmisión. Esta estructura está compuesta por un tramo de tubo de un “tubing 2- 7/8” reciclado en el cual se ha mecanizado el interior del mismo en uno de los extremos de tal forma de alojar por interferencia una pieza cilíndrica, que también ha sido mecanizada con las tolerancias requeridas para el asiento del cojinete de deslizamiento.

Esta estructura tubular como el asiento del cojinete o buje, deben fabricarse por mecanizado para lograr el correcto alineamiento y el adecuado ajuste de los elementos a montar. Por otro lado esta estructura tubular ira unida a la corona superior del distribuidor por medio de una soldadura de filete.

Obsérvese en la figura 3.27 que una vez colocado el soporte de cojinete, el núcleo troncocónico guía de flujo se suelda en forma concéntrica a este. Este troncocono guía del flujo se fabrica a partir de chapa negra de Nº 12 (2mm) rolada como dos conos de distinto ángulo que luego se unen por soldadura a tope. Todas las dimensiones de este órgano hidráulico se detallan en plano del anexo 2.

3.9.1 Diseño del Cojinete de Deslizamiento

Como ya se ha mostrado en la figura 3.27, en la parte inferior del distribuidor se ubica el soporte de cojinete nótese también que se ha optado usar un cojinete de deslizamiento o buje. Esta decisión se adoptó considerando los potenciales problemas que traería tener un rodamiento funcionando sumergido en el agua y las dificultades de aislar completamente el mismo. Esta opción también se justifica debido a las bajas solicitaciones a que está sometido el buje, ya que este solo actuaría como cojinete guía (recuérdese que los esfuerzos radiales se compensan con lo que su resultante es nulo). Para el funcionamiento del cojinete se ha planteado la lubricación por agua, solución que ha sido probada y se utiliza ampliamente en dispositivos con la misma configuración vertical e inclusive con fluidos más agresivos como son las bombas electrosumergibles.

Para el diseño del buje en principio se escoge un material apropiado a las condiciones de carga, medio de lubricación y velocidad. Para esto se plantean varias alternativas de materiales, por ejemplo diferentes aleaciones de bronce (SAE A3, SAE 64, SAE 40) dentro de los materiales metálicos, nitrilo, poliuretano, viton, Politetrafluoroetileno “PTFE” (comercialmente conocido como Teflon), Grillon dentro de los

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poliméricos y otros materiales compuestos como teflón con grafito, bronce o fibra de vidrio.

De los materiales presentados, por sus propiedades y costo se seleccionan el PTFE virgen y el bronce SAE 40 (Bronce con Zinc). La relación de juego entre el radio del buje y la altura del huego (r/C), para el bronce y para el PTFE son iguales a y respectivamente. El juego necesario entre buje y eje, debe ser suficiente para que permita la correcta lubricación, y a la vez, no debe ser excesivo, pues haría ruidoso el conjunto.

También se adopta una relación de longitud de cojinete a diámetro de eje, considerando una buena retención del lubricante y disipación térmica en este caso (l/d=2). El espesor de la pared del buje para ambos materiales puede determinarse de la siguiente manera:

Luego debe verificase que la velocidad de rotación nominal este dentro del rango permisible para el tipo de material utilizado. Esta verificación se realiza mediante la ecuación de Petroff, debido a las características del problema (cojinete guía) donde los esfuerzos radiales son despreciables.

Entonces dado que la velocidad nominal es de 1060rpm, valor inferior a los máximos permitidos tanto para el teflón como para el bronce se concluye que ambos materiales son aptos para la aplicación. La elección de alguno de ellos quedara sujeta al comportamiento observado en el funcionamiento, que solo podrá evaluarse en una futura fabricación de la turbina.

Definido y verificado el huelgo radial, debe tomarse en cuenta que la terminación del eje en la zona de asiento y superficie interior del buje debe tener un acabado superficial tal que satisfaga con las rugosidades necesarias para formar correctamente la película lubricante. Por ello se ha definido una terminación superficial de tipo torneado fino o rectificado (N8) de .

Dimensiones del cojinete guía diseñado en el plano 7 del anexo 3.