EXPERIENCIA - TURBINAS PELTON
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Facultad de Ingeniería Mecánica Ingeniería Térmica e Hidráulica Experimental
Prof: Ing. Pinto Alumnos:
Cortez Herrera Ivan Alvarez Caycho Raul Laureano Ninaquispe Marcelo
INDICE INTRODUCCION ........................................................................................................................................... 3 RESUMEN .................................................................................................................................................... 3 OBJETIVOS ................................................................................................................................................... 4 MARCO TEORICO ......................................................................................................................................... 4 1. TURBINA PELTON........................................................................................................................................ 4 2. PARTES DE LA TURBINA PELTÓN ................................................................................................................. 5 2.1. RODETE ............................................................................................................................................... 5 2.2. INYECTOR ............................................................................................................................................ 5 2.3. ALABE .................................................................................................................................................. 6
EQUIPOS Y MATERIALES .............................................................................................................................. 7 PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO ..................................................................................................................... 9 TABULACIÓN DE DATOS ............................................................................................................................. 10 CÁLCULOS .................................................................................................................................................. 11 DATOS .......................................................................................................................................................... 11 A. POTENCIA DEL AGUA ( ) .................................................................................................................... 11 B. POTENCIA AL EJE ( ) ............................................................................................................................ 12 C. EFICIENCIA MECÁNICA ( ) ................................................................................................................. 12 D. EFICIENCIA DEL GENERADOR ELÉCTRICO ( )................................................................................... 12 E. EFICIENCIA TOTAL ( ) ............................................................................................................................ 12
RESULTADOS.............................................................................................................................................. 12 GRAFICAS ................................................................................................................................................... 13 CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 15 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................................ 16
INTRODUCCION Cuando hablamos sobre generación de energía eléctrica, casi siempre viene a nuestra mente la imagen de una central hidroeléctrica. Y en efecto, sucede que en el Perú tradicionalmente, y gracias a su geografía, este tipo de centrales de generación suelen ser bien recibidas.
El Perú principalmente emplea dos tipos de turbinas en sus centrales: las Pelton y las Francis. Cada una de ellas instaladas estratégicamente de forma que aprovechen al máximo las características geográficas e hidrológicas del lugar en donde han sido instaladas.
RESUMEN En este laboratorio estudiaremos a las turbinas Pelton
de forma práctica.
Podremos observar cómo se comporta dependiendo del caudal y de la carga que alimente comparándolos siempre contra los valores nominales de la misma, y con la ayuda de las gráficas realizadas a partir de la experiencia, veremos las condiciones de operación de esta turbina cuando opera con la máxima eficiencia, el cual es objetivo de todo ingeniero.
OBJETIVOS •
Conocimiento del funcionamiento de la turbina Pelton.
•
Relacionar las magnitudes físicas que modelan a la turbina Pelton.
•
Emplear nuestros conocimientos teóricos de mecánica de fluidos, turbo máquinas, para entender mejor el comportamiento y las condiciones de operación de la turbina Pelton.
•
Aprender más sobre las turbo máquinas hidráulicas.
MARCO TEORICO 1. TURBINA PELTON Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbo máquina motora, de flujo trasversal, admisión parcial y de acción. Consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.
Figura N°1 Turbina Peltón
Las turbinas Pelton están diseñadas para realizar grandes saltos hidráulicos utilizando bajos caudales. Se suministra el agua a la turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que incide sobre las cucharas.
2. PARTES DE LA TURBINA PELTÓN 2.1. RODETE Consta de una rueda con cucharas alrededor, a las que podemos llamar también álabes sobre las que actúa el chorro inyector. El tamaño y número de cucharas dependen de las características de la instalación y/o de la velocidad específica ns. Cuanto menor sea el caudal y mayor la altura del salto, menor será el diámetro del chorro. Las dimensiones de la cuchara vienen ligadas directamente por el diámetro del chorro.
Figura N°2 Ingreso de Chorro de Agua al Rodete
2.2. INYECTOR El inyector es una tobera diseñada para reducir hasta los valores deseados el caudal, y con ello las pérdidas de carga en la conducción. Las pérdidas de
carga se producen por la fricción (rozamiento) del fluido con la superficie de la tubería.
Figura N°3 Inyectores de una Turbina Pelton
2.3. ALABE El álabe tiene la forma de doble cuchara, con una arista diametral sobre la que incide el agua produciéndose una desviación simétrica en dirección axial, buscando un equilibrio dinámico de la máquina en esa dirección.
Figura N°4 Álabe de una Turbina Pelton
EQUIPOS Y MATERIALES
TURBINA PELTON Marca: Armfield Hydraulic engineering England. Características: Altura neta de diseño: 175 pies Velocidad optima de diseño: 1160rpm Diámetro de paso de rodete: 9625 pulg. N de cucharas del rodete 21 Potencia de salida: 5BHP
GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA BANCO DE CARGA Características: Constituido por 20 focos de 100 w con sus respectivos llaves de control.
