INFORME 1: TURBINA PELTON
JOSE
A CUELLAR
Jacuellarm@libertadores.edu.co
RESUMEN
En este informe se
tiene como objetivo analizar qué es y cómo es el funcionamiento de la turbina
pelton al igual que entender cuáles son las características propias de esta
turbina.Para la práctica de este laboratorio se utilizó una
turbina pelton de disposición horizontal llegando a distintas conclusiones al
observar las curvas características de una turbina pelton.
ABSTRACT
This report aims to analyze what is and how is the Pelton turbine
operation as well as understand what are the characteristics of this
turbina.Para laboratory practice this horizontal Pelton turbine arrangement was
used coming to different conclusions to observe the characteristic curves
pelton turbine.
PALABRAS CLAVE: cazoletas, inyector, turbina, alabe
1 INTRODUCCIÓN
Dentro del estudio de las turbo maquinas encontramos la
turbina pelton que debe su nombre a Lester pelton que para la extracción de oro
en california, creo una rueda con
cucharas que aprovechaba la energía cinética que proporcionaba un chorro de
agua que generaba una tubería a presión.
Este informe presenta una descripción detallada de que es una
turbina pelton, cuáles son sus características y funcionamiento y además se
pretende demostrar a través del análisis de datos hallar las características
propias de esta.
2 OBJETIVOS
1.
Comprender
como es el funcionamiento de una turbina pelton.
2.
Analizar
cuáles son las características principales de una turbina pelton.
3.
Determinar
las curvas características de una turbina pelton.
3 MARCO TEÓRICO
Fig1. Turbina pelton
Las turbinas Pelton son turbinas que se clasifican
entre las máquinas de tipo axialpor tener el fluido un recorrido axial a su
paso por el álabe y por ser el ataque del agua en sentido tangencial a la rueda
se la denomina también turbina "tangencial".
Son turbinas de chorro
libre que se acomodan a la utilización de saltosde agua con mucho desnivel y
caudales relativamente pequeños con márgenes deempleo entre 60 y 1500 metros,
consiguiéndose rendimientos máximos del orden del 90 %.
Sus elementos constitutivos son:
FIG 2 alabes semiesférico tipo doble cuchara
3.1 PARTES
3.1.1 ALABES O CAZOLETAS:
Cuando hablamos de un alabe
nos referimos a una paleta curva, generalmente de metal que recibe el impacto (empuje) de un
fluido ya sea agua, vapor o gas con cierta velocidad y presión y al interactuar
se cambia la dirección media del flujo.Estos álabes puedes estar fundidos con la misma rueda o unidos
individualmente por medio de bulones o pernos.
En la actualidad el alabe de una turbina
pelton es semiesférico y tiene la forma de doble cuchara, con una arista
diametral sobre la que incide el agua, produciéndose una desviación simétrica
en dirección axial, buscando el equilibrio dinámico de la máquina en esa
dirección.
Las dimensiones del álabe son proporcionales
a los diámetros del chorro que impacta sobre él; el chorro a su vez está en
función del diámetro de la rueda y de la velocidad específica. El diámetro de
chorro (do) está entre el 5% y el 12% del diámetro de la rueda.
El ángulo α ubicado
entre las dos caras interiores del álabe es del orden de los 20°, lo ideal
sería que fuera igual a 0°, pero, de ser así, debilitaría la arista media donde
pega el chorro y transmite la energía.El ángulo β, ubicado en la
salida del álabe está entre los 8° y los 12°. Los álabes deben estar
colocados lo más cerca posible a los inyectores, debido a que la distancia hace
decrecer la energía cinética del agua.
Fig. 3
alabes conectados a un rotor
3.1.2 INYECTOR O
DISTRIBUIDOR:
El inyector es el órgano regulador del caudal del
chorro; consta de una válvula de aguja cuya carrera determina el grado de
apertura del mismo; para poder asegurarel cierre, el diámetro máximo de la
aguja tiene que ser superior al de salida del chorro. Cuyo diámetro d se mide
en la sección contraída, situada aguas abajo de la salida delinyector y en
donde se puede considerar que la presión exterior es igual a la atmosférica.
Fig. 4 partes de una turbina pelton
Las turbinas pelton se clasifican por la
posición en la que el eje se mueve:
3.2 CLASIFICACION
3.2.1 DISPOSICION HORIZONTAL
En esta disposición la
inspección de la rueda es sencilla y las reparaciones por desgaste no requieren
el desmonte de la turbina; pero presenta el inconveniente de que solo se pueden
instalar 1 o 2 chorros de agua como debido a la complicada instalación y
mantenimiento de los inyectores.
Fig 5 turbina de disposición horizontal
3.2.2 DISPOSICION VERTICAL
Fig.6 turbina de disposición vertical
En esta posición es posible
aumentar el número de chorros sin aumentar el caudal y tener mayor potencia por
unidad pero su mantenimiento es más costoso por lo cual esta posición se debe
utilizar donde el agua este limpia para que el efecto abrasivo de esta sea
menor en los alabes. Su característica permite acortar la longitud de la
turbina y hasta disminuir el diámetro de la rueda aumentando su velocidad de
giro.
Fig. 7 turbina pelton de 6 inyectores.
4 MONTAJE EXPERIMENTAL
4.1 INSTRUMENTOS UTILIZADOS
·
BANCO DE PRUEBA TIPO PELTON
Fig. 8. Banco
de turbina pelton
4.2 PROCEDIMIENTO
I.
Se dio inicio a la práctica
teniendo la perilla completamente cerrada con referencia de fuerzas de 4 N para
F1 y 4 N para F2
II.
Se procede a abrir el paso
del fluido cada media vuelta girando la perilla y tomar la presión que ejerce este en psi y se registran los datos en la tabla 1.
Fig 9 perilla de la maquina
III.
Se realiza la toma de datos
de las fuerzas generadas por la presión de dicho caudal y se registran los
datos en la tabla 1
Fig. 10 calibradores de fuerzas
IV.
Se cuenta la
cantidad de revoluciones a las que se mueve la turbina y se repite todo el
procedimiento hasta completar 4 vueltas y media.
Fig 11 cantidad de vueltas de rueda pelton
ATRAVES DE LAS ECUACIONES PRESENTADAS EN LA FIGURA 12 SE OBTIENEN LOS RESULTADOS MOSTRRADOS EN LAS TABLAS 1 Y 2.
tabla 1 datos obtenidos
tabla 2 datos obtenidos
FIG 12 ECUACIONES
BASADO EN LOS DATOS ANTERIORES OBTENEMOS
CONCLUSIONES
- POR MEDIO DE LA PRACTICA SE ESTABLECE QUE EN UNA RUEDA PELTON LA POTENCIA ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD.
- POR MEDIO DE LA PRACTICA SE ESTABLECE QUE EN UNA RUEDA PELTON LA ALTURA ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD ES DECIR A MAYOR VELOCIDAD MENOR ALTURA
- POR MEDIO DE LA PRACTICA SE ESTABLECE QUE EN UNA RUEDA PELTON EL FLUJO MASICO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD
- POR MEDIO DE LA PRACTICA SE ESTABLECE QUEE N UNA RUEDA PELTON EL TORQUE SE COMPORTA DE FORMA LINEAL AL LLEGAR A DETERMINADA VELOCIDAD
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