UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA TURBINA PELTON FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA INDICE I. RESUMEN TÉCNICO................................................. II. INTRODUCCIÓN.................................................... III..............................................................OBJETIVOS 3 IV. FUNDAMENTO TEÓRICO.............................................. V. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS................................10 VI. PROCEDIMIENTO:.................................................12 VII.................................................CÁLCULOS Y RESULTADOS 14 VIII.......................................................OBSERVACIONES: 17 IX. CONCLUSIONES...................................................18 X. BIBLIOGRAFÍA...................................................19 1
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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
INDICE
I. RESUMEN TÉCNICO........................................................................................................
II. INTRODUCCIÓN...............................................................................................................
III. OBJETIVOS.......................................................................................................................
IV. FUNDAMENTO TEÓRICO................................................................................................
V. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS.......................................................................10
VI. PROCEDIMIENTO:.........................................................................................................12
VII. CÁLCULOS Y RESULTADOS.........................................................................................14
VIII. OBSERVACIONES:.........................................................................................................17
IX. CONCLUSIONES............................................................................................................18
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 de 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.
Son conocidas también como turbinas tangenciales, de impulsión y es la turbina hidráulica apropiada para aprovechar grandes saltos de agua y caudales relativamente pequeños.
La Turbina Pelton, por la sencillez de su construcción y por razones de tipo hidrodinámico es la que tiene la máxima eficiencia entre todos los motores hidráulicos.Otra de sus cualidades es que permite el acoplamiento directo con los generadores eléctricos de alta velocidad, ya que puede proyectarse para elevadas velocidades tangenciales del rodete.
La dirección del chorro no es realmente axial ni radial sino que es casi tangencial y de aquí el nombre de ruedas tangenciales.
La admisión del agua tiene lugar por una o más toberas o boquillas que lanzan el agua a la rueda con cucharas que giran por este efecto de impacto de chorro.
El elemento constructivo más importante de las turbinas Pelton es la paleta en forma de doble cuchara, en cierto modo, esta es como una doble paleta de una turbina de acción, el cual recibe el chorro exactamente en la arista media, en donde se divide en dos, circulando por la cavidad de la paleta en un arco de aproximadamente 180°, contrarrestando mutuamente los empujes axiales por cambio de dirección de los dos semichorros.
El recorte dado a las paletas tiene por objeto permitir la colocación de las boquillas muy próximas a las primeras de tal forma que el chorro alcance a las paletas en la dirección más conveniente.
La variación de la cantidad de agua (caudal) para la regulación de la potencia se consigue actualmente y casi sin excepción por medio de una aguja o punzón de forma especial, con cuyo accionamiento se puede estrangular la sección de la boquilla.
En instalaciones más complicadas que las que nosotros vamos a ensayar se dispone además de un deflector o desviador de chorro , y que consiste en una superficie metálica que se introduce en medio del chorro y lo divide , desviando una parte del agua, haciendo que esta salga de la turbina sin producir efecto útil.
Conocer en forma objetiva el funcionamiento de una Turbina Pelton. Para diferentes caudales observar la variación en los diferentes parámetros.
FUNDAMENTO TEORICO
TURBINAS PELTON
Este tipo de turbina fue creada y patentada en 1889 por el norteamericano Lester Allan Pelton. El principio de funcionamiento es relativamente simple, ya que constituye una evolución lógica de la antigua rueda hidráulica. Posee las mejores características para grandes alturas, y desde luego es la única máquina capaz de funcionar con alturas superiores a 1.700 m. Son notables su suavidad de giro y su buen funcionamiento a carga parcial. En la figura se muestra la disposición típica de una turbina Pelton.
La tobera lanza a la atmósfera un chorro de alta velocidad que incide sobre una serie de cucharas o álabes montados en la periferia de una rueda. El par ejercido por el impacto y la desviación del chorro provoca el giro de la rueda. Una vez transmitida su energía a la rueda, el agua sale de los álabes a velocidad relativamente baja y es dirigida hacia el canal de desagüe. Por tanto, la turbina ha de estar colocada a suficiente altura sobre el nivel máximo de crecida para asegurar el derrame libre.
En la turbina Pelton actual, la energía cinética del agua, en forma de chorro libre, se genera en una tobera colocada al final de la tubería a presión. La tobera está provista de
una aguja de cierre para regular el gasto, constituyendo en conjunto, el órgano de alimentación y de regulación de la turbina.
Principio de funcionamiento de las turbinas Pelton.
La energía potencial gravitatoria del agua embalsada, o energía de presión, se convierte, prácticamente sin pérdidas, en energía cinética, al salir el agua a través del inyector en forma de chorros libres, a una velocidad que corresponde a toda la altura 2 del salto útil, se dispone de la máxima energía cinética en el momento en que el agua incide tangencialmente sobre el rodete, empujando a los alabes, obteniéndose el trabajo mecánico deseado.
Las formas cóncavas de los alabes hacen cambiar la dirección del chorro de agua, saliendo éste, ya sin energía apreciable, por los bordes laterales, sin ninguna incidencia posterior sobre los alabes. De este modo, el chorro de agua transmite su energía cinética al rodete, donde queda transformada instantáneamente en energía mecánica.
La válvula de aguja, gobernada por el regulador de velocidad, cierra más o menos el orificio de salida de la tobera o inyector, consiguiendo modificar el caudal de agua que fluye por ésta, al objeto de mantener constante la velocidad del rodete, evitándose embalamiento o reducción del número de revoluciones del mismo, por disminución o aumento respectivamente de la carga solicitada al generador.
La arista que divide al alabe en dos partes simétricas, corta al chorro de agua, seccionándolo en dos láminas de fluido, teóricamente del mismo caudal, precipitándose cada una hacia la concavidad correspondiente. Tal disposición permite contrarrestar mutuamente los empujes axiales que se originan en el rodete, equilibrando presiones sobre el mismo.