Curvas Caracteristicas De La Turbina Pelton

Posteado: 05/06/2008 |Comentarios: 0 | Vistas: 44,811 |
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.


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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