MOTOBOMBA O ELECTROBOMBA Motor: Neuman Potencia: 7.5 BHP Ciclos: 60 Voltaje: 220V Fact. Servicio: 1.15 Bomba: Sigmund pumps Ltd. Tipo: N-NL3 Velocidad: 3600 rpm Fases: 3 fases Amperaje: 19
MANÓMETRO Wika Rango 0-100psi Aprox 2 psi
TACÓMETRO Smith Rango 0-2500rpm Aprox: 50rpm
DINAMÓMETRO Salter Rango 0-20kg Aprox 0.1kg
VERTEDERO Weirs triangular Escala: 0-30cm Aprox: 0.1mm
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO 1. Precauciones antes de encender el equipo:
Tener desconectado (OFF) la llave general que controla el Banco de Carga.
La aguja o punzón debe estar en posición totalmente abierta.
Debe chequearse el cero del linnímómetro.
2. Encender la bomba. 3. Abrir la válvula a la salida de la bomba y seleccionar una altura hidráulica
que será constante durante el ensayo mediante el agua inyectora. 4. Para dicha altura se toman datos de la velocidad y de la altura en el
linnímómetro. 5. Colocar la llave general de ON y encender un foco, colocando su respectiva
llave de ON, esperar un cierto tiempo de estabilización y tomar datos de la velocidad, de la altura en el dinamómetro, de la fuerza en el dinamómetro, del número de foco. 6. Repetir el mismo procedimiento, luego de encender el siguiente foco.
TABULACIÓN DE DATOS ENSAYO N°1
# Focos P. Eléctrica (W) 1 100 2 200 3 300 4 400 5 500 6 600 7 700 8 800 9 900
F (Kg) 3.7 4.46 4.8 5.05 5.35 5.55 5.75 6.05 6.2
N (rpm) 1071 1046 1022 1011 1004 996.7 987.3 977 974.2
# Focos P. Eléctrica (W)
F (Kg)
N (rpm)
ENSAYO N°2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
100 200 300 400 500 600 700 800 900
3.5 4.1 4.4 4.5 4.8 5 5.2 5.4 5.6
1077 1059 1040 1012 1008 1004 998.7 985 983
CÁLCULOS DATOS
⁄
A. POTENCIA DEL AGUA ( )
:
: ∶ í
() B. POTENCIA AL EJE ()
:
:
C. EFICIENCIA MECÁNICA ()
D. EFICIENCIA DEL GENERADOR ELÉCTRICO ()
E. EFICIENCIA TOTAL ()
RESULTADOS ENSAYO N°1
ó
ENSAYO N°2
GRAFICAS
P. H2O vs N (rpm) 1400 1200 1000 O 2 H . P
800 600
ENSAYO 1
400
ENSAYO 2
200 0 960.0
980.0 1000.0 1020.0 1040.0 1060.0 1080.0 1100.0
N (rpm)
T vs N (rpm) 6.00 5.00 4.00 T 3.00
ENSAYO 1
2.00
ENSAYO 2
1.00 0.00 960.0
980.0 1000.0 1020.0 1040.0 1060.0 1080.0 1100.0
N (rpm)
P. elec. vs N (rpm) 1000 900 800 700 . c e l e . P
600 500
ENSAYO 1
400
ENSAYO 2
300 200 100 0 960.0
980.0 1000.0 1020.0 1040.0 1060.0 1080.0 1100.0
N (rpm)
nmec % vs N (rpm) 45.00 40.00 35.00 30.00
. %25.00 c e m20.00
ENSAYO 1
15.00
ENSAYO 2
n
10.00 5.00 0.00 960.0 980.0 1000.0 1020.0 1040.0 1060.0 1080.0 1100.0
N (rpm)
nT % vs N (rpm) 80.00 70.00 60.00 50.00
. %40.00 T
n
ENSAYO 1
30.00
ENSAYO 2
20.00 10.00 0.00 960.0
980.0 1000.0 1020.0 1040.0 1060.0 1080.0 1100.0
N (rpm)
CONCLUSIONES •
Se aprecia que la eficiencia disminuye al incremento de la velocidad (rpm) y disminución de la carga.
•
El torque de la turbina se incrementa a medida que disminuye las RPM.
•
Las mayores pérdidas en la turbina se dan en la parte mecánica.
BIBLIOGRAFÍA http://dc351.4shared.com/doc/Xym7Q45_/preview.html
https://fuentesdeenergiatecno.wordpress.com/energia-hidraulica/
http://xoomer.virgilio.it/ditellamario/visi_1_1.htm