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DISEÑO Y ANALISIS DE UNA TURBINA DE PELTON

DOCENTE: FERREL BENITES, Raúl Jeremías

INTEGRANTES• GOMEZ SEGURA Luis Angel

Curso: FISICA 1 Especialidad: INGENIERIA INDUSTRIAL Semestre: II

1. RESUMEN

La aplicación de este proyecto tuvo como fin diseñar y

construir una turbina de Pelton, que se emplea hoy en día

para la obtención de energía.


2. PROBLEMA

¿Cuál es la relación entre la velocidad

angular y la energía eléctrica obtenida

en una turbina de Pelton?


3. HIPOTESIS

La relación entre una turbina de Pelton y la velocidad es una relación

directa, a mayor velocidad de rotación mayor será la energía eléctrica

producida.


4. OBJETIVOS

• Determinar la relación entre la velocidad angular y energía eléctrica producida.

GENERAL:

• Diseñar y construir una turbina de Pelton.

• Analizar la velocidad angular respecto al radio de la circunferencia de la turbina.

• Determinar el número de revoluciones por minuto de nuestra turbina.

• Determinar el momento de inercia.

ESPECIFICOS:


La turbina Pelton debe su nombre a Lester Allan Pelton (1829-1908), quien buscando oro en California, concibió la idea de una rueda con cucharas periféricas que aprovechara la energía cinética de un chorro de agua proveniente de una tubería a presión, incidiendo tangencialmente sobre la misma. Ensayó diversas formas de álabes hasta alcanzar una patente de la rueda en 1880, desde cuya fecha ha tenido gran desarrollo y aplicación.

5. FUNDAMENTO TEORICO


5. FUNDAMENTO TEORICO

La utilización de la energía hidráulica data de la época de los griegos, quienes empleaban la rueda

hidráulica para bombear agua. La energía hidráulica tuvo mucha importancia durante la revolución

industrial; impulsó las industrias textiles, del cuero y de los talleres de construcción de máquinas a

principios de siglos XIX. La generación de energía hidráulica es una de las principales fuentes de

desarrollo y de mejoramiento de la calidad de vida del hombre actual, ya que gracias a ella, hoy en

día es posible llevar a cabo un sin número de actividades que contribuyen al crecimiento integral de

la sociedad, tanto desde el punto de vista científico y tecnológico, como industrial, cultural y

económico.

Teniendo en cuenta el principio de generación hidráulica de energía eléctrica y utilizando agua como

fuente para general electricidad, se realiza el diseño del módulo interactivo, las partes de éste y

además el análisis de la máquina para calcular la electricidad, entre otros. En nuestro caso que será

de una turbina de Pelton.


Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbo

máquinas motoras.

La turbina es un motor rotativo que convierte en energía mecánica.

El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con

palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su

circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una

fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar.

La turbina es uno de los motores más eficientes que existen (alrededor

del 50%) con respecto a los motores de combustión interna y hasta

algunos eléctricos. Ya en los años 20, Thyssen, patentó una turbina de

combustión interna a la que atribuyeron un rendimiento termodinámico

del 31%.

El término turbina suele aplicarse también, por ser el componente

principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para

la obtención de energía.

5.1 TURBINA


TIPO DE TURBINA:

TURBINA HIDRÁULICAS TURBINA EOLICA: TURBINA TERMICA


5.2 VELOCIDAD ANGULAR

La velocidad angular es una medida de la velocidad

de rotación. Se define como el ángulo girado por una unidad

de tiempo y se designa mediante la letra griega ω. Su unidad

en el Sistema Internacional es el radián por segundo (rad/s).

5.3 DINÁMICA ROTACIONAL

Rotación, movimiento que obliga a todos los puntos de un sólido rígido a describir arcos de igual amplitud pertenecientes a circunferencias cuyos centros se hallan en una misma recta o eje de giro.

Momento de inercia Resistencia que un cuerpo en rotación opone al

cambio de su velocidad de giro. A veces se denomina inercia rotacional. El momento de inercia desempeña en la rotación un papel equivalente al de la masa en el movimiento lineal. La expresión matemática es:


I = m x R2

6. MATERIALES Y EQUIPOS


AFILADORA CIRCUNFERENCIAS DE PRESIÓN CIRCUNFERENCIAS

PEGAMENTODÍNAMO TALADRO


ACRILICO

BOMBA DE LAVADORA

TUBO DE AGUA ½”

VOLTIMETRO

7. PROCEDIMIENTO Se diseñó la turbina de Pelton en AutoCad.

Obtención de materiales para la elaboración de la turbina.

Realización de las 3 circunferencias, una mayor de diámetro 20 cm, y dos menores de 6cm.

Unión de las 3 circunferencias donde acá serán incrustados los pedazos de tubos que servirán como aspas.

Se procede a cortar los tubos en mitades (12 tubos), pues se hizo 12 espacios en los extremos de la circunferencia mayor, tomando el punto medio de ésta, los pedazos de tubos estarán en un ángulo de 5°.

A unirse éstas estarán en un eje de metal.

En cada extremo del eje de metal, estará un rodaje de ¼ de diámetro de interior, uno para cada extremo

Una bomba de lavadora estará conectado a un recipiente lleno de agua que mediante una manguera se pondrá una dirección hacia las aspas que hará que haya movimiento.

Al ponerse en movimiento los rodajes, también pondrán en movimiento a una polea mayor, que estará conectada a uno de los rodajes.

Al moverse la polea mayor, dará movimiento a una polea menor que estará unida, mediante una liga.

Luego, la polea menor que estará conectada con el dinamo de 12 volteos, hará que se ponga en funcionamiento.

El dinamo estará conectado mediante unos cables a unos leds que se tomaran como prueba.


OBTENCIÓN DE DATOS


WF = Wo + α (T)

Despejando α = (VF / R – Vo /R) / T

a = 41.89 Rad /S

WF = 41.89 (T)

WF = 41.89 (0.5)

WF = 20.94

N°

PALA

S

VOLTAJE

4 0

8 0

12 1.5

DISCUSIÓN

Se eligío trabajar este tipo de turbina puesto que hoy en dia existen zonas rurales que no poseen los mismos recursos que la zona urbana, es por eso que pensamos que al realizar esta turbina que al ponerse en movimiento genera electricidad podemos contribuir a solucionar este problema.


CONCLUSIONES

Se concluyo que si existe relación entre la velocidad angular y energía eléctrica que produce.

Ademas se determino que a menos palas menos es la energía eléctrica producida.

Se concluyo que la velocidad angular es 20.94 rad /S2.


ANEXOS

•Video de prueba•AutoCAD•Lugar donde se trabajó la turbina de Pelton.

DISEÑO


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