CÁTEDRA : LABORATORIO TERMOHIDRAULICA II
CATEDRÁTICO : DR. ING. MARIO HUATUCO GONZALES
ALUMNO : TORRES ROJAS Steve Robert
SEMESTRE : VIII
HUANCAYO-PERU
2010-II
RESUMEN
El ensayo se realizo en el laboratorio de Termohidráulica de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la universidad nacional del centro del Perú 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 la altura que marco el vertedero mediante una formula que solo funciona para este vertedero que se utiliso en el ensayo, luego todos los datos fueron registrados para su procesamiento posterior. Como dato de diseñó se tubo el ángulo de salida del alabe.
INTRODUCCIÓN
El presente informe para su mejor presentación consta de los objetivos, equipos, procedimientos, cálculos, gráficos, conclusiones y recomendaciones, de la práctica realizada sobre turbinas pelton, para la realización de la experiencia se utilizó el equipo que tiene el laboratorio de termo hidráulica.
El ensayo se realizo gracias a la exposición didáctica, detallada por parte del docente de laboratorio de termohidraulica II el Dr. Ing. Mario Huatuco, quien nos ayudo a realizar el ensayo a explicar su funcionamiento.
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
Ø Determinar las curvas características del funcionamiento de la turbina Peltón de la facultad de Ingeniería mecánica mediante datos experimentales.
Ø Conocer los principios de operación de las turbinas pelton.
EQUIPOS Y/O INSTRUMENTOS
1. Turbina pelton
2. Vertedero
3. Tacómetro
4. Dinamómetro
5. Pesas
6. Inyector.
7. Sistema de bombeo.
8. Vernier.
9. flexometro
PROCEDIMIENTO
1. Instalar el equipo conjunto armado de la turbina pelton y el vertedero de 90° cerca del inyector.
2. Accionar la bomba hidrostal 40-200.
3. Seleccionar la altura Útil (altura máxima).
4. Abrir mediante la válvula de estrangulamiento de la bomba hasta obtener un chorro adecuado por el inyector el cual debe mover la turbina.
5. Una vez que la turbina esté funcionando colocar una peso en el freno prony tipo cinta.
6. Obtener la lectura del tacómetro en el eje de la turbina que nos indica la altura útil.
7. Registrar la lectura en el dinamómetro para la pesa que se incremento.
8. Medir la altura del vertedero para obtener caudal.
9. Aumentar una pesa más en el lado opuesto del dinamómetro.
10. Realizar los pasos 6,7.
11. Continuar con el procedimiento anterior hasta obtener los datos suficientes como para realizar sus graficas respectivas.
12. Con los datos tomados, calculamos la potencia al freno o al eje para luego graficarlos junto con las RPM del eje de la turbina.
13. También calculamos la potencia del rodete, potencia al agua, las eficiencias hidráulicas, totales, mecánicas y graficamos cada uno respectivamente.
14. Obtenemos las conclusiones de los gráficos y/o resultados hallados en el ensayo de la turbina pelton.
Tablas
PESO(g) | PRESION (BAR) | DINAMOMETRO (Kg) | Tacómetro (RPM) | h | Turbina (RPM) | c1 | U | |
1 | 214.5 | 1.075 | 1.5 | 600 | 0.068 | 135.00 | 14.37 | 1.41 |
2 | 345.5 | 1.075 | 1.7 | 450 | 0.068 | 101.25 | 14.37 | 1.06 |
3 | 507.5 | 1.075 | 1.9 | 350 | 0.068 | 78.75 | 14.37 | 0.82 |
4 | 650.5 | 1.075 | 2.05 | 275 | 0.068 | 61.88 | 14.37 | 0.65 |
5 | 760.65 | 1.075 | 2.2 | 200 | 0.068 | 45.00 | 14.37 | 0.47 |
6 | 923.85 | 1.075 | 2.4 | 150 | 0.068 | 33.75 | 14.37 | 0.35 |
7 | 1039.25 | 1.075 | 2.7 | 100 | 0.068 | 22.50 | 14.37 | 0.24 |
8 | 1439.25 | 1.075 | 3.1 | 75 | 0.068 | 16.88 | 14.37 | 0.18 |
Q | Torque | Fuerza | Pag | Prod | Pfreno | nh | nm | nt | turbina(RPM) |
0.0017 | 1.45 | 12.61 | 182.77 | 58.74 | 19.96 | 32.14 | 33.98 | 10.92 | 135.00 |
0.0017 | 1.53 | 13.29 | 182.77 | 45.26 | 15.77 | 24.76 | 34.85 | 8.63 | 101.25 |
0.0017 | 1.57 | 13.66 | 182.77 | 35.82 | 12.61 | 19.60 | 35.20 | 6.90 | 78.75 |
0.0017 | 1.58 | 13.73 | 182.77 | 28.51 | 9.96 | 15.60 | 34.92 | 5.45 | 61.88 |
0.0017 | 1.62 | 14.12 | 182.77 | 21.00 | 7.45 | 11.49 | 35.46 | 4.08 | 45.00 |
0.0017 | 1.67 | 14.48 | 182.77 | 15.89 | 5.73 | 8.69 | 36.06 | 3.13 | 33.75 |
0.0017 | 1.87 | 16.29 | 182.77 | 10.68 | 4.30 | 5.84 | 40.23 | 2.35 | 22.50 |
0.0017 | 1.87 | 16.29 | 182.77 | 8.04 | 3.22 | 4.40 | 40.07 | 1.76 | 16.88 |
CONCLUSIONES
1. La potencia al eje o freno calculado varía en forma directa mente proporcional con la velocidad angular del eje de la turbina, ya que según la tabla para una velocidad de 16,88 RPM se tiene una potencia de 3.22 watt y según va aumentando la velocidad la potencia va aumentando hasta alcanzar un máximo de 19.96 watt en 135 rpm.
2. La potencia del rodete varía en forma proporcional con la velocidad angular del eje obteniéndose un máximo valor de 58,74 watt en 135 RPM (primer dato tomado con la pesa de 214,5gr) y según va disminuyendo la velocidad también disminuye la potencia esto lo podemos comprobar observando las graficas.
3. La eficiencia hidráulica que se halla de la potencia al rodete por lo tanto ésta también varía en forma proporcional con los RPM del eje obteniéndose así un máximo de 32.24 % para la entrada con 135 RPM de velocidad y según va disminuyendo la eficiencia también disminuye.
4. La eficiencia mecánica va aumentando gradualmente hasta alcanzar un máximo valor de 40.07 % para una velocidad de RPM minima, esto lo podemos comprobar observando en las tablas anteriormente mostradas, en la grafica eficiencia mecanica vs rpm podemos observar que el punto minimo es la eficiencia mas alta.
5. La eficiencia total alcanza un valor máximo de 10.92 % para una velocidad de 135 RPM, en la grafica eficiencia total vs rpm se puede observar donde se encuentra el punto maximo.
6. El elemento más importante es la cazoleta en forma de doble cuchara, que recibe el chorro exactamente en su arista media donde se divide en dos; Cuando se dispone de un solo inyector, el rodete tiene el eje de giro horizontal y el eje de salida del chorro es tangente horizontal, inferior a la circunferencia del rodete, cuyo diámetro se denomina diámetro Pelton, cayendo el agua a la salida de las cucharas al fondo de la turbina, sin interferir el giro de la rueda
RECOMENDACIONES
1. Es necesario tomar los datos con exactitud, ya que el menor valor de variación en la velocidad angular afecta al torque y a la potencia al freno o eje y a la eficiencia mecánica.
2. Es importante considerar los datos de fabricación de la turbina con toda exactitud como el ángulo a la salida, diámetro pelton, ya que estos datos afectan a la velocidad tangencial del rodete; por tanto va afectar a la potencia del rodete.
3. Se recomienda tomar la velocidad óptima del chorro para que la turbina pueda generar más torque y así obtener una eficiencia hidráulica adecuada y también se encontrará más potencia generada por la turbina.
4. Es recomendable obtener un torque grande para generar más potencia y así obtener potencia eléctrica, pero todo esto debemos obtener haciendo funcionar con los parámetros dados a la turbina más no hacerlos trabajar en condiciones pésimas.
5. se recomienda alcanzar una eficiencia total mayor a lo encontrado para ello debemos hacer unos ajustes en el cálculo del caudal, podemos utilizar un volumen cronometrado, también asegurar la carcasa de la turbina para evitar pérdidas e indicar bien el chorro del agua hacia la cuchara(cazoleta).
6. Es importante tener el equipo de ensayo en condiciones óptimas para evitar las pérdidas de caudal en la turbina y tener resultados óptimos, para ello se requiere asegurar bien todos los equipos acoplados a la turbina; hacer pruebas con dos chorros de agua.
