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CATEDRA CAT EDRA DE M AQUINAS AQUI NAS HI DRAUL RA ULII CAS TRABAJO TRABAJO PRACTICO Nº ……: Tur binas "PELTON Apellido y Nombre:
AÑO 2014
Legajo:
1).- Dada la Pala de (TP ), dibujar sobre la misma la trayectoria del chorro de una Turbina Tipo Pelton TP desde que sale del inyector hasta que abandona a esta pala. Además trazar el triangulo de velocidad a la entrada y a la salida de este alabe. Si es necesario realizar algún corte para una mejor visualización.
2).- Considerando que la velocidad tangencial del rotor de una T. Pelton es: u=K u(2.g.H)^0.5, m=W2/W1< 1; y la velocidad absoluta del agua a la salida del inyector es: Co=Kco(2.g.H)^0.5; determinar, determinar, en forma analítica, cual es la potencia y la cupla que entrega entrega una T. Pelton. Graficar en un mismo mismo par de ejes de coordenadas coordenadas a ambas expresione expr esioness finales en función de K u. u.
3).- Del problema anterior, como quedaran estas curvas para distintos grado de apertura relativa de inyector. Graficar en un único diagrama para, por lo menos, tres distintos niveles de apertura a la potencia potencia y la cupla cupla en función función del K u.
4).- Determine el momento de torsión, la potencia potencia y la altura suministrada suministrada o producida producida por cada turbomáquina turbomáquina mostrada mostrada en la figura figura . ¿Se trata de una bomba o de una turbina?. Determine asimismo para cada caso el ancho del rodete. Datos comunes: comunes: Radio externo, 300 mm; Radio interno, 150 mm; Q=0.057 m3/s; ω=25 rad/s; ρ=1000 kg/m3. kg/m3.
un a altura neta de 240 m. Sus características son: K φ = 0,98 ; 5º).- Una turbina Pelton trabaja bajo una α1= 0 ; β2 = 15º 15 º ; w2 = 0,70 w1 ; u1 = 0,45 c1 ; Diámetro Diámetro del chorro: d chorro = 150 mm; Diámetro medio de la rueda rueda : D1 = 1800 mm.- Determinar a) La fuerza tangencial ejercida por el chorro sobre las cucharas b) La potencia desarrollada desarrollada por la turbina turbina c) El rendimiento rendimiento manométrico d) El rendimiento global, siendo: ηmec = 0,97; η vol = 1.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 77,3%; P Total Freno.: 2938 CV R ta.: Ftang. 7511,5 Kg; Pot.: 3029,6 CV; Rend. 79,7%; Rend. Global: 6º).- Una turbina Francis está est á acoplada directamente directamente a un alternador de 5 pares de polos. El caudal
es de 1 m3/seg. Los diámetros de entrada y salida de los álabes son 1 m y 0,45 m, y las secciones de paso, entre álabes, de 0,14 m2 y 0,09 m2. El ángulo a1= 10º, y b2= 45º. El rendimiento manométrico manométrico de esta turbina tu rbina es 0,78. Determinar a) Los triángulos de velocidades velocidades b) La altura neta neta c) El par motor y potencia de la turbina d) El nº de revoluciones específico específico e) El caudal, altura neta, potencia y par motor, si se cambia el alternador por otro de 4 pares de polos. Rta.: u1 = 31,4 m/seg; c1m = 7,14 m/seg; c1 = 41,12 m/seg ; b 1= 38,15º; W 1:11,56 m/seg; U2: 14,14 m/seg; W 2: 15,7 m/seg; c 2 = 11,5 m/seg; a2 = 74,85º
7).-En el ensayo de un T.P. se obtuvo el máximo máximo rendimiento rendimiento para una potencia al freno de 740 Kw. Kw. a 500 RPM, con un salto neto de 168 metros y un caudal de 0,565 m 3/s. El diámetro del rodete es de 914 mm. El ángulo α2 es de 15 grados. El coeficiente de velocidad del inyector (K φ) es de 0,96; el ángulo α1 es aproximadamente nulo y el triángulo triá ngulo de de salida rectangular. Calcular: Calcular : a)- Pérdidas en los alabes del rodete. b)- Pérdidas por velocidad de salida. c)- Pérdidas hidráulicas totales. d)- Altura Util. e)- Rendimiento hidráulico. f)- Rendimiento total. h)- Diámetro del chorro. 8º).- Se suministra agua a u na turbina Pelton monoinyector en una central hidroeléctrica a través de
una tubería forzada de 400 m de longitud, desde un depósito cuya superficie se encuentra 200 m por encima del nivel de la turbina. El caudal requerido es de 30 m 3/s. Si las pérdidas por fricción en la tubería no deben exceder del 10% de la altura bruta del aprovechamiento hidráulico, y se supone un coeficiente de fricción f = 0.0075, determínese el diámetro mínimo necesario de dicha conducción. Se ha de seleccionar el diámetro de una familia de tamaños estandarizados. El rango de diámetros disponibles (m) es: 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.6 y 2.8. Para el diámetro seleccionado calcule: a).- Velocidad del chorro (suponga coeficiente de derrame de boquilla, k φ=0.98). b).- Potencia cedida a la red por por la turbina si el rendimiento total es del del 75%. c).- Diámetro Diámetro de la turbina si el generador tiene 4 pares de polos. 9º).- En la figura adjunta se muestran
