Estudio experimental de un prototipo de bomba-turbina integral

El proyecto de la bomba-turbina surge de la necesidad planteada en algunos países de un sistema autónomo capaz de bombear agua a grandes alturas. El enfoque adoptado en el trabajo de fin de grado presentado en esta memoria sido experimental, con el objetivo de determinar el funcionamiento real de la bomba-turbina mediante la realización de ensayos sobre un prototipo de la turbomáquina. Esto se ha llevado a cabo mediante dos procesos de experimentación.
En primer lugar, se llevaron a cabo una serie de pruebas sobre el prototipo en la ciudad holandesa de Delft. Sin embargo, se tuvieron que enfrentar una serie de problemas que hicieron imposible la continuación de los experimentos.
A continuación, el prototipo de la bomba-turbina fue enviado a Madrid, a la Universidad Pontificia Comillas ICAI, donde finalmente se pudo obtener una serie de medidas que arrojaron cierta claridad acerca del funcionamiento de la bomba-turbina. Éstas se analizaron con la intención de determinar mediante cálculos y fórmulas el resto de parámetros relevantes en una turbomáquina, y con los resultados se procedió a la elaboración de curvas de funcionamiento, con la esperanza de encontrar patrones que permitiesen determinar ecuaciones de comportamiento. De esta manera, se lograría hacer una predicción aproximada de la respuesta de la bomba-turbina frente a una serie condiciones cualesquiera.
Tras el estudio se concluyó que el comportamiento de la turbomáquina difería en gran medida de lo esperado teóricamente. Experimentalmente se producían más pérdidas, por lo que el rendimiento obtenido era considerablemente menor. Se consiguieron determinar seis ecuaciones de comportamiento, y acotar ciertos márgenes de funcionamiento que aseguraban el mejor rendimiento posible de la turbomáquina. De esta forma, se permitía deducir el valor aproximado de ciertos parámetros y conocer bajo qué condiciones se puede lograr la máxima eficiencia posible.

The turbine-pump project originates from the need some countries have shown of an autonomous system capable of pumping water at high altitudes. The focus chosen for the thesis being presented in this report has been an experimental one. Its aim was to determine the actual performance of the turbine-pump by means of conducting different experiments on the system's prototype. This goal has been achieved by two testing processes.
First of all, the first set of experiments were carried out in the city of Delft, in the Netherlands. However, the experiments had to be cancelled, due to the appearance of several issues.
The prototype was then sent to Madrid, to Universisidad Pontificia Comillas ICAI, where it was finally possible to take some measures which shedded some light about how the turbine-pump actually worked versus what was theoretically expected. The measured data was analysed in order to determine through calculations and formulas the rest of a turbomachine's relevant parameters. Then, the turbomachine's performance curves were plotted, in hopes of finding some repeated patterns that allowed the determination of the system's behaviour equations. This would enable to somehow predict the turbine-pump's behaviour regarding some known input parameters.
Once the results had been analysed, the conclusion reached was that the turbomachine's experimental performance greatly differed from the expected one, since it was proved that there were more losses that the predicted during the design process, which resulted in a considerably lower system's total efficiency. Six behaviour equations were determined, as well as some performance margins within which obtaining the maximum overall eficiency was assured. As a consequence, these achievements enable the prediction of the approximated value of certain parameters and the deduction of under which conditions the machine's best performance is attained.