UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

INDICEI.OBJETIVOS2II.INTRODUCCIN3III.FUNDAMENTO TERICO4IV.MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS6V.PROCEDIMIENTO:7VI.CLCULOS Y RESULTADOS7VII.OBSERVACIONES:11VIII.CONCLUSIONES12IX.BIBLIOGRAFA13

OBJETIVOS Conocer y analizar el principio de funcionamiento de la turbina Pelton. Determinar las caractersticas de operacin a diferentes presiones de entrada. Estudiar la variacin de la velocidad motor a diferentes cargas, as como sus respectivas potencias y eficiencias generadas. Mediante la variacin del caudal mantener las revoluciones a un valor constante para diferentes valores de carga.

INTRODUCCINLa turbina Pelton debe su nombre a Lester Allan Pelton (1829-1908) quien buscando oro en California, concibi la idea de una rueda con cucharas perifricas que aprovechara la energa cintica de un chorro de agua, proveniente de una tubera de presin, incidiendo tangencialmente sobre la misma. Ensay diversas formas de labes hasta alcanzar una patente de la rueda en 1880, desde cuya fecha ha tenido gran desarrollo y aplicacin. Son conocidas tambin como turbinas tangenciales, de impulsin y es la turbina hidrulica apropiada para aprovechar grandes saltos de agua y caudales relativamente pequeos.La Turbina Pelton, por la sencillez de su construccin y por razones de tipo hidrodinmico es la que tiene la mxima eficiencia entre todos los motores hidrulicos.Otra de sus cualidades es que permite el acoplamiento directo con los generadores elctricos de alta velocidad, ya que puede proyectarse para elevadas velocidades tangenciales del rodete.La admisin del agua tiene lugar por una o ms toberas o boquillas que lanzan el agua a la rueda con cucharas que giran por este efecto de impacto de chorro.El elemento constructivo ms 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 accin, 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 180, contrarrestando mutuamente los empujes axiales por cambio de direccin de los dos semichorros.La variacin de la cantidad de agua (caudal) para la regulacin de la potencia se consigue actualmente y casi sin excepcin por medio de una aguja o punzn de forma especial, con cuyo accionamiento se puede estrangular la seccin de la boquilla.

FUNDAMENTO TERICOTurbina pelton, son conocidas tambin como turbinas tangenciales o de impulsin y es la turbina hidrulica apropiada para aprovechar grandes saltos de agua y caudales relativamente pequeos.La turbina pelton, por la sencillez de su construccin y por razones de tipo hidrodinmico es la que tiene la mxima eficiencia entre todos los motores hidrulicos. Otra de sus cualidades es que permite el acoplamiento directo con los generadores elctricos de alta velocidad, ya que puede proyectarse para elevadas velocidades tangenciales de rodete.La direccin del chorro no es realmente axial ni radial si no que es casi tangencial y de aqu el nombre de ruedas tangenciales. La admisin del agua tiene lugar por una o ms toberas o boquillas que lanzan el agua a la rueda con cucharas que giran por este efecto de impacto del chorro.El elemento constructivo ms 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 accin, 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 direccin de los dos semichorros. El record dado a las paletas, tiene por objeto permitir la colocacin de las boquillas muy prximas a las primeras de tal forma que el chorro alcance a las paletas en la direccin ms conveniente.

La variacin de la cantidad de agua (caudal) para la regulacin de la potencia se consigue actualmente y casi sin excepcin por medio de una aguja o punzn de forma especial, con cuyo accionamiento se puede estrangular la seccin de la boquilla. En instalaciones ms complicadas que las que nosotros vamos a ensayar se dispone adems de un deflector o desviador de chorro, y que consiste en una superficie metlica 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 til.

Figura 5 boquilla que dispara el chorro de aguaLos rodetes para turbinas Pelton de pequea 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 corrosin y de cavitacin, se utiliza acero fundido, el acero fundido especial o el acero inoxidable. El hierro fundido no se emplea ms que para rodetes de una sola pieza y pequeas potencias. Finalmente, el punzn o agua que regula el caudal del agua lanzando sobre los alabes est fabricado, casi siempre, de acero inoxidable o de bronce, con la punta intercambiable para poderla reponer fcilmente cuando sea preciso.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS 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

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: 1.15PROCEDIMIENTO:

1) Precauciones antes de encender el equipo:a) La aguja o punzn debe estar en posicin totalmente abiertab) Debe chequearse la calibracin del dinammetro2) Encender la bomba.3) Abrir la vlvula a la salida de la bomba y seleccionar una altura hidrulica que ser constante durante el ensayo (ejm: 20 m de agua) mediante la aguja inyectora.4) Para dicha altura se toman los datos de la velocidad y de la altura en el limnimetro.5) Encender de 2 focos de 100 W e ir aumentando la carga de frenado hasta completar todo el banco de focos de 2 en 2.6) Repetir lo anterior para otra altura hidrulica.CLCULOS Y RESULTADOS Se emplear las siguientes formulas:a) POTENCIA AL AGUA :

b) POTENCIA AL RODETE:

c) POTENCIA AL FRENO O POTENCIA ELECTRICA:

d) EFICIENCIA MECANICA

e) EFICIENCIA HIDRAULICA

f) EFICIENCIA TOTAL

RESULTADOS:CAUDAL CONSTANTE *P = 22 lb/in2 * Q = 0.004257*Vt = 0.933532 m/s* Hu= 15.523 m*Vch = 17.0067

CARGA (kg)W(RPM)HPA(W)U (m/s)HPR(W)BHP(W)nm (%)nh (%)nt (%)

2.0905.0647.63611.585504.423141.54328.06077.88721.855

1.9887.8647.63611.364514.930131.91025.61779.50920.368

2.0880.0647.63611.265519.438137.63326.49780.20521.252

2.3872.3647.63611.166523.731156.89329.95780.86824.225

2.5863.2647.63611.050528.603168.75731.92581.62026.057

2.6855.1647.63610.946532.757173.86032.63482.26226.845

2.5862.5647.63611.041528.969168.62031.87781.67726.036

*P = 42 lb/in2 * Q = 0.003635*Vt = 0.797138 m/s* Hu= 29.582 m*Vch = 23.477373

CARGA (kg)W (RPM)HPA (W)U (m/s)HPRBHPn mec (%)n hidra (%)n total (%)

2.8011501053.88314.721883.923251.80528.48783.87323.893

3.5010971053.88314.042908.513300.25133.04986.20628.490

4.1010631053.88313.607920.964340.82137.00787.38832.340

4.5010461053.88313.390926.216368.09039.74187.88634.927

4.7510301053.88313.185930.565382.59641.11488.29936.303

5.0010151053.88312.993934.120396.86742.48688.63637.658

5.1510031053.88312.839936.600403.94143.12888.87138.329

5.30996.01053.88312.749937.897412.80544.01488.99439.170

5.40983.11053.88312.584939.999415.14644.16489.19439.392

5.60976.91053.88312.505940.876427.80745.46989.27740.593

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TUBERIA PELTON20RPM CONSTANTEcarga(kg)w(RPM)Q(m3/s)Vt (m/s)Hu (m)HPA(W)Vch (m/s)U (m/s)HPR(W)BHP(W)nm (%)nh (%)nt (%)

5.45982.50.0036350.79713829.582421053.8834723.4773712.57666940.08782418.7341344.5420289.2022539.73249

5.00982.80.0032530.71329729.57596942.8331523.4748112.58050840.97464384.2770545.6942589.1965540.75769

4.35980.40.0029830.65405029.57183864.4000423.4731712.54978771.29311333.5046243.2396789.2287238.58221

3.80984.80.0028100.61625329.56938814.3792923.4722012.60610726.15303292.6448840.3007289.1664435.93472

2.80983.50.0024840.54466829.56514719.6758623.4705112.58946641.83649215.3484233.5519189.1841129.92297

2.00983.80.0019700.43191229.55952570.5818023.4682812.59330508.83622153.8672230.2390589.1784926.96672

OBSERVACIONES: La principal observacin, es que no debemos de fiarnos en la potencia consumida en cada uno de los focos, esta no es la misma en cada uno de ellos. El terminal de descarga del agua es de 90

CONCLUSIONES1. Podemos apreciar una relacin directa entre las eficiencias de la turbina (n , H y T), la potencia al freno, potencia del rodete, el torque con la altura del agua. Segn las grficas y los clculos concluimos que cuando aumentamos la altura del agua, cada uno de estos factores aumentan

2. Podemos apreciar en los grficos que al aumentar las RPM disminuyen las eficiencias, el torque y la potencia hidrulica y al freno. Con ello concluimos que la relacin entre estos factores es indirecta

3. Se observa que al aumentar la altura de cada de la turbina, el caudal disminuye, en otras palabras la altura til del agua y el caudal son inversamente proporcionales

BIBLIOGRAFA Manual de Laboratorio de Ingeniera Mecnica II Separatas de clase (teora) http://www.uco.es/termodinamica/ppt/pdf/fluidos%2011.pdf http://ocw.uc3m.es/ingenieria-termica-y-de-fluidos/turbomaquinas/material-de-clase-1/turbomaquinas_tema_2_transferencia_de_trabajo.pdf