Una turbina Pelton es uno de
los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbo máquina motora, de
flujo trasversal, 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.
MARCO HISTORICO
Lester Allan Pelton o
llamado por sus amigos el carpintero de VGR ya que inventó una de las turbinas
más importantes del mundo, carpintero y montador de ejes y poleas, inventó la
turbina Pelton en 1879, mientras trabajaba en California. Obtuvo su primera
patente en 1880. Una historia muy poco creíble dice que Pelton inventó su rueda
cuando se fijó en cómo el agua salpicaba fuera de las fosas nasales de una vaca
mientras esta bebía de un chorro de agua y directamente empezó a imaginarse la
turbina en su cabeza y lo que eso suponía, es decir, ese invento podía cambiar
el mundo de la energía.
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°.
| ESQUEMA BASICO DE FUNCIONAMIENTO
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.
Así la energía convertida por unidad de masa de agua está dada por la ley de Euler de las turbomáquinas:
L = Energìa especifica convertida
U1 Y U2 = Velocidad tangencial de la cuchara en los puntos donde el agua llega y sale de la misma respectivamente.
C1 Y C2 = 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.
CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS PELTON
Las turbinas pelton se
clasifican generalmente por la posición del eje qu mueven, por lo tanto existen
dos clasificaciones:
DISPOSICIÓN VERTICAL
En esta posición solo se
pueden instalar turbinas de uno o dos chorros como máximo debido a la
complicada instalación y mantenimiento de los inyectores. Sin embargo, en esta posición,
la inspección de la rueda en general es mas sencilla, por lo que las
reparaciones o desgastes se pueden solucionar sin necesidad de desmontar las
turbinas.
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Numero de vueltas
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F1 (N)
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F2 (N)
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Revoluciones por minuto (Rpm)
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Presion (Psi)
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Acto seguido procedimos a accionar la bomba que forma parte del sistema en el banco de pruebas, con la ayuda de la camara de un celular fue posible hacer el conteo de vueltas al momento de iniciar el proceso, las fuerzas 1 y 2 las medimos a partir de dinamometros ubicados en la parte superior de la turbina Pelton, simultaneamente los anotamos en la respectiva tabla, que correspondían a numero de vueltas, fuerzas medidas con los dinamometros, revoluciones por minuto y presión.
DATOS OBTENIDOS DURANTE LA PRACTICA
A continuacion se muestran las tablas obtenidas para cada carga adicionando las casillas correspondientes a torque, presion, potencia, area, altura, velocidad, caudal, gravedady densidad.
TABLAS DE DATOS OBTENIDOS:
PARA UNA CARGA DE 2N
PARA UNA CARGA DE 4N
PARA UNA CARGA DE 6N
TABLAS DE DATOS CALCULADAS (INCLUYEN GRAFICOS)
PARA UNA CARGA DE 2N
PARA UNA CARGA DE 4N
POTENCIA VS VELOCIDAD
TORQUE VS POTENCIA
ALTURA VS VELOCIDAD
PARA UNA CARGA DE 6N
ALTURA VS POTENCIA
POTENCIA VS TORQUE
ALTURA VS VELOCIDAD
ANALISIS DE RESULTADOS
la potencia en el eje aumenta a medida que el caudal aumenta, considerando que la altura neta es constante. Esto se debe a que al aumentar el caudal, la potencia que cede el fluido de trabajo (agua), disponible para conversi on a potencia el ectrica, es mayor.
Para una velocidad especifi ca constante, a medida que aumenta la velocidad de rotaci on se tiene una disminuci on de la potencia en el eje. Esto se puede predecir ya que la presion en el eje es inversamente proporcional al cuadrado de la velocidad de rotaci on. Adem as, para una velocidad de rotaci on constante, a medida que la velocidad especifi ca aumenta se tiene que la potencia en el eje aumenta.
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