Turbina Pelton

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Conocer el funcionamiento de las turbinas.

Determinar la altura (Ht), caudal (Q), potencia consumida (P) potencia hidráulica (Ph) y el rendimiento (ɳ).

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer los principios de operación de la turbina pelton.

Analizar las variables que determinan el desempeño de una turbina.

Graficar la potencia mecánica, potencia hidráulica y la eficiencia contra las diferentes revoluciones.

MARCO TEORICO

La mayor parte de las turbinas actuales de las centrales hidráulicas combina, al igual que las ruedas hidráulicas, el principio de acción y reacción.

La turbina pelton constituye una excepción. La turbina Pelton solo aprovecha el principio de acción.

Principio de acción:

Solo se aprovecha la energía de movimiento del agua.

Ejemplo: La forma más sencilla y más antigua de la rueda hidráulica es la rueda impulsora. Sus paletas se sumergen de forma inclinada en el flujo del agua. En este proceso solo se aprovecha la energía de movimiento del agua (principio de acción).

Principio de reacción:

Se aprovecha la energía estática del agua.

Ejemplo: La rueda hidráulica de admisión es bastante más reciente. En este tipo de rueda, el agua fluye desde arriba sobre las paletas, impulsando la rueda.

En este caso, se aprovecha casi solo la energía estática del agua (principio de reacción).

Turbina Pelton

La turbina Pelton fue construida en el año 1880 por el ingeniero americano Lester Pelton. Como el agua se va destensando después de su salida de la tobera sobre la presión ambiente, también se habla de turbina de acción.

En el caso de la turbina Pelton, el agua sale con una presión muy alta y unas velocidades muy elevadas de una o varias toberas para llegar a las paletas de la rueda de rodadura.

Cada una de las 40 hojas de paleta está dividida en dos semipaletas, las llamadas “copas”. En el centro de estas semipaletas, el chorro de agua de las toberas entra en contacto de forma tangencial. En caso de una altura de caída de 1000 metros, el chorro de agua puede alcanzar una velocidad de hasta 500 km/h. En función del tipo de construcción y de la altura de caída, la turbina Pelton consume entre 20 y 8000 litros de agua por segundo. Tiene un numero de revoluciones muy elevado: hasta 3000 revoluciones por minuto. Su grado de efectividad es del 85% al 90%, por lo que ofrece unos rendimientos buenos, incluso cuando no trabaja a plena carga.

Este tipo de turbina se utiliza para centrales hidráulicas con muy elevadas alturas de caída (hasta 2000 m) con unos volúmenes de agua más bien reducidos.

Gracias a sus propiedades, la turbina Pelton es típica para las centrales hidráulicas de acumulador en alta montaña.

APARATOS A UTILIZAR

UNIDAD UNIVERSAL DE ACCIONAMIENTO Y FRENADO (HM 365).

MODULO AUXILIAR PARA LA OPERACIÓN DE TURBINAS (HM 365.32).

TURBINA PELTON (HM 365.31).

BLOQUE DE APARATOS DE MEDICION DEL MODULO BASICO (HM 365.10).

PROCEDIMIENTOS

Montar la turbina sobre el módulo de alimentación HM 365.32

Ajustar la válvula de estrangulación y conectar la bomba. Acelerar la bomba hasta que alcance el pleno número de revoluciones

Cerrar la válvula de estrangulación y conectar la bomba. Acelerar la bomba hasta que alcance el pleno número de revoluciones.

Abrir la válvula de estrangulación lentamente y acelerar la turbina hasta que alcance el número de revoluciones máximo. Controlar y, en caso necesario, ajustar el caudal de agua de refrigeración.

Con el dispositivo de freno se debe ajustar y anotar, comenzando con el valor más alto, el par de giro y, de esta manera, el número de revoluciones deseado.

Leer y anotar el número de revoluciones, la corriente volumétrica y la presión de admisión.

CALCULO con su respectiva tabla de Datos.

En base a los datos de medición se calcula la potencia mecánica entregada, la potencia hidráulica suministrada y el grado de efectividad. Se utilizan las siguientes ecuaciones de valores numéricos:

POTENCIA MECANICA

Pmec = M . w o Pmec = M . 2ᴨ/60 .n

Con Pmec en W

REVOLUCIONES: n en rpm

TORQUE: M en N.m

Posición 6 Torque (N.m)

3,67

3,61

3,42

3,23

3,09 Revoluciones (rpm)

3000

2500

2000

1500

1000 Potencia Mecánica (W)

1152,96

945,09

716,28

507,37

323,58

Posición 4 3,53

3,32

3,07

3,07

2,84 3000

2500

2000

...