Turbina Pelton

PRACTICA 3
TURBINAS HIDRAULICAS
En esta práctica vamos a estudiar el comportamiento de una turbina Pelton, ya que la Francis no estaba en
condiciones de ser probada, y vamos a ver los diferentes comportamientos con diferentes parámetros de
entrada, y veremos los valores de salida.
En la turbina Pelton hemos tomado los siguientes datos, que han sido dados por el banco de pruebas.
Datos en turbina
Q
H
N
M
V
I
Prueba 1
0.0065 m3/s
19 mcda
1145 rpm
3.924 Nm
80 V
5A
Prueba 2
0.012 m3/s
16 mcda
1450 rpm
9.32 Nm
200 V
7A
Prueba 3
0.0167 m3/s
16 mcda
1700 rpm
10.791 Nm
180 V
3.6 A
Con estos datos tenemos que calcular:
− Potencia neta (o primaria), es la que hay en la entrada de la turbina. => N = Q H g
N = 1000 kg/m3*0.00645 m3/s*19 mcda*9.81 m/s2 = 1.211 kW
Siendo: = densidad del agua (1000 kg/m3)
Q = caudal a la entrada (0.00645 m3/s)
H = presión de entrada (19 mcda)
g = aceleración de la gravedad (9.81 m/s2 )
− Potencia en el eje (o secundaria), es la que tiene la turbina en el mismo eje y es por lo tanto la que
transmite al generador.
=> Ne = M * = (M * 2 * * n) / 60
Ne = (3.924 Nm*2**1145 rpm) / 60 = 0.472 kW
Siendo: M = el par (3.924 Nm)
n = velocidd en rpm (1145 rpm)
− Potencia eléctrica (o útil), es la que nos genera la dinamo.
=> Nu = V * I
Nu = 80 V * 5 A = 400 W = 0.4 kW
1
Siendo: V = la tensión (80 V)
I = la corriente (5 V)
− Rendimiento total, de la turbina
t = Ne / N = 0.472 / 1.211 = 38.97 %
− Rendimiento de la dinamo, y disipada por la carga
d = Nu / Ne = 0.4 / 0.472 = 84.74 %
− Rendimiento global, que puede ser o el producto de las dos anteriores o la relación entre la potencia útil y la
primaria.
= t * d = 0.3897 * 0.8474 = 33.02 %
Todas estas operaciones tenemos que realizarlas con las otras dos pruebas, con lo que nos da unos resultados
que a continuación expondremos en la siguiente tabla.
N
Ne
Un
turbina
dinamo
global
Prueba 1
1.211 kW
0.472 kW
0.4 kW
38.97 %
84.74 %
33.02 %
Prueba 2
1.883 kW
1.415 kW
1.4 kW
75.14 %
98.93 %
74.34 %
Prueba 3
2.621 kW
1.921 kW
648 kW
73.29 %
33.73 %
24.72 %
Otra parte de la práctica es la de calcular los parámetros del cierre de una tubería, para ver si hay Golpe de
Ariete o no. La tubería a la que vamos a calcular este incremento de presión tiene un ø = 0.0425 m y un caudal
Q = 14 m3/h = 0.00388 m3/s. Lo primero tenemos que calcular la velocidad de la onda de propagación s y
viene dada por:
s = L / to = 0.6 m / 8.42 *10−4 s =712.59 m/s.
Y si el tiempo de cierre es mayor que 2to, el cierre es lento o la tubería corta, con lo que el incremento de
presión viene dado por:
H = 2 * L * c / g * tc = mcda
para ello el caso más extremo de que el cierre sea lento es suponer que tc = 2 to, con loque tenemos que tc =
0.001684 m/s. El único dato que nos falta para poder aplicar la fórmula es c que es valor de la velocidad del
líquido a la entrada de la válvula:
Q = S * c => c = Q / S = 0.00388 m2/s / 0.00141 m2 = 2.758 m/s
Con lo que aplicando la fórmula para el cierre lento, tenemos que obtenemos una sobrepresión el la tubería de:
H = 192.4 mcda.
2
Practica 3:
Tuberías Hidraulicas
Golpe de Ariete
Centrales eléctricas
5
3
5
3