las conducciones del sistema de alimentación de agua de una central hidráulica provista de 2 grupos idénticos, cada uno de ellos compuesto por una turbina Pelton de un único chorro y eje horizontal. Sabiendo que el caudal total que es trasvasado por la tubería forzada hacia la central se divide a partes iguales entre los dos grupos, y que en el chorro de cada grupo se ha de considerar un coeficiente de descarga del agua por la boquilla de 0.95, así como un u n diámetro de 190 mm de chorro, se pide: a) Caudal extraído de cada embalse, sabiendo que el caudal t otal es 5.4 m 3/s. b) Diámetro Diámetro de la conducción conducción D E. c) Justifíquese el empleo de turbinas Pelton para este aprovechamiento de agua. (Nota: Tómese como altura neta, la equivalente a la de un único ú nico embalse que proporcionase la velocidad del chorro a la entrada de las turbinas). El ángulo de deflexión de los alabes o palas de las turbinas es de 170º y se ha constatado que se puede considerar la existencia existencia de un 15% de pérdidas por choque entre la velocidad relativa de entrada y salida de la turbina. Si se quiere que ambos grupos de la central estén trabajando en el óptimo para potencia potencia máxima, se ha de calcular: d) El rendimiento hidráulico de las turbinas. Dibújense asimismo los triángulos de velocidad. e) La potencia útil que entrega cada grupo a la red, si se considera un rendimiento global electro-mecánico electro-mecánico del 88%.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. f) Velocidad específica de las turbinas si el radio de la tu rbina es de 1.4 metros.
10).- El nivel superior (NS) del agua de embalse que alimenta a una T.P. de un solo chorro se
encuentra a 320 Metros por encima del nivel inferior (NI) de la central, y el eje del chorro 5 m por encima del mismo NI. La tubería forzada tiene 5.200 m de longitud y diámetro constante, siendo el coeficiente de pérdida de carga para el caudal que absorbe en este instante la turbina igual a 0,021 y las pérdidas de carga igual al 8% de la altura bruta. La turbina desarrolla una potencia de 1.750 KW. y gira a 500 RPM. Se supondrán los siguientes coeficientes de velocidades: K c1= 0,98, K u1= 0,45 y el rendimiento total de la turbina es del 88%. Calcular: a).- Diámetro de la tubería forzada. b).- Diámetro del chorro. c).- Diámetro característico del rodete Pelton. d).- Numero específico de la máquina. 11º ).- Una TP trabaja bajo una Altura neta de 240 metros. Sus características son: K φ=0,98, α1=0º,
β2=15º, W 2=0,70.W 1, U1=0,45.C1. El diámetro del chorro es de 150 mm y el Diámetro medio de la rueda es de 1800 mm. Determinar: a).- La fuerza tangencial ejercida por el chorro sobre cada cuchara. b).- La potencia desarrollada por la Turbina. c).- El rendimiento Manométrico. d).- El rendimiento Global, siendo ηmec.=0,97 y el η Vol.=1. 12º).- Una TP de un solo chorro esta acoplada a un alternador de 5 pares de polos y 50 Hz, y se
alimenta a trav és de una tubería forzada de un embalse, cuyo nivel superior se agua se encuentra a una cota de 400 m.s.n.m.. El rendimiento combinado de la tubería forzada y el inyector es 90%. La entrada y salida de la T se encuentran a la misma cota. El diámetro característico de la TP es de 1,2 m. El coeficiente de velocidad absoluta del agua a la salida del inyector es 0,97. El ángulo α1 es cero grado. El chorro es desviado por la cuchara 165 grados. A causa de la fricción en los álabes la velocidad relativa disminuye en un 10% desde la entrada a la salida. El rendimiento mecánico es de 95%. La velocidad del agua a la entrada en la T es de 2 m/s. Calcular: a) Altura de pérdida por fricción en el rodete. b) Rendimiento hidráulico del rodete. c) Triángulos de velocidades. d) Altura neta. e) Rendimiento hidráulico de la T . f) Rendimiento total. g) Presión a la entrada de la T. h) Altura perdida por velocidad de salida en % de la altura neta. i) Pérdidas en el inyector. 13º).- Una central hidroeléctrica de gran salto fue construida en Suiza según los siguientes
parámetros: Hn= 1100 m., Q=2,1 m 3 /s., K co=0.97, K cu=0.45, d=137 mm, n=500 RPM, n s=13, Dp=2520 mm, Z=24 . Determinar los parámetros que considere faltantes de la turbina instalada y realizar un esquema general del aprovechamiento con sus principales cotas. Determinar el paso y la inclinación de las cucharas. Nota: Para determinar las dimensiones generales de la central y la turbina utilizar la Memoria de Calcula de Siervo-De Leva.
