LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA II - EXPERIENCIA - TURBINA PELTON - REV.OK OK

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
TURBINA PELTON
 OBJETIVOS

Conocer el funcionamiento de una Turbina Pelton.

Determinar la eficiencia energética del equipo.

Verificar si la ley de la conservación de la energía se cumple en su totalidad o existen
variaciones entre la energía aportada y la energía obtenida.
 EQUIPO A UTILIZAR
Se utilizará el banco de pruebas de Turbina Pelton, el cual incluye los siguientes equipamientos:

Bomba de alimentación de agua y conductos.

Generador (Dínamo) de corriente continua.

Tablero y banco de cargas eléctricas.

Vertedero WEIRS triangular.
 INSTRUMENTACIÓN
Se utilizará la siguiente instrumentación para la experiencia:

Dinamómetro.

Tacómetro.

Manómetros.
 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Potencia del agua
(𝐻𝑃)𝑤 = 𝛾 . 𝑄 . 𝐻𝑢
𝑄 = 1.416 . 𝐶𝑑 . ℎ5/2
𝐻𝑢 =
𝑃
𝑉2
+
𝛾 2 .𝑔
𝑄
𝑉= 𝜋
. 𝐷2
4
Docente: MS.c. Ing. Benjamin A. Flores
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
Donde:
𝛾
𝑄
𝐻𝑢
ℎ
𝐷
𝐶𝑑
𝑃
𝛾
𝑉
𝑔

=
=
=
=
=
=
=
Peso específico del agua
Caudal de água
Altura útil
Altura del linnimetro
Diámetro = 0.0762
Coeficiente de descarga = 1.416
Altura estática
= Velocidad en la boquilla
= Gravedad = 9.81
[N/m3]
[m3/s]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m/s]
[m/s2]
Potencia del rodete
(𝐻𝑃)𝑟 = 𝑄 . 𝜌 . 𝑈 . (𝑉𝑐ℎ − 𝑈) . (1 + 𝑘 . 𝑐𝑜𝑠(𝛽))
𝑈=
2𝜋. 𝑁 . 𝑅𝑝
60
𝑉𝑐ℎ = 0.975√2 . 𝑔 . 𝐻𝑢
Donde:
𝑉𝑐ℎ
𝑈
𝜌
𝛽
𝑘
𝑅𝑝
𝑁

=
=
=
=
=
=
=
Velocidad del chorro
[m/s]
Velocidad tangencial
[m/s]
Densidad del agua
[kg/m3]
Ángulo de inclinación = 10
[°]
Constante de diseño de álabes = 0.90
Radio del rodete = 0.1223
[m]
Número de revoluciones
[RPM]
Potencia al freno
(𝐵𝐻𝑃) = 𝑇 . 𝜔
𝑇 = 9.81 . 𝑓 . 𝑟
𝜔=
2𝜋. 𝑁
60
Donde:
𝑓
𝑟
𝑇
𝜔
=
=
=
=
Fuerza del dinamómetro
Radio del brazo = 0.08
Par mecánico
Velocidad angular
[kg.f]
[m]
[N.m]
[rad/s]
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


Eficiencia mecánica
𝜂𝑚 =
𝐵𝐻𝑃
(𝐻𝑃)𝑟
𝜂ℎ =
(𝐻𝑃)𝑟
(𝐻𝑃)𝑤
𝜂𝑇 =
𝐵𝐻𝑃
(𝐻𝑃)𝑤
Eficiencia hidráulica
Eficiencia total
 PROCEDIMIENTO

Mediciones a realizar
a) Tomar lectura de las presiones dadas en los manómetros (Presión del agua de
alimentación y la presión en la entrada del inyector).
b) Tomar lectura de la altura de agua en el linnímetro.
c) Tomar dato de la cantidad de carga eléctrica añadida o quitada al sistema.
d) Tomar lectura de las revoluciones de la rueda con ayuda de un tacómetro digital.
e) Tomar lectura del dinamómetro para trabajo en vacío y a carga parcial.

Antes del ensayo
Precauciones antes de encender el equipo:
a) La volante debe estar libre, es decir, la faja del freno no debe estar colocada sobre
la volante.
b) La aguja o punzón debe estar en la posición totalmente abierta.
c) Debe revisarse el cero del linnímetro.

Durante el ensayo
a) Abrir la válvula a la salida de la bomba y seleccionar una altura hidráulica que será
constante durante el ensayo (Ejemplo: 20 mm H2O) mediante la aguja inyectora.
b) Esperar un tiempo para alcanzar el régimen de funcionamiento.
c) Para dicha altura hidráulica tomar datos de la velocidad y de la altura en el
linnímetro.
d) Colocar la faja del freno
e) Repetir lo anterior para otra altura hidráulica.
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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

Precauciones durante el ensayo
a) El encendido de la bomba de alimentación de agua debe ser realizado por el jefe
de práctica.
b) Debido a que se trabaja con equipos rotativos, se debe guardar la debida distancia
de los mismos para evitar atrapamientos u otros accidentes.
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 HOJA DE DATOS
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TURBINA PELTON
HOJA DE DATOS
Curso:
Fecha:
Incio:
Término:
Datos generales
Equipo: Turbina Pelton
Velocidad:
Potencia:
Altura:
Marca:
Tipo:
Serie:
Marca:
Potencia:
Voltaje:
Equipo: Bomba de alimentación
Motor eléctrico:
Polos:
Marca:
Tipo:
Tipo:
f.s:
Serie:
Bomba:
Mediciones
Muestra 1
Condición de operación
Carga eléctrica conectada
Altura hidraúlica
Lectura linnímetro
Lectura dinamómetro
Lectura tacómetro
Radio del brazo
Potencia eléctrica (carga)
Vacío
0 focos
Carga pacial
2 focos
4 focos
8 focos
[lb/in2]
[m]
[kg.f]
[RPM]
[m]
[W]
Muestra 2
Condición de operación
Carga eléctrica conectada
Altura hidraúlica
Lectura linnímetro
Lectura dinamómetro
Lectura tacómetro
Radio del brazo
Potencia eléctrica (carga)
Vacío
0 focos
Carga pacial
2 focos
4 focos
8 focos
[lb/in2]
[m]
[kg.f]
[RPM]
[m]
[W]
Integrantes
1.2.3.4.5.6.7.8.-
Visto - Docente
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 HOJA DE RESULTADOS
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Curso:
TURBINA PELTON
MN-463
HOJA DE RESULTADOS
Fecha ensayo:
XX/XX/XXXX
Cálculo y Resultados
Muestra 1
Parámetro
Simbolo
Valor
Cálculo de la Potencia del agua
Altura hidraúlica
Lectura del linnímetro
Coeficiente de descarga
Caudal de agua
Diámetro boquilla
Velocidad en la boquilla
Densidad del agua
Peso específico del agua
Altura estática
Altura útil
Potencia del agua
𝑃
ℎ
𝐶𝑑
𝑄
𝐷
𝑉
𝜌
𝛾
𝑃/𝛾
𝐻𝑢
(𝐻𝑃)𝑤
Radio del rodete
𝑘
𝛽
𝑅𝑝
Velocidad del chorro
𝑉𝑐ℎ
Constante de álabes
Ángulo de velocidades
Unidades
[lb/in2]
[m]
Condición de operación
Vacío
Carga eléctrica conectada
0 focos
Parámetro
Simbolo
Carga pacial
2 focos
Unidades
4 focos
8 focos
Valor
Cálculo de la Potencia del rodete
[m3/s]
Lectura tacómetro
[m]
Velocidad tangencial
[m/s]
Potencia del rodete
𝑁
𝑈
(𝐻𝑃)𝑟
[m/s]
[W]
Cálculo de la potencia al freno
[kg/m3]
[N/m3]
[RPM]
Lectura dinamómetro
[m]
Radio del brazo
[m]
[W]
Par mecánico
Potencia al freno
[º]
Eficiencia mecánica
[m]
Eficiencia hidraúlica
𝑓
𝑟
𝑇
(𝐵𝐻𝑃)
[kg.f]
[m]
[N.m]
[W]
Cálculo de eficiencias
[m/s]
Eficiencia total
𝜂𝑚
𝜂ℎ
𝜂𝑇
[%]
[%]
[%]
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