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• William Rojas Morales

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TURBINA PELTON MARCO TEORICO Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbomáquina motora, de flujo tangencial (transversal), 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. Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo caudal. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan, en su mayoría, con una larga tubería llamada galería de presión para transportar al fluido desde grandes alturas, a veces de hasta más de 1500 metros. Al final de la galería de presión 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. En la turbina Pelton de eje horizontal, el número de chorros por rueda se reduce generalmente a uno o dos, por resultar complicada la instalación en un plano vertical de las tuberías de alimentación y las agujas de inyección. Este sistema de montaje encuentra aplicación en aquellos casos donde se tienen aguas sucias que producen deterioros o notable acción corrosiva. Con el eje horizontal se hace también posible instalar turbinas gemelas para un solo generador colocado entre ambas, contrarrestando empujes axiales. Con la disposición de eje vertical, se facilita la colocación del sistema de alimentación en un plano horizontal, lo que permite aumentar el número de chorros por rueda (4 a 6); con esto se puede incrementar el caudal y tener mayor potencia por unidad. Se acorta la longitud del eje turbina-generador; se minimizan las excavaciones; se puede disminuir el diámetro de la rueda y aumentar la velocidad de giro, se reduce en fin el peso de la turbina por unidad de potencia. Esto hace que la utilización de esta disposición en turbinas pelton sea más ventajosa que la disposición horizontal. Su aplicación es conveniente en aquellos casos donde se tienen aguas limpias que no produzcan gran efecto corrosivo sobre los álabes e inyectores, debido a que la inspección y las reparaciones con este montaje se hacen más difíciles.

PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO En la práctica luego de encender el equipo se procede a realizar una toma de datos en los cuales se tendrá en cuenta la posición de la aguja dentro de la tobera, la presión registrada a la entrada del sistema, la velocidad a la que gira el eje de la turbina y la fuerza de frenado registrada en cada condición del sistema.

De esta manera un estudiante se encarga de posicionar la aguja dentro de la tobera mediante una perilla encontrada fuera de la tobera; mientras tanto las balanzas de resorte en determinada posición, registran la fuerza de frenado que ejerce al eje de la turbina. Simultáneamente un estudiante con un tacómetro manual se encarga de medir la velocidad a la que gira el sistema polea-eje mientras que otro lee la presión del sistema antes de entrar a la tobera. En otro momento de la práctica un estudiante por medio del volante que se encuentra en la parte superior gradúa la fuerza de frenado a la que será sometido el sistema eje-polea dentro de cierto rango de fuerzas para realizar la toma de la velocidad a la que gira la polea en determinado valor de fuerza de frenado.

TOMA DE DATOS:

Q(LT/min) N:RPM F(Lb) H(m) 140

2180

1.5

125

2130

1

52

110

2050

2.2

52

95

1915

1.7

52

60

1850

1.2

52

40

1530

1.5

52

CREACIÓN DE TABLAS:

Q(LT/min) N:RPM F(LbH(m) m*pie/seg^2)

TORQUE (kgf*m)*10^3

P P eje hidraulica (Kw) (Kw)

140

2180

1.5

52

7.4194

1.189

1.6938

125

2130

1

52

4.95

1.062

1.103

110

2050

2.2

52

10.88

0.9346

2.2359

95

1915

1.7

52

8.409

0.807

1.6863

60

1850

1.2

52

5.94

0.5098

1.1499

40

1530

1.5

52

7.42

0.3399

1.1888

Q(LT/min) Q(m^3/seg) N:RPM N:rad/seg

F(Lbm*pie/seg^2)

F(kgf)*10^-2

140

0.00233

2180

228.29

1.5

2.1198

125

0.002083

2130

223.05

1

1.4132

110

0.00183

2050

214.66

2.2

3.109

95

0.001583

1915

200.54

1.7

2.402

60

0.001

1850

193.73

1.2

1.696

40

0.00067

1530

160.22

1.5

2.1198

CREACION DE LAS GRAFICAS: Comportamiento de P hidráulica (Kw) vs Q (m^3/seg)

P hidraulica (Kw) vs Q (m^3/seg) 1.4

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.0005

0.001

0.0015 P hidraulica (Kw)

0.002

0.0025

Comportamiento de N: rad/seg vs Q (m^3/seg)

N:rad/seg vs Q (m^3/seg) 250

200

150

100

50

0

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

N:rad/seg

Comportamiento de Q(m^3/seg) vs H(m)

Q(m^3/seg) vs H(m) 0.0025

0.002

0.0015

0.001

0.0005

0 0

10

20

30 Q(m^3/seg)

40

50

60

Comportamiento Peje (Kw) vs Q(m^3/seg)

Peje (Kw) vs Q(m^3/seg) 2.5

2

1.5

1

0.5

0 0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

p

CUESTIONARIO 1. Describa los tipos de turbinas. Turbinas hidráulicas Son aquéllas cuyo fluido de trabajo no sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por el rodete o por el estator; éstas son generalmente las turbinas de agua, que son las más comunes, pero igual se pueden modelar como turbinas hidráulicas a los molinos de viento o aerogeneradores. Dentro de este género suele hablarse de: 

Turbinas de acción: Son aquellas en que el fluido no sufre ningún cambio de presión a través de su paso por el rodete. La presión que el fluido tiene a la entrada en la turbina se reduce hasta la presión atmosférica en la corona directriz, manteniéndose constante en todo el rodete. Su principal característica es que carecen de tubería de aspiración. La principal turbina de acción es la Turbina Pelton, cuyo flujo es tangencial. Se caracterizan por tener un número específico de revoluciones bajo (nsRadial axial, no diagonal; Hélice->Flujo axial) y turbinas con álabes orientables (Deriaz>Flujo diagonal; Kaplan->Flujo axial). El empleo de álabes orientables permite obtener rendimientos hidráulicos mayores. 

El rango de aplicación (una aproximación) de las turbinas, de menor a mayor salto es: kaplan-francis-pelton. Turbinas térmicas Son aquéllas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por la máquina. Estas se suelen clasificar en dos subconjuntos distintos debido a sus diferencias fundamentales de diseño:



Turbinas de vapor: su fluido de trabajo puede sufrir un cambio de fase durante su paso por el rodete; este es el caso de las turbinas a mercurio, que fueron populares en algún momento, y el de las turbinas a vapor de agua, que son las más comunes.



Turbinas de gas: En este tipo de turbinas no se espera un cambio de fase del fluido durante su paso por el rodete. También al hablar de turbinas térmicas, suele hablarse de los siguientes subgrupos:



Turbinas a acción: en este tipo de turbinas el salto entálpico ocurre sólo en el estátor, dándose la transferencia de energía sólo por acción del cambio de velocidad del fluido.



Turbinas a reacción: el salto entálpico se realiza tanto en el rodete como en el estátor, o posiblemente, sólo en rotor.



Igual de común es clasificar las turbinas por la presión existente en ellas en relación a otras turbinas dispuestas en el mismo grupo: Turbinas de alta presión: son las más pequeñas de entre todas las etapas y son las primeras por donde entra el fluido de trabajo a la turbina. Turbinas de media presión. Turbinas de baja presión: Son las últimas de entre todas las etapas, son las más largas y ya no pueden ser más modeladas por la descripción euleriana de las turbomáquinas etc. Turbinas eólicas

Una turbina eólica es un mecanismo que transforma la energía del viento en otra forma de energía útil como mecánica o eléctrica. Describa el triángulo de velocidades de un rodete. En este corte transversal de la bomba se representan la trayectoria relativa de una partícula de fluido en su paso por el rodete, la trayectoria absoluta en su paso por el rodete y entrada en la cámara espiral. La trayectoria relativa sigue naturalmente el contorno de los álabes, no así la trayectoria absoluta, porque los álabes del rodete están en movimiento. Si se trata de una corona fija las trayectorias absolutas y relativas coinciden. Como el rodete está girando a una velocidad angular ω, sus álabes tienen en los puntos de entrada la velocidad tangencial u1 (u1=ω*r1). Así pues, el álabe recibe el flujo a la velocidad relativa w1, diferencia vectorial de c1 y u1:

A la salida del álabe se tiene:

A la entrada existe un triángulo de velocidades, cuyos lados son c1,u1, y w1; y en el recorrido del flujo a lo largo del rodete, el triángulo va cambiando de forma, resultando al final el de salida, de lados c2,u2, y w2. 2. Aplicaciones de las turbinas pelton. Conversión de la energía geodésica del agua en energía mecánica para mover un generador y poder generar energía eléctrica CONCLUSIONES:  Demás esta indicar que se pudieron realizar las gráficas deseadas con los datos experimentales tomados. Estas curvas nos indican en que forma está trabajando la turbina bajo diferentes revoluciones.  a carcasa de la turbina Pelton nos protege de las salpicaduras que nos pueda acometer en el transcurso de la experiencia y es vital tanto para la maquina(embalamiento) y para el personal que realicen el experimento.  La potencia hidráulica según observaciones es proporcional al caudal, pudiendo esta aumentar si el caudal aumenta.

 Las rpm aumenta conforme el caudal aumenta, pero llega un punto donde por más que se eleve el caudal las rpm se tratan de mantener constante.  Las gráficas tanto de potencia al eje en teoría tienen una tendencia parabólica hacia abajo, nuestra gráfica presenta la parte de caída de las curvas teóricas. BIBLIOGRAFÍA:  http://www.cec.uchile.cl/~jfiguero/pelton.html  https://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_Pelton  http://www.monografias.com/trabajos82/curvas-caracteristicas-turbinapelton/curvas-caracteristicas-turbina-pelton2.shtml  https://es.scribd.com/doc/98777737/Turbina-Pelton  https://es.scribd.com/doc/136929534/1-Laboratorio-de-IngenieriaMecanica-II-TURBINA-PELTON

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FÍSICAS Y FORMALES

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA-ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

CURSO: LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS TEMA: INFORME N°8 PROFESOR: ING. JORGE ARTURO VELASQUEZ SALINAS ALUMNO: ROJAS MORALES WILLIAM JUNIOR GRUPO: “5”

AREQUIPA – PERU