protocolo pelton

UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECNICA

PAUTA DE ENSAYO LABORATORIO DE TURBOMQUINAS TML-3 TURBINA HIDRULICA PELTON

1. OBJETIVOS Establecer el comportamiento prctico de una turbina hidrulica tipo Pelton, a travs de la determinacin y estudio de sus curvas caractersticas. Conocimiento del equipamiento auxiliar relacionado con la turbina: (medidores de caudal, instrumentacin elctrica, bomba de simulacin de presin). Aplicacin de conocimientos tericos relacionados con este tipo de turbina.

2. DESCRIPCIN DE ENSAYOS

2.1 Ensayo al Freno

Para diferentes revoluciones de la turbina y manteniendo la abertura del inyector constante, se vara la carga, aumentando o disminuyendo el nmero de resistencias elctricas alimentadas por el generador acoplado a la turbina. Se deben realizar mediciones de: revoluciones, caudal, presin, voltaje, intensidad de corriente, considerando un salto constante [mCA]. Objetivo: determinar las rpm para mxima eficiencia

2.2 Ensayo de Recepcin

Para diferentes posiciones del inyector, salto y rpm constantes (ref. Ensayo al Freno), se vara la carga de igual forma que en el caso anterior. Bajo las condiciones anteriores se deben realizar las mediciones de: caudal (Q en [m3/s]), revoluciones (rpm), abertura del inyector (%), presin (P en [mCA], voltaje (Volt en [V]), intensidad de corriente (I en [A]).

PROTOCOLO ENSAYO - LABORATORIO DE TURBOMQUINAS TML-3 - TURBINA HIDRULICA PELTON

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NOMENCLATURA UTILIZADA

PH Q H T PK n Pel Volt I e %Q

potencia hidrulica Caudal de agua peso especfico del agua (=9.793 (N/m3) a 15C altura o salto de agua Torque potencia en el eje Revoluciones potencia elctrica Voltaje Intensidad de corriente Rendimiento elctrico (Ver diagrama) Rendimiento de la turbina Porcentaje de caudal referido al caudal nominal de placa

(W) (m3/s) (N/m3) (mCA) (Nm) (W) (rpm) (W) (V) (A) (-) (-) (%)

3. CARACTERSTICAS DE LA TURBINA ENSAYADA Tipo Fabricante Ao Potencia Salto til Caudal Revoluciones ptimas Dimetro del rodete Nmero de cucharas Dimetro inyectores Sistema de alimentacin PELTON 1 Inyector ESCHER WYSS 1936 5 [kW] 50 [mCA] 14 [lts/seg] 1070 [rpm] 250 [mm] 20 25 [mm] Mediante bomba centrfuga para simular altura de cada

4. ESQUEMATIZAR INSTALACIN. 5. INDIQUE APLICACIONES Y CARACTERSTICAS PRINCIPALES DE ESTE TIPO DE MQUINA. 6. TABLA DE VALORES MEDIDOS (Complementar con CD, segn grupo de datos). 7. TABLA DE VALORES CALCULADOS (TABLA ADJUNTA).


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8. CURVAS CARACTERSTICAS (GRFICOS ADJUNTOS). 8.1 Para diferentes revoluciones de trabajo y un salto constante [mCA], obtener grficos de: t % en funcin de las revoluciones. Torque [Nm] en funcin de las revoluciones. PK [kW] en funcin de las revoluciones. 8.2 Para salto y revoluciones constantes, variando posicin de inyector, obtener grficos. t % PK [kW] Caudal % en funcin de porcentaje de caudal [% Q] en funcin de porcentaje de caudal [% Q] en funcin del % de la abertura del inyector

9. FRMULAS UTILIZADAS 9.1 Potencia hidrulica : Ph Ph = Q H [Watt] siendo,

H =9.2 Torque : T

Pe

+

Ve2 , H = Altura neta salto (mCA) 2g

T =

9,548 PK n

(Nm)

9.3 Potencia elctrica : Pel Pel = Volt I 9.4 Potencia en el eje : PK (W)

el 9.5 Rendimiento de la turbina : =PK PH

PK =

Pel

(W)

(-)


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10. PREGUNTAS 10.1 Determinar Nmero Especfico de Revolucin en el punto de mximo rendimiento [NQ]. siendo NQ = n Q1/2 / H3/4 10.2 Determinar revoluciones ptimas para el punto de mxima potencia y mximo rendimiento. Se cumple relacin terica u/c = 0,5 ?. 10.3 Para un proyecto especfico de H = mCA y en base a los resultados obtenidos determine: revoluciones ptimas de operacin de la TH Pelton. caudal de operacin nominal que succionar la turbina. potencia elctrica til. capacidad transmisin de potencia del eje (rpm) (lts/seg) (kW) (kW)

Aplique leyes de semejanza, tales como : Qp = Qm (Hp / Hm)1/2 PELp = PELM (HP / HM)3/2 siendo subndice P = prototipo M = modelo

Diciembre, 2011 JES


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TH PELTON 1 INYECTOR


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LABORATORIO TML- 3 ENSAYO TURBINA HIDRAULICA PELTON PREGUNTAS DE EVALUACIN 1. Por qu esta turbina no dispone de elementos de seguridad adicionales, como sensor de vibraciones, de temperatura de descansos, de sobrevelocidad..?. a) b) c) d) 2. porque no se requieren porque sera un costo muy alto con relacin al costo de la turbina porque slo basta el control de sobrevelocidad porque la TH no experimenta variaciones en estas variables

Si una turbina tiene un dimetro de rodete de 400 mm, a qu rpm debiera girