Curvas Caracteristicas De La Turbina Pelton
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TEMA
CURSO : LABORATORIO DE TERMOHIDRAULICA II
DOCENTES : ING. MARIO HUATUCO GONZALES
ALUMNO : ZORRILLA ROJAS, José
SEMESTRE : V I I I
HUANCAYO - PERU
2008
RESUMEN
El ensayo se realizo en el laboratorio de Termohidráulica da la Facultad de Ingeniería Mecánica de manera experimental, donde se obtuvo los datos para graficar las curvas características en un turbina Peltón con la finalidad de analizar su comportamiento a partir de dichas graficas.
Durante el experimento se utilizo un freno Prony tipo cinta con diferentes pesos, para la determinación del torque, en cada ensayo se aumento el peso y se tomo lectura del numero de revoluciones a través del dinamómetro. El caudal se obtuvo a través de su volumen controlado con un cronometro, luego todos los datos fueron registrados para su procesamiento posterior. Como dato de diseñó se tubo el ángulo de salida del alabe.
CURVAS CARACTERISTICAS DE LA TURBINA PELTON
INTRODUCCIÓN
La turbina Peltón es la más utilizada por razones hidrodinámicos, su sencillez de construcción, y elevada eficiencia. Su elemento constructivo mas importante es la paleta que tiene la forma de doble cuchara.
El objetivo principal de la experiencia es realizar el trazado de las curvas características y su análisis correspondiente, para buscarlas posibles soluciones o mejorar la eficiencia, mediante la toma de datos experimentales, las cuales tuvieron que ser procesadas.
OBJETIVOS
Determinar las curvas características del funcionamiento de la turbina Peltón de la facultad de Ingeniería mecánica mediante datos experimentales.
MARCO TEORICO
CURVAS CARACTERISTICAS CON SALTO CONSTANTE
Si las turbinas Peltón funcionan prácticamente con una altura de salto constante, las características de caudal, potencia, par y rendimiento, se pueden poner en función del número de revoluciones n, o lo que es lo mismo, en función de x1, es decir:
Para el caudal, si Hn es constante, la velocidad del chorro c 1 = j1 2 g H n será también constante;
Para una determinada abertura del inyector correspondiente a una posición x = Cte, de la aguja
se tiene un chorro de sección: por lo que:
Para Hn = Cte, el caudal es constante para una determinada abertura del inyector x = Cte, y por lo tanto, la ecuación anterior es una parábola que pasa por el origen, Fig VI.11, y por el punto definido por x1/ j1 = 1. En este punto c1= u1, y la velocidad relativa, w1= c1 - u1, será nula, no empujando el agua a la cazoleta (velocidad de embalamiento).
La potencia máxima se obtiene, teóricamente, para: x1/ j1 = 0,5; en la práctica ésta lo es para
valores menores de 0,5.
De las curvas se desprende que los valores máximos para admisión total o parcial se corresponden para un mismo valor de la abscisa.
Para el rendimiento manométrico se obtiene:
que es también una parábola que pasa por el origen y por el punto x1/ j1 = 1, con un máximo teórico
para x1/ j1 = 0,5.
Para el par motor C se tiene:
que es la ecuación de una recta que se corresponde con una determinada apertura del inyector.
E l par de arranque es: B = 0,003 Q Hn D1j1(1 + y)
Para diversas aperturas se obtienen una serie de rectas que tienen en común el punto x1/ j1 = 1.
El par, la potencia y el rendimiento, se anulan simultáneamente para la velocidad de emvaiento, c1 = u, punto de ordenada nula las curvas C(n) son de gran interés para el estudio de la regulación y el acoplamiento mecánico de la turbina y el alternador. La ordenada en el origen es el par de arranque y su valor es, aproximadamente, el doble que el de régimen, lo que permite el arranque en carga cuando el par resistente en el arranque es mayor que el de régimen.
TURBINA PELTÓN UNIDAD FORMULAS DE SEMEJANZA.-
Si se considera una turbina Peltón unidad en la que: H n11 = 1 ; D11 = 1, y una turbina semejante de diámetro D, la relación de semejanza es:
y las fórmulas de semejanza se pueden poner en la forma:
Para los distintos valores del grado de apertura x del inyector se obtienen diversas familias de curvas, Fig VI.13.
CAUDALES
Para los caudales se tiene:
que son rectas paralelas al eje de abscisas, como ya sabíamos, Fig VI.13, por cuanto son independientes de n11, y constantes para cada tipo de turbina, y grado de apertura del inyector. Intervalos iguales de x decrecientes se traducen en intervalos crecientes de la ordenada en el origen.
PAR MOTOR
Para el par motor se tiene:
Para la turbina unidad:
POTENCIA
Para la potencia, con y = 1, se tiene:
El punto de potencia máxima se obtiene haciendo
Válida para cualquier valor de y y que coincide con la mitad de la velocidad de embalamiento, desplazándose Estos vértices hacia el origen a medida que disminuye el grado de apertura.
CURVAS DE IGUAL VELOCIDAD ESPECÍFICA
Las curvas de igual velocidad específica ns son de la forma:
EQUIPOS Y MATERIALES:
Bomba Hidrostal 40-200.
Turbina Peltón.
Freno Prony
Varios pesos
Balde
Tacómetro
Manómetro
PROCEDIMIENTO:
· Instalar el equipo armado de la turbina Peltón mas el vertedero cerca del inyector.
· Prender la bomba.
· Abrir poco la válvula del inyector hasta obtener un chorro adecuado por el inyector.
· Una vez que la turbina esté funcionando colocar pesas al otro lado del dinamómetro (frenos prony) de uno en uno.
· Obtener la lectura del tacómetro en el eje de la turbina.
· Dar lectura en el dinamómetro.
· Medir la altura del vertedero para obtener caudal.
· Aumentar una pesa más en el lado opuesto del dinamómetro.
· Dar lectura nuevamente en el tacómetro y en el dinamómetro respectivamente.
· Continuar con el procedimiento anterior hasta obtener 5 ó 6 datos.
· Con los datos tomados, calculamos la potencia al freno o al eje para luego graficarlos junto con las RPM del eje de la turbina.
· También calculamos la potencia del rodete, potencia al agua, las eficiencias hidráulicas, totales, mecánicas y graficamos cada uno respectivamente.
· Obtenemos las conclusiones de los gráficos y/o resultados hallados en el ensayo de la turbina Peltón.
CALCULOSY/O RESULTADOS
ESQUEMA:
DATOS:
DATOS
D (m)
R (m)
POLEA GRANDE
0.244
0.122
POLEA
0.051
0.0255
DISCO
0.046
0.023
temp H2O
15,8ºC
densidad H2O (kg/m3)
998.956
N (RPM)
3400
H neta (bar)
0.8
H neta (m H2O)
0.815
CD
0.96
K^-1
0.9
B
10
COS 10
0.98480775
DINAMOMETRO
ENSAYO
PESO(gr)
FRENO (Kg)
VEL.ROT(RPM)
I
V
PRES.BAR
Q (m3/s)
1
30
0.9
700
5
220
0.8
0.001399
2
60
1.1
450
5
220
0.8
0.001399
3
90.5
1.2
250
5
220
0.8
0.001399
4
125
1.25
200
5
220
0.8
0.001399
5
137.5
1.275
198
5
220
0.8
0.001399
6
153
1.25
150
5
220
0.8
0.001399
7
188.05
1.4
100
5
220
0.8
0.001399
C
U
peso (kg)
din - pesa
RAD/S
Pot. Freno
pot freno (HP)
pot del rodete (HP)
3.8388
8.9431
0.0300
0.8700
73.3038
7.7805
0.0289
-0.1614
3.8388
5.7491
0.0600
1.0400
47.1239
5.9791
0.0372
-0.0388
3.8388
3.1940
0.0905
1.1095
26.1799
3.5437
0.0312
0.0073
3.8388
2.5552
0.1250
1.1250
20.9440
2.8746
0.0344
0.0116
3.8388
2.5296
0.1375
1.1375
20.7345
2.8774
0.0375
0.0117
3.8388
1.9164
0.1530
1.0970
15.7080
2.1023
0.0316
0.0130
3.8388
1.2776
0.1881
1.2120
10.4720
1.5484
0.0259
0.0116
torque (N)
n Mecania
n Hidraulica
n Total
pot al agua
0.1061
-0.1793
-1.0972
0.1967
0.1471
0.1269
-0.9582
-0.2640
0.2529
0.1471
0.1354
4.2813
0.0495
0.2120
0.1471
0.1373
2.9707
0.0788
0.2342
0.1471
0.1388
3.2040
0.0796
0.2551
0.1471
0.1338
2.4279
0.0886
0.2150
0.1471
0.1479
2.2399
0.0787
0.1762
0.1471
GRAFICOS
CONCLUSIONES
· Se necesita un caudal mínimo para vencer las pérdidas externas y fricción en el disco.
· Lo que se regula en la turbina Peltón es el caudal, mediante la manipulación de la aguja del inyector.
