Turbina de Pelton - U

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ingeniería Mecánica
ME 3301 – Mecánica de Fluidos
Turbina de Pelton
11 de Abril del 2012
Integrantes:
Nicolás Miranda Acosta
Felipe Morales Díaz
Álvaro Tello Crino
Profesor:
William Calderón Muñoz
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Índice
1
Introducción. .............................................................................................................................. 2
2
Objetivos .................................................................................................................................... 3
3
Desarrollo Experimental. ......................................................................................................... 4
4
Discusiones ............................................................................................................................... 7
5
Conclusiones ............................................................................................................................. 8
6
Aplicaciones .............................................................................................................................. 9
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1 Introducción.
La turbina de Pelton es una turbina hidráulica consistente en una rueda con una
serie de paletas con forma de cucharas, las cuales están hechas para aprovechar mejor la
presión con que incide el flujo de agua y la velocidad con que el fluido es suministrado.
Por lo general cuenta con una tubería con forma final de tobera, para controlar el caudal
del fluido suministrado y la presión con que éste sale, lo que influye en la velocidad con
que la turbina se moverá, el torque que generará, condicionando la potencia que es capaz
de generar la turbina y la eficiencia mecánica que, dándole un papel importante en el
mundo energético de hoy, siendo una de las principales fuentes de energía renovables
usadas actualmente.
Para este laboratorio se trabajará con una pequeña turbina de Pelton, la que
posee una tobera con aguja ajustable para controlar el caudal de salida, además posee
un medidor de torque que genera la turbina, y distintos medidores como presión y
potencia, con la que se puede determinar el comportamiento característico de una turbina
de agua en función de distintas variables según el objetivo a perseguir y la aplicación que
se quiera investigar.
2
2 Objetivos
asd
3
3 Desarrollo Experimental.
1. Montaje y Metodología.
El equipo posee principalmente las
siguientes partes:
(1) Tobera con aguja ajustable de la sección
transversal de la tobera
(2) Turbina de Pelton en una caja
transparente
(3) Sensores de par de giro y revoluciones
de entrada
(4) Dispositivo de frenado que consta de
una polea, polea de inversión y tornillo
de apreté
(5) Ajuste principal del caudal de entrada
(6) Bomba de agua
(7) Estanque de agua
(8) Sensores de potencia de la bomba y
presión de salida
(9) Modulo de interfaz de los sensores para
la conexión al computador
Figura 1: Esquema del equipo de la turbina de Pelton
La experiencia consistió en dejar la sección transversal de la tobera constante, y
con el dispositivo de frenado al máximo se fue soltando paulatinamente hasta que la
turbina empezara a girar, obteniendo como dato el torque necesario para el movimiento
de la turbina y la velocidad que adquiere según va disminuyendo el torque de frenado.
Esta experiencia se repite para cinco caudales distintos, obteniendo la relación con el
caudal y el torque que genera la turbina.
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2. Resultados
Tabla 1: Datos característicos de las mediciones realizadas
Caudal promedio
Presión promedio
Torque crítico Frecuencia máx.
[L/h]
[bar]
[N·cm]
[1/min]
21,7
1,933
20,748
3072*
21,8
1,935
28,496
3680,469
22,3
1,916
22,329
3669,921
20,7
1,796
22,051
3576,172
19,4
1,536
20,605
3321,484
Gráfico 3.1: Torque sobre la turbina en la 1ª medición
Gráfico 3.2: Velocidad en la 1ª medición
Gráfico 3.3: Torque sobre la turbina en la 2ª medición
Gráfico 3.4: Velocidad en la 2ª medición
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Gráfico 3.5: Torque sobre la turbina en la 3ª medición
Gráfico 3.6: Velocidad en la 3ª medición
Gráfico 3.7: Torque sobre la turbina en la 4ª medición
Gráfico 3.8: Velocidad en la 4ª medición
Gráfico 3.9: Torque sobre la turbina en la 5ª medición
Gráfico 3.10: Velocidad en la 5ª medición
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4 Discusiones
7
5 Conclusiones
8
6 Aplicaciones
Las turbinas Pelton son las más utilizadas en la generación de energía en las
plantas hidroeléctricas, desde turbinas con diámetro menor a 20 cm para pequeñas
centrales que pueden generar hasta 5 kW, hasta las destinadas a mega centrales, que
pueden ser hasta de 15 metros de diámetro.
Imagen 6.1: Turbinas Pelton en la planta hidroeléctrica de Walchensee, Alemania
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