laboratorio de la rueda pelton

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 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 procesa.

 

 

 

 

 

 

 

objetivos

 

 

 

 

• Determinar las curvas características del funcionamiento de la turbina mediante los datos experimentales
• Conocer los principios de operación de las turbinas pelton.
• analizar mediante las graficas como se comporta las diferentes variables como son las potencias y las velocidades

       

 

 

 

marco teórico

 

 

 

 

 

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 canalizaciones. 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.

 

 

 

descripción de la practica 

 

 

 

 

Al iniciar la practica el docente nos dio a conocer las distintas maquinas y medidores que deberiamos tener en cuenta para realizar correctamente los ensayos. Luego de eso se establecieron los parametros con los cuales iniciaríamos cada una de las mediciones, esto en cuanto a presion en (psi), torque, rpm, y cantodad de vueitas dadas en 20 segundos y la cantidad de giro aplicado a la perilla que controlaba el flujo del liquido de la tobera.   se inicia la practica con 1/2 vuelta, luego 1 vuelta y 1/2, 2 vueltas, 2 vueltas y 1/2, 3 vueltas, 3 vueltas y 1/2 de la perilla controladora de flujo hasta alcanzar un máximo de 4 vueltas a la misma, este procedimiento es para determinar la influencia de la cantidad de flujo que sale de la tobera, y por ende la presión que el flujo ejerce en cada una de las paletas de la rueda Pelton. se toman los datos correspondientes a cada ensayo, es decir el dato de presión, vueltas de la rueda, rpm y torque cada 1/2 de vuelta de la perilla anteriormente mencionada.  Se aplica el mismo procedimiento para 3 distintos datos de peso aplicado al eje de la rueda para ver las distintas características de comportamiento teniendo en cuenta el cambio de fuerza aplicada al eje y asi mismo poder calcular como se comporta la velocidad y la potencia de cada vuelta respecto a las fuerzas aplicadas por cada una de las fuerzas aplicadas

 

 

 

 

 

 

 

descripción del equipo

 

 

 

 

Las Ruedas Pelton son motores hidráulicos que generan potencia mecánica a partir de un chorro de agua a alta velocidad.

Se puede utilizar esta potencia mecánica directamente acoplándola  a una máquina ó como es mas utilizada, se puede acoplar a un generador eléctrico y conducir ésta electricidad hasta una casa, fabrica ó máquina que la necesite

Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbomáquina 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

Funcionamiento

Proyección cilíndrica en el diámetro Pelton de una cuchara.

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 turbo máquinas

datos

 

análisis

 






 

conclusiones

 

 

  Según lo visto en teóricamente tenemos la capacidad de entender que la velocidad varia porque el caudal es constante, para comprender se cuenta el número de cucharas y sabiendo que el flujo afectivo es de 8 ml, en la medida que se aumenta el volumen nosotros obtenemos la velocidad ya que el caudal es contante.  Cuando comprendemos que nuestras fuerzas cambian cuando existe una carga, entendemos que la fuerza que aumenta es la que va a favor del giro y la que va en contra es la que disminuye la fuerza

 

  
bibliografía

• física de serway
• física sears
• turbomaquinas Manuel polo

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

biografía
nombre : Luis Hernando Vargas bulla
edad : 25 años
trabajo : en el matadero Guadalupe en transporte de alimentos
vivo con mi esposa y mis dos hijos
estudio ingeniería mecánica en la fundación universitaria los libertadores

 Laboratorio de impact jet

 

 

        Introducción

 

 

En este informe encontramos el impacto a chorro a una superficie que mediante. Que se genera un trabajo a partir de la energía que trae el agua en este caso y lo que se pretende mostrar en este informe es de como la energía que trae el agua puede ser aprovechada para algún trabajo para esto miramos la fuerza generada por el chorro de impacto ya sea la superficie plana o cubica para poder analizar con cada una de las superficies el comportamiento que posea cada una y analizar la energía que presenta cada caso. Medir directamente la fuerza generada por un chorro líquido cuando impacta sobre una superficie sólida (álabe) y Visualizar la forma en que es desviado el chorro por el álabe. Este informe consiste en la medición de la fuerza de impacto de un chorro de agua sobre superficies sólidas.  El aparato permite la medición de la fuerza del impacto del chorro sobre cuerpos sólidos de distinta forma. 

 

 

Objetivos

 

ü Plantear y evidenciar las curvas características del IMPACT JET segun los datos experimentales tomados en la práctica ya sea con las diferentes toberas que trabajamos en la practica

ü Determinar los valores de los diferentes potenciales presentados según las distintas fuerzas aplicadas, y poder graficar los datos mirando las variables

ü Aprender el funcionamiento de Un equipo de impacto de chorro mediante el equipo que nos brinda la universidad en el laboratorio de hidráulica.

 

 

Marco teórico

 

 

En mecánica de fluidos el principio de la cantidad de movimiento permite determinar entre muchas cosas, la fuerza de interacción fluido-estructura y los efectos de cambio de cantidad de movimiento en un cuerpo por efecto de un fluido. vemos que el impacto a presión de un fluido  sobre una superficie es muy importante dentro del estudio de el impacto de algún fluido , debido a que gracias a esta fuerza producida por el chorro, se puede generar trabajo mecánico, como por ejemplo el choque del fluido sobre las aspas de una turbina, donde el movimiento se produce debido al cambio de dirección que toma el fluido, produciendo así un cambio de momento y de impulso, de esta manera podemos generar una energía mayor. Las fuerzas ejercidas por los fluidos en movimiento conducen al diseño de bombas, turbinas, aviones, cohetes, hélices, barcos, etc., por lo cual, la ecuación fundamental dela energía no es suficiente para resolver todos los problemas que se presentan y por lo tanto se necesita el auxilio del principio de la cantidad de movimiento.

 

 

 

Descripción del equipo

 

 

 

El aparato consiste en una fabricación de acrílico transparente cilíndrico con provisión para la nivelación. El agua se alimenta a través de una boquilla y descargada verticalmente para lograr un objetivo realizado en un vástago que se extiende a través de la cubierta.  Se llama boquilla a todos los tubos adicionales de pequeña longitud constituidos por piezas tubulares adaptadas a los orificios. Se emplean para dirigir el chorro líquido. Su longitud debe estar comprendida entre vez y media (1,5) y tres (3,0) veces su diámetro. De un modo general, y para longitudes mayores, se consideran longitudes de 1,5 a 3,0 D boquillas.  El estudio de orificios en pared gruesa se hace del mismo modo que el estudio de las boquillas. Las boquillas pueden ser entrantes o salientes y se clasifican en cilíndricas, convergentes y divergentes. A las boquillas convergentes suele llamárseles toberas

 

 

 

 

 

 

ELEMENTOS:

 

·         Banco hidráulico.

·         Equipo de impacto de chorro.

·         Pesas de diferentes tamaños.

·         Cronometro.

·         Regla de medición o calibrador

·         Agua para el equipo hidráulico

·         Alabe plano y Álabe semiesférica

 

PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA:

 

 

·         El equipo debe ser inicialmente nivelado, moviendo el peso ajustable colocado en la barra superior o regleta, hasta cuando marque cero, esto se consiguió cuando el pivote que cuelga el resorte muestre sus ranuras, una por debajo y otra por encima de la tapa del aparato.

·         Se conectó el aparato y luego se abrió la válvula. Luego se movió el contrapeso sobre la ranura o regleta a una distancia de 15 cms y se abrió más la válvula para volver nivelar el pivote, tomamos la lectura en este nivel y luego tomamos masa de agua y tiempo en tres ocasiones para descartar errores de medición.

·         Realizar el procedimiento anterior hasta que no afecte el peso de la barra superior de 10  en 10 cms.

·         Cambiar el alabe semiesférica por la plana y realizar el anterior procedimiento con la respectiva toma de datos y fotografías correspondientes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Toma de datos 

 

x	tiempo	fuerza	flujo masico	velocidad
0	11,5	0	7,51252E-05	0,00095652
10	16,5	392,4	0,00005236	0,00066667
20	18,5	784,8	4,66995E-05	0,00059459
30	26,5	1177,2	3,26015E-05	0,00041509
35	31,5	1373,4	2,74267E-05	0,00034921

 

x	tiempo	fuerza	flujo masico	velocidad
0	3,11	0	0,000277794	0,00353698
10	3,61	392,4	0,000239319	0,00304709
20	3,81	784,8	0,000226756	0,00288714
30	4,36	1177,2	0,000198151	0,00252294
40	4,41	1569,6	0,000195905	0,00249433
50	4,68	1962	0,000184603	0,00235043
60	4,82	2354,4	0,000179241	0,00228216
70	4,92	2746,8	0,000175598	0,00223577
80	5,65	3139,2	0,00015291	0,0019469
90	6,32	3531,6	0,000136699	0,00174051
100	9,15	3924	9,44197E-05	0,00120219
110	12,95	4316,4	6,67135E-05	0,00084942
120	21,2	4708,8	4,07519E-05	0,00051887

 

Conclusiones  

 





Con el desarrollo del presente laboratorio logramos afianzar los conceptos vistos en el transcurso de la asignatura y por ende entender el funcionamiento del impact jet. En tal virtud una de las primeras conclusiones a las que llegamos es que la forma de la superficie en la que choca en el álabe influye en el aprovechamiento de la fuerza que ejerce el chorro de agua. Es por esto que se evidencia que en el alabe de superficie plana el agua al chocar contra este se dispersa de manera desordenada desaprovechando gran parte de la totalidad de la energía que lleva el chorro de agua. Por otra parte observamos que en el alabe esférico gracias a su superficie este aprovecha el máximo de energía que proviene del chorro, esto dado a que su forma obliga a cambiar el sentido del flujo en casi 180 grados por ende la fuerza y energía que transmite resulta más eficiente y mejor aprovechada. 

Demás esta indicar que se pudieron realizar las gráficas deseadas con los datos experimentales tomados. Estas curvas nos indican en que forma está trabajando el equipo bajo diferentes capacidades.

 

 

 

 

Bibliografía

• física de serway
• física sears
• turbo maquinas Manuel polo

 

 

 Biografía

Nombre : Luis Hernando Vargas bulla

Edad : 25 años

Trabajo: en el matadero Guadalupe en transporte de alimentos

vivo con mi esposa y mis dos hijos

estudio ingeniería mecánica en la fundación universitaria los libertadores