TRABAJO DE LABORATORIO 

PRACTICA No 3 

RAFAEL HUMBERTO MOJICA PICO

CÓDIGO: 4122542 

Lic: CARLOS MENDOZA 

MAQUINAS HIDRÁULICAS

UNIVERSIDAD AMERICA

BOGOTA D.C 

2015 

TURBINA PELTON

DEFINICIÓN:Es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica  Es una turbomaquina motora, de flujo radial, admisión parcial y de acción. Consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están especialmente realizadas para convertir la energía  de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.

Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo caudal. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan, en su mayoría, con una larga tubería llamada galería de presión para trasportar al fluido desde grandes alturas, a veces de hasta más de 1500 metros. Al final de la galería de presión se suministra el agua a la turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que incide sobre las cucharas. 

INTRODUCCIÓN Las turbinas hidráulicas forman parte de centrales hidráulicas. Su función consiste en convertir la energía potencial del agua, que contienen las presas, los canales o ríos, en energía mecánica.  En la mayoría de los casos, se utilizan para propulsar generadores eléctricos.En el caso de la turbina Pelton, el chorro de agua se acelera en una tobera y sale con presión atmosférica.  Después de un vuelo libre, el chorro choca tangencialmente contra las paletas de la rueda de rodadura.  Debido al chorro de agua libre, las turbinas Pelton se llaman también turbinas de chorro libre. En las paletas se invierte el chorro de agua prácticamente 180.  El impulso del chorro de agua se transmite a la rueda de la rodadura.  En caso de un ajuste óptimo de la velocidad del chorro y de la velocidad del perímetro de la rueda de rodadura, la velocidad absoluta a la salida y, de esta manera, la pérdida de salida es prácticamente nula.

  

PARTES DE LA TURBINA PELTON

APLICACIONES: Existen turbinas Pelton de muy diversos tamaños. Hay turbinas de varias toneladas montadas en vertical sobre cojinetes hidráulicos en las centrales hidroeléctricas. Las turbinas Pelton más pequeñas, solo de unos pocos centímetros, se usan en equipamientos domésticos.En general, a medida que la altura de la caída de agua aumenta, se necesita menor caudal de agua para generar la misma potencia. La energía es la fuerza por la distancia, y, por lo tanto, una presión más alta puede generar la misma fuerza con menor caudal.Cada instalación tiene, por lo tanto, su propia combinación de presión, velocidad y volumen de funcionamiento más eficiente. Usualmente, las pequeñas instalaciones usan paletas estandarizadas y adaptan la turbina a una de las familias de generadores y ruedas, adecuando para ello las canalizacione. Las pequeñas turbinas se pueden ajustar algo variando el número de toberas y paletas por rueda, y escogiendo diferentes diámetros por rueda. Las grandes instalaciones de encargo diseñan el par torsor y volumen de la turbina para hacer girar un generador estándar.

FUNCIONAMIENTO:La tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda, el doble de la distancia entre el eje de la rueda y el centro del chorro de agua se denomina diámetro Pelton. El agua acciona sobre las cucharas intercambiando energía con la rueda en virtud de su cambio de cantidad de movimiento, que es casi de 180°. Obsérvese en la figura anexa un corte de una pala en el diámetro Pelton; el chorro de agua impacta sobre la pala en el medio, es dividido en dos, los cuales salen de la pala en sentido casi opuesto al que entraron, pero jamás puede salir el chorro de agua en dirección de 180° ya que si fuese así el chorro golpearía a la pala sucesiva y habría un efecto frenante. La sección de entrada del fluido a la cuchara se denomina 1, así como 2 a la sección de salida.

El estudio analítico de la interacción agua-pala puede ser sumamente complicado debido al desplazamiento relativo entre la pala y el chorro de agua. Por otro lado se simplifica el estudio de las turbinas Pelton a la sección cilíndrica del diámetro Faubert.

Así la energía convertida por unidad de masa de agua está dada por la ley de Euler de las turbomáquinas:

Donde:

•  es la energía específica convertida.
•  y  es la velocidad tangencial de la cuchara en los puntos donde el agua llega y sale de la misma respectivamente.
•  y  son, respectivamente, las proyecciones de la velocidad absoluta del fluido sobre la velocidad tangencial de la cuchara en los puntos de llegada y salida de la misma.

Como la velocidad tangencial de rotación de la rueda Pelton es la misma en todos los puntos del diámetro pelton (recuérdese la fórmula de la velocidad angular ) las velocidades  y  son iguales. Entonces la fórmula de Euler se puede simplificar:

La turbina Pelton es un tipo de turbina de impulso, y es la más eficiente en aplicaciones donde se cuenta con un salto de agua de gran altura.

Dado que el agua no es un fluido compresible, casi toda la energía disponible se extrae en la primera etapa de la turbina. Por lo tanto, la turbina Pelton tiene una sola rueda, al contrario que las turbinas que operan con fluidos compresibles.

ANEXOS 

FOTOS DE LABORATORIO 

DATOS DE LABORATORIO

1) DATOS DE FUERZA DE FRENADO VS RPM

Fuerza de frenado                  RPM

        (N)

0,5                                          574,9

1                                             518,5

1,5                                          441,1

2                                             393

2,5                                          360

3                                             241

3,5                                          206

4                                             93

4,5                                          74

5                                             37,2

5,3                                          0

GRAFICA # 2

TOBERA              PRESION             RPM              FUERZA

                                  BAR                                    DE FRENADO

0                                0,08                 380                     2,5

1                                0,1                   417                     3,5

2                                0,14                 454                     2,5 

3                                0,25                 673,6                  2,5

4                                0,54                 915                     2,5

5                                0,85                  0                        2

REFERENCIAS 

MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS HIDRÁULICAS, Mataix, Claudio.  2a  Edición . México

1982

- MECÁNICA DE FLUIDOS APLICADA, Mott, Robert L, 4a. edición. México Pearson Educación 1996.

- MECÁNICA DE LOS FLUIDOS E HIDRÁULICA, Giles, Ranald V,  3a. edición.  España McGraw-Hill 1994.

- INTERNET