¡Descarga Informe final del curso de mecanica de fluidos - turbina pelton y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Mecánica de Fluidos solo en Docsity!
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
“INFORME DE LABORATORIO N°5”
¨TURBINA PELTON¨
Integrantes: Participación: Jamyr David Tarazona Reyes - N00324528 100% Estrella Canto Raúl Renato - N00076473 100% Valery Maricielo López Saavedra - N00315409 100% Vásquez Jiménez, Mery Elizabeth - N00156812 100% Curso: Mecánica de Fluidos - NRC 10240 Docente: ADAMA GOMEZ JORGE VÍCTOR Lima - Perú 202 5-I
INDICE GENERAL
- INTRODUCCIÓN............................................................................................................
- OBJETIVOS.....................................................................................................................
- 2.1. Objetivo general.......................................................................................................
- 2.2. Objetivos específicos................................................................................................
- MARCO TEÓRICO........................................................................................................
- 3.1. DEFINICIÓN:..........................................................................................................
- 3.2. COMPONENTES DE UNA TURBINA PELTON...............................................
- 3.2.1. DISTRIBUIDOR............................................................................................
- 3.3. PARTES CONSTITUTIVAS DEL DISTRIBUIDOR........................................
- 3.4. CÁMARA DE DISTRIBUCIÓN..........................................................................
- 3.5. INYECTOR............................................................................................................
- 3.6. TOBERA.................................................................................................................
- 3.7. AGUJA....................................................................................................................
- 3.8. DEFLECTOR.........................................................................................................
- 3.9. EQUIPO REGULADOR DE VELOCIDAD.......................................................
- 3.10. RUEDA MOTRIZ..............................................................................................
- 3.11. ÁLABES..............................................................................................................
- 3.12. CARCASA..........................................................................................................
- 3.13. CÁMARA DE DESCARGA..............................................................................
- 3.14. SISTEMA DE FRENADO................................................................................
- 3.15. EJE DE LA TURBINA......................................................................................
- DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS....................................................................................
- 4.1. EQUIPOS DE SEGURIDAD................................................................................
- 4.2. EQUIPOS DE LABORATORIO..........................................................................
- PROCEDIMIENTO.......................................................................................................
- 5.1. PREPARACIÓN DEL TANQUE INFERIOR....................................................
- 5.2. FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE AGUA...........................................
- 5.3. REDIRECCIÓN DEL AGUA...............................................................................
- 5.4. LLENADO DEL TANQUE SUPERIOR.............................................................
- 5.5. FUNCIONAMIENTO DE TURBINA PELTON................................................
- 5.6. TABLERO DE MANDO.......................................................................................
- 5.7. TOMA DE DATOS................................................................................................
- TABLA DE DATOS.......................................................................................................
- MEMORIA DE CÁLCULOS.......................................................................................
- 7.1. CÁLCULO DEL CAUDAL (Q)............................................................................
- 7.2. CÁLCULO DEL ÁREA DE ENTRADA Y VELOCIDAD DE FLUJO...........
- 7.3. CÁLCULO DEL Ht (ALTURA UTIL)................................................................
- 7.4. CÁLCULO DE LA POTENCIA HIDRÁULICA (P hid)...................................
- 7.5. CÁLCULO DE LA POTENCIA MECÁNICA (Pmec)......................................
- 7.6. CÁLCULO DEL RENDIMIENTO......................................................................
- 7.7. CÁLCULO DE POTENCIA ELÉCTRICA (W).................................................
- 7.8. RESULTADOS DE CÁLCULOS.........................................................................
- 7.9. RESULTADOS DE LABORATORIO.................................................................
- CONCLUSIONES..........................................................................................................
- RECOMENDACIONES................................................................................................
- BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................
- Figura 1. Lester Allan Pelton.................................................................................................. INDICE DE FIGURAS
- Figura 2. Historia de la Turbina Pelton.................................................................................
- Figura 3. Rueda Pelton de Mont-Cenis..................................................................................
- Figura 4. Turbina Pelton eje horizontal y vertical................................................................
- Figura 5. Componentes de una turbina de eje horizontal, con dos equipos de inyección.
- Figura 6. Distribuidor............................................................................................................
- Figura 7. Turbina Pelton de 6 inyectores.............................................................................
- Figura 8. Turbina Pelton de 2 inyectores.............................................................................
- Figura 9. Cámara de distribución.........................................................................................
- Figura 10. Partes Inyector.....................................................................................................
- Figura 11. Tobera...................................................................................................................
- Figura 12. Aguja en forma de punta de lanza.....................................................................
- Figura 13. Deflector................................................................................................................
- Figura 14. Equipo regulador de velocidad...........................................................................
- Figura 15. Rueda motriz........................................................................................................
- Figura 16. Álabes....................................................................................................................
- Figura 17. Carcasa.................................................................................................................
- Figura 18. Conjunto de una Turbina Pelton.......................................................................
- Figura 19. Sistema de frenado...............................................................................................
- Figura 20. Eje de la turbina..................................................................................................
- Figura 21. Bata de laboratorio..............................................................................................
- Figura 22. Zapatos de seguridad...........................................................................................
- Figura 23. Turbina Pelton.....................................................................................................
- Figura 24. Llenado de tanque inferior.................................................................................
- Figura 25. Encendido de la bomba de agua.........................................................................
- Figura 26. Llenado de instrumento......................................................................................
- Figura 27. Altura del agua en el tanque superior...............................................................
- Figura 28. Funcionamiento de Turbina Pelton...................................................................
- Figura 29. Panel de focos.......................................................................................................
- Tabla 1 Datos y observaciones............................................................................................ INDICE DE TABLAS
- Tabla 2. Tvacios......................................................................................................................
- Tabla 3. Parametro de 4 focos...............................................................................................
- Tabla 4. Parametro de 8 focos...............................................................................................
- Tabla 5. Parametro de 12 focos.............................................................................................
- Tabla 6. Parametro de 16 focos.............................................................................................
- Tabla 7. Datos obtenidos en laboratorio..............................................................................
- Tabla 8. Potencia electrica obtenida.....................................................................................
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo general: Se busca estudiar el comportamiento y el rendimiento de la turbina Pelton mediante pruebas experimentales, con el fin de analizar su eficiencia en la conversión de energía hidráulica en energía mecánica y comparar los resultados obtenidos con cálculos teóricos realizados. 2.2. Objetivos específicos: Determinar el caudal de agua (Q) durante las pruebas experimentales, considerando las variaciones en la altura y las condiciones del flujo de agua. Calcular la potencia hidráulica generada y compararla con la potencia mecánica disponible, utilizando diferentes cargas representadas por focos de distintas potencias (16W, 32W, 48W, 64W). Evaluar el rendimiento de la turbina Pelton en función de las diferentes condiciones experimentales, observando cómo las variaciones en el caudal y la altura afectan la conversión de energía.
- MARCO TEÓRICO La turbina Pelton debe su nombre a Lester Allan Pelton (1829-1908), quien, buscando oro en California, concibió la idea de una rueda con cucharas periféricas que aprovechara la energía cinética de un chorro de agua proveniente de una tubería a presión, incidiendo tangencialmente sobre la misma. Ensayó diversas formas de álabes hasta alcanzar una patente de la rueda en 1880, desde cuya fecha ha tenido gran desarrollo y aplicación.
Figura 1. Lester Allan Pelton El primer mecanismo utilizado fueron las ruedas de agua, similares al molino de cereal convencional, y después las máquinas de vapor, pero los inconvenientes que presentaban ambos métodos llevaron a la introducción de turbinas, consistentes en unas ruedas hidráulicas con álabes o paletas sobre las que incidía un chorro de agua lanzado. Figura 2. Historia de la Turbina Pelton Observando el funcionamiento de una de estas turbinas, Pelton dio por casualidad con un método que hacía mucho más eficaz el mecanismo de la turbina: si el chorro, en vez de golpear en el centro de las paletas, lo hacía en su borde, el flujo de agua salía de nuevo en dirección inversa y hacía que la turbina adquiriese mayor velocidad.
Figura 4. Turbina Pelton eje horizontal y vertical 3.2. COMPONENTES DE UNA TURBINA PELTON Los componentes esenciales de una turbina Pelton, son: El distribuidor. El rodete. La carcasa. La cámara de descarga. El sistema de frenado. El eje de la turbina. Figura 5. Componentes de una turbina de eje horizontal, con dos equipos de inyección
3.2.1. DISTRIBUIDOR
Está constituido por uno o varios equipos de inyección de agua, cada uno formado por varios elementos mecánicos. Figura 6. Distribuidor Tiene como misiones:
- Dirigir un chorro de agua (cilíndrico y de sección uniforme) hacia el rodete
- Regular el caudal que ha de fluir hacia dicho rodete, llegando a cortarlo totalmente cuando proceda
- Para paradas rápidas debe contar con una pantalla deflectora que desvíe el chorro a la salida. El número de equipos de inyección, colocados circunferencialmente alrededor de un rodete, depende de la potencia y características del grupo, según las condiciones del salto de agua. En turbinas Pelton con eje vertical pueden ser hasta seis los equipos que proyectan chorros de agua sobre un mismo rodete, derivando todos y cada uno de ellos de la tubería forzada.
3.4. CÁMARA DE DISTRIBUCIÓN
Consiste en la prolongación de la tubería forzada, acoplada a ésta mediante brida de unión, posteriormente a la situación de la válvula de entrada a turbina, según la trayectoria normal del agua. Tiene como misión fundamental conducir el caudal de agua. Igualmente, sirve de soporte a los demás mecanismos que integran el distribuidor. Figura 9. Cámara de distribución 3.5. INYECTOR Es el elemento mecánico destinado para dirigir y regular el chorro de agua. Transforma la energía de presión en cinética (la velocidad del agua puede ser superior a 150 m/s). Está compuesto por: Tobera. Aguja. Deflector. Equipo regulador de velocidad.
Figura 10. Partes Inyector 3.6. TOBERA Constituye una boquilla, con orificio de sección circular de un diámetro entre 5 y 30 cm., instalada al final de la cámara de distribución. Dirige el chorro de agua, tangencialmente hacia la periferia del rotor, de tal modo que la prolongación de la tobera forma un ángulo de 90º con los radios de rotor. Figura 11. Tobera 3.7. AGUJA Es un vástago de acero está situado concéntricamente en el interior del cuerpo de la tobera, guiado mediante cojinetes sobre los cuales tiene movimiento de desplazamiento longitudinal en dos sentidos.
Figura 14. Equipo regulador de velocidad 3.10. RUEDA MOTRIZ La rueda motriz de la turbina Pelton es el componente principal que convierte la energía del agua en movimiento rotacional. Está compuesta por varios cangilones o cucharas dispuestos alrededor de un disco circular. Cada cangilón recibe el impacto del chorro de agua y está diseñado para dividir el flujo en dos partes simétricas, lo que mejora la eficiencia de la transferencia de energía. Esta rueda gira sobre un eje conectado al generador o a un sistema de freno en ensayos de laboratorio. Figura 15. Rueda motriz
3.11. ÁLABES
Pueden ser piezas independientes o constituir una pieza única, están diseñados para recibir el empuje directo del chorro de agua. Su forma es similar a la de una doble cuchara, con una arista interior afilada y situada centralmente en dirección perpendicular hacia el eje (divide al álabe en dos partes simétricas de gran concavidad). Esto permite compensar los empujes axiales. Figura 16. Álabes 3.12. CARCASA Es la envoltura metálica que cubre los inyectores, el rotor y los otros elementos mecánicos de la turbina. Su principal objetivo es evitar que el agua salpique al exterior cuando, luego de abandonar los cangilones. Figura 17. Carcasa
3.15. EJE DE LA TURBINA
Rígidamente unido al rodete y situado adecuadamente sobre cojinetes debidamente lubricados, transmite el movimiento de rotación al eje del alternador. En el mismo eje pueden estar unidas varias turbinas y un generador. Figura 20. Eje de la turbina
- DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS 4.1. EQUIPOS DE SEGURIDAD ● BATA DE LABORATORIO O CHALECO: Una bata es una prenda de uso en ambientes de laboratorio, especialmente aquellos donde se manipulan sustancias u otros materiales potencialmente peligrosos para la piel o la ropa. Figura 21. Bata de laboratorio
● ZAPATOS DE SEGURIDAD:
Los zapatos de seguridad para laboratorio son un tipo de calzado diseñado para brindar protección y seguridad a quienes trabajan en laboratorios. Figura 22. Zapatos de seguridad 4.2. EQUIPOS DE LABORATORIO ● TURBINA DE PELTON: La turbina está compuesta por una rueda con cucharas de forma semi esférica, montada sobre un eje que gira cuando un chorro de agua a presión golpea contra las aspas, para esto se regula el flujo de agua con válvulas, se midieron velocidades, presiones y el torque generado. Figura 23. Turbina Pelton