· El ángulo a la salida del alabe, se puede manipular solo entre 8 a 12, para su selección se tiene que tomar en cuenta que al aumentar dicho ángulo la eficiencia hidráulica baja, mientras que la eficiencia mecánica asciende.
· La presión de salida es muy bajo, lo que indica que hay un mal funcionamiento de la bomba 40/200, al hacer la observación adecuada, se noto que estaba desnivelada y se procedió a corregirla con apoyo especializado
· Al hacer una comparación con las curvas características ideales de una turbina Peltón, con las graficas obtenidas de la experiencia se nota que los datos obtenidos en el laboratorio son erróneos, ya que no se ajustan a los ideales
RECOMENDACIONES:
· Cerciorarse que el chorro de agua que sale del inyector ataque en la arista media del alabe de la turbina
· Diseñar un sistema para variar la posición del inyector o aumentar el numero de estas, para realizar comparaciones.
· Cambio de los rodamientos en la volante, para su estabilización requerida
· Antes de realizar la experiencia se tiene que cerciorar que los equipos a utilizar estén funcionando correctamente.
· Mantenimiento, usando métodos adecuados a la turbina Peltón
BIBLIOGRAFIA:
ROBERT L. MOTT, Mecánica de Fluidos Aplicada
Potter C, Merle WIGGER T C, David Mecánica de fluidos. Ed Pretince hall. México 1998.
F. Ugarte P. Mecánica de Fluidos II.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica.htm.
MATAIX, CLAUDIO, Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas.
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Hacer una pregunta
La formación ciudadana por medio de la actividad tendiente a formular las normas de convivencia, generan una práctica social tendiente a la participación y cooperación de los actores educativos.
La escuela cumple un rol importante de laboratorio social, al cobijar en su seno las normas de convivencia que son producto de la actividad intersubjetiva de los integrantes de las comunidades educativas y concebidas en base a los valores de la cultura de Paz.
En la sociedad que vivimos se encuentran muchos problemas como la inseguridad, la delincuencia, el alcoholismos, la drogadiccion entre otro.
Educar en valores supone contrarrestar ciertos criterios que contribuyen a perpetuar la injusticia, el conformismo y el etnocentrismo cultural. Son necesarias nuevas formas sociales, estilos, cuestionar siempre y en todas las cosas la violencia como manera de resolver conflictos, valoración pública y notoria del ejercicio de valores como el respeto, la justicia y la solidaridad
La importancia del Derecho Educativo en el mundo jurídico de hoy es la voluntad ética que anima a ese derecho como una fuerza social que lucha por las justicia y que debe culminar con el reconocimiento jurídico de todos los principios y derechos humanos para todos los pueblos y que no debe ser concebido como una fuerza simplemente individual.
Lo primero que debemos plantearnos es el origen del Derecho Educativo, es decir las fuentes de la cual proviene. Las normas tienen distintos orígenes, y se manifiestan también de distintas maneras, es por esto que : "inquirir sobre una fuente o regla jurídica es buscar el punto por el cual ha salido de las profundidades de la vida social para aparecer en las superficies del derecho".
La educación difusa opera por el simple hecho de estar ahí, producto de un sistema económico y financiero globalizado. Educa para la competitividad; promueve el egoísmo; exalta al máximo la violencia; enseña desear por medio de un consumismo extremo y no satisface el deseo que genera; promueve antivalores; etc.
Desde nuestro particular enfoque del Derecho Educativo, el Informe Delors nos entrega principios sustanciales para el ejercicio y practica del derecho en las escuelas, que debemos rescatar y analizar pormenorizadamente para lograr contribuir con la creencia generalizada acerca de que la educación es la esperanza para un mejor futuro de la humanidad y que es el mejor vehículo para consolidar valores universales como los derechos humanos, la formación ciudadana democrática y la cultura de Paz.
El comportamiento hidráulico de un determinado modelo de bomba viene especificado en sus curvas características que representan una relación entre los distintos valores de caudal proporcionado por la misma con otros parámetros como la altura manométrica, el rendimiento hidráulico, la potencia absorbida y el NPSH requerido. Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son facilitadas por el fabricante a una velocidad de rotación determinada.
El presente es un informe sobre el mantenimiento de la bomba centrifuga 100/200 realizado el día jueves 17 de abril del presente, en el laboratorio de termohidráulica de la facultad de ingeniería mecánica de la universidad nacional del centro del perú, realizando el desmontaje parcial para realizar el mantenimiento con el fin de de alargar la vida de la bomba centrifuga. cuya bomba esta instalada con un motor de 9 hp. se desmonto las válvulas y tuberías.
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