Turbina Pelton

RESUMEN

El objetivo de la práctica es calcular los valores de caudal (Q), cabeza (H), velocidad de giro (n), para el punto de máxima eficiencia de una turbina pelton, esto se hará tomando los valores tomando los valores que nos entrega el panel, con estos valores se obtienen a partir de un generador que esta acoplado a la turbina a través de una polea; con dichos valores se calcula la eficiencia de la bomba, para luego graficar ƞ vs H, ƞ vs Q, ƞ vs n, al analizar las gráficas se puede determinar los valores de Q, H, n, para la máxima eficiencia.

INTRODUCCION

Es importante saber que esta práctica pretende determinar el punto de máxima eficiencia para una turbina pelton, la cual es una turbina de reacción pues el fluido no sufre ningún cambio de presión a través de su paso por el alabe, por otra parte la turbina es alimentada por un solo chorro el cual posee varias posiciones de acoplamiento.

El punto de máxima eficiencia es el punto en el cual el caudal, la cabeza y la velocidad de giro son tales que se produce dicha eficiencia, en este punto es de vital importancia pues es donde la turbina presenta un mejor aprovechamiento de la energía entregada por el flujo volumétrico y la cabeza, en este caso serán suministrado por la bomba que forma parte del sistema.

OBJETIVOS

GENERAL:

Encontrar el punto de máxima eficiencia de las turbinas pelton y francis, en el cual se encuentran los valores de caudal, presión y velocidad de giro.

ESPECIFICOS:

Tomar los valores de caudal, torque, presión y revoluciones de las turbinas en funcionamiento.

Calcular los valores de potencia tanto de entrada como de salida para hallar la eficiencia de la turbina.

Analizar las gráficas obtenidas con el fin de encontrar el punto de máxima eficiencia.

MARCO TEORICO

Una turbina hidráulica es una turbo máquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una maquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica.

Las turbinas hidráulicas, según el grado de reacción, se clasifican en dos grupos: turbinas de acción y turbinas de reacción.

TURBINAS DE ACCION

No modifican la presión del fluido durante el contacto con los alabes, tampoco necesitan tubería de aspiración, una turbina de este tipo es la pelton.

TURBINA PELTON

La turbina Pelton fue construida en el año 1880 por el ingeniero americano Lester Pelton, esta turbina aprovecha solo la energía de movimiento del agua por lo cual recibe el nombre de turbina de acción.

En el caso de la turbina Pelton, el agua sale con una presión muy alta y unas velocidades muy elevadas de una o varias toberas para llegar a las paletas de la rueda de rodadura. Cada una de las 40 hojas de paleta está dividida en dos semipaletas, las llamadas “copas”. En el centro de estas semipaletas, el chorro de agua de las toberas entra en contacto de forma tangencial. En caso de una altura de caída de 1000 metros, el chorro de agua puede alcanzar una velocidad de hasta 500 km/h. En función del tipo de construcción y de la altura de caída, la turbina Pelton consume entre 20 y 8000 litros de agua por segundo. Tiene un número de revoluciones muy elevado: hasta 3000 revoluciones por minuto. Su grado de efectividad es del 85 % al 90 %, por lo que ofrece unos rendimientos buenos, incluso cuando no trabaja a plena carga.

Este tipo de turbina se utiliza para centrales hidráulicas con muy elevadas alturas de caída (hasta 2000 m) con unos volúmenes de agua más bien reducidos.

CALCULO DE LA POTENCIA

En base a los datos de medición se calcula la potencia de entrada, la potencia de salida y efectividad. Se utilizan las siguientes ecuaciones de valores numéricos:

〖pot〗_entrada=1/30 πnT

〖pot〗_ssalida=5/3 QH

ƞ=〖pot〗_salida/〖pot〗_entrada

MATERIALES

Equipo HM 365 (unidad de freno y accionamiento)

HM 365.31 (acoplador de turbinas)

Turbina pelton

HM 365.32 (módulo de alimentación )

PROCEDIMIENTO

Verificar que el módulo de alimentación (2) esté debidamente acopado a la unidad de freno y accionamiento (1).

Observar que el bloque de medición (4) esté debidamente acoplado con la unidad de accionamiento (verificar cable de cabeza, temperatura, caudal, alimentación).

Montar la turbina deseada (pelton o francis).

Establecer el suministro eléctrico y observar que el depósito de reserva de agua se encuentre lleno.

Encender la bomba desde el interruptor y colocar la posición número 6 de la salida del chorro de agua desde la válvula de aguja (7).

Utilizando el freno hidráulico lleve el número de revoluciones a 1600 rpm y realice la toma de datos de caudal, cabeza, torque; que aparecen en el bloque de medición (4).

Luego valla disminuyendo de a 100 rpm hasta llegar a 800 rpm para cada valor de velocidad de giro, registrar los datos mencionados anteriormente.

Repita los dos ítems anteriores variando la posición en 4 y en 2 del mando (7).

DATOS OBTENIDOS

TABLA N° 1 POSICION 6

n

(rpm) T

(N.m) h

(Bar) Q

(L/min) 〖pot 〗_salida

(W) 〖pot 〗_entrada

(W) ƞ

1600 1,58 1,38 140 264,7315 322 82.215

1500 1,56 1,23 132 245,0442 270.6 90.556

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