dimensionado pelton

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

AV. TÚPAC AMARU 210 - RIMAC / LIMA 25 – PERÚ TELEFONO: 381-1712

TRABAJO DE TURBOMAQUINAS

CURSO: Turbomaquinas MN - 232

TEMA: Turbina Pelton

ALUMNOS: Pari Mamani ,Jose 20111340I Germán Andreé Pascual Segovia 20101257A

Arellan Cerna Williams Roger 20111377JSuaña Hancco Ronald 20102086FCordova Felix Diaz Wen Fox 20100241D

PROFESOR: Ing. Espinoza Escriba ,Juan

Rímac, 31 de setiembre de 2014

TURBINA PELTON

FUNDAMENTO TEÓRICO

TURBINA PELTON:

Son conocidas también como turbinas tangenciales o de impulsión y es la

turbina hidráulica apropiada para aprovechar grandes saltos de agua y

caudales relativamente pequeños.

La turbina pelton, por la sencillez de su construcción y por razones de tipo

hidrodinámico es la que tiene la máxima eficiencia entre todos los motores

hidráulicos. Otra de sus cualidades es que permite el acoplamiento directo con

los generadores eléctricos de alta velocidad, ya que puede proyectarse para

elevadas velocidades tangenciales de rodete.

La dirección del chorro no es realmente axial ni radial si no que es casi

tangencial y de aquí el nombre de ruedas tangenciales.

La admisión del agua tiene lugar por una o más toberas o boquillas que lanzan

el agua a la rueda con cucharas que giran por este efecto de impacto del

chorro.

El elemento constructivo más importante de las turbinas pelton es la paleta en

forma de doble cuchara, en cierto modo, esta es como una doble paleta de una

turbina de acción, el cual recibe el chorro exactamente en la arista media, en

donde se divide en dos, circulando por la cavidad de la paleta en un arco de

aproximadamente 180o, contrarrestando mutuamente los empujes axiales por

cambio de dirección de los dos semichorros. El recordé dado a las paletas,

tiene por objeto permitir la colocación de las boquillas muy próximas a las

primeras de tal forma que el chorro alcance a las paletas en la dirección mas

conveniente.

LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICAPágina 2

TURBINA PELTON

La variación de la cantidad de agua (caudal) para la regulación de la potencia

se consigue actualmente y casi sin excepción por medio de una aguja o punzón

de forma especial, con cuyo accionamiento se puede estrangular la sección de

la boquilla. En instalaciones más complicadas que las que nosotros vamos a

ensayar se dispone además de un deflector o desviador de chorro, y que

consiste en una superficie metálica que se introduce en medio del chorro y lo

divide, desviando una parte del agua, haciendo que esta salga de la turbina sin

producir efecto útil.


TURBINA PELTON

Figura 5 boquilla que dispara el chorro de agua

Los rodetes para turbinas Pelton de pequeña potencia se construyen de una

sola pieza, es decir, con los alabes formando cuerpo con la rueda. Para 10

turbinas Pelton de gran potencia los alabes o cucharas se hacen desmontables

y sujetos a la rueda por medio de tornillos, de esta manera, pueden sustituirse

los alabes cuando sea necesario, sin necesidad de desmontar el rodete o

rueda.

Para el rodete se emplea acero fundido, generalmente; para los alabes mas

sometidos a los efectos de corrosión y de cavitación, se utiliza acero fundido, el

acero fundido especial o el acero inoxidable. El hierro fundido no se emplea

más que para rodetes de una sola pieza y pequeñas potencias. Finalmente, el

punzón o agua que regula el caudal del agua lanzando sobre los alabes está

fabricado, casi siempre, de acero inoxidable o de bronce, con la punta

intercambiable para poderla reponer fácilmente cuando sea preciso.


TURBINA PELTON

EQUIPOS E INSTRUMENTOS:

1. Turbina Pelton:

- Marca: Armfield Hydraulic Engineering, England.

- Tipo: 0 Pelton MK2

- Serie: 2061 -61

- Altura: 175 pies <> 53 m

- Velocidad: 1160 RPM

- Potencia: 5 BHP

Figura 6 turbina pelton


http://www.google.com.pe/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=xhtZRkYb9cUtgM&tbnid=lI41vzxYjxsTcM:&ved=0CAgQjRwwADiIAQ&url=http://www.teco.cl/productosyservicios.html&ei=ug5pUameM8Xv0QG6oID4Ag&psig=AFQjCNEqdk9s7YKGZy1NntAgW9SRB5qGuQ&ust=1365925946881621

TURBINA PELTON

2. Motobomba:

- Motor: Newman

- Tipo: 215 DD 1881 BB NoP424701

- Potencia: 7.5 HP

- Velocidad: 3600 RPM

- Ciclos: 60

- Fases: 3 fases

- Voltaje: 220 V

- Amperaje: 19 A

- Factor de servicio: 1.15

Datos a considerar:

Dp=0.18m

β2=10 °

K=1

H=53m

P1=40Psi

d inyector=0.0167m

φ=0.98

P=5 BHP=3728.4W


TURBINA PELTON

TRIANGULOS DE VELOCIDAD EN LA ENTRADA (1)

Se sabe por teoría que:

C1=φ√2∗g∗H

C1=0.98√2∗9.81∗53

C1=31.6019m /s

Se considera q la velocidad tangencial de entrada es aproximadamente la mitad que la velocidad absoluta de entrada, por lo tanto:

U 1=15.8010m / s

W 1=15.8010m/ s

Usamos la siguiente fórmula para hallar el número de revoluciones a la q se encuentra girando la turbina.

U 1=πDN60

15.8010=π∗0.18∗N60

N=1676.5 RPM

TRIANGULOS DE VELOCIDAD EN LA SALIDA (2)

Usaremos la siguiente relación para encontrar W 2:

K=W 2

W 1

1=W 2

13.725


TURBINA PELTON

W 2=15.8010m /s

Ya que 1 y 2 están al mismo radio entonces:

U 1=U 2

U 2=15.8010m / s

Ahora del triángulo para hallar C2 aplicamos ley de cosenos:

C22=U 2

2+W 22−2U 2W 2 cos β2

C22=15.80102+15.80102−2∗15.8010∗15.8010∗cos 10

C2=2.7543m /s

Calculo del caudal:

Q=π∗d2∗C1

4

Q= π∗0.01672∗31.6024

Q=0.0069


TURBINA PELTON

TRIÁNGULOS DE VELOCIDADES

RESULTADOS OBTENIDOS

ENTRADA SALIDAU1 15.8010 m/s U2 15.8010 m/sW1 15.8010 m/s W2 15.8010 m/sC1 31.6021 m/s C2 2.7543 m/s

ANGULOS DEL ROTORα1 0°


TURBINA PELTON

β1 180°α2 116°

β2 10°

ESQUEMA DE LA CUCHARA CON LOS RESULTADOS

NUMEROS ADIMENSIONALES PARA LA TURBINA PELTON

CIFRA DE PRESION:

Ѱ=2∗g∗H

U 2

Ѱ=2∗9.81∗5315.80102


TURBINA PELTON

Ѱ=4.1649

CIFRA DE CAUDAL:

φ= QU 2∗π4

∗D22

φ= 0.006915.8010∗π

4∗0.182

φ=¿0.0172

CIFRA DE POTENCIA:

P̂= P

ρ∗N3∗D p5

P̂= 3728.4

1000∗16763∗0.185

P̂=¿0.0000042

NUMERO ESPECÍFICO DE CAUDAL: Nq=N∗Q1 /2

H 3/4

Nq=7.1011

NUMERO ESPECÍFICO DE POTENCIA:N s=N∗P1 /2

H 5 /4

N s=26.2152


TURBINA PELTON


TURBINA PELTON

ALTURA DE EULER

H R∞=U 2

g(C1u−C2u)

H R∞=50.5586

DIAMETRO ESPECÍFICO:

δ=D∗H 1 /4

Q1/2

δ=5.8375

RESULTADOS OBTENIDOS

CIFRASPRESION 4.1649CAUDAL 0.0172POTENCIA 0.0042NUMEROS ESPECIFICOSNq 7.1011Ns 26.2152

COEFICIENTES DE VELOCIDADES

En la entrada (1):KC 1=C1

√2∗g∗H

KC 1=0.98

KU 1=U 1

√2∗g∗H

KU 1=0.4899


TURBINA PELTON

KW 1=W 1

√2∗g∗H

KW 1=0.4899

KCm1=Cm1

√2∗g∗H

KCm1=0.98

En la salida (2):

KU 2=U2

√2∗g∗H

KU 2=0.4899

KW 2=W 2

√2∗g∗H

KW 2=0.4899


TURBINA PELTON

KC 2=C2

√2∗g∗H

KC 2=0.085

KCm 2=Cm2

√2∗g∗H

KCm 2=0.07676

BIBLIOGRAFIA

Mataix, C. Máquinas hidráulicas, Ed. Alfaomega, Madrid 2000

M. Salvador G. Turbomaquinas 1, Ed. Ciencias 2006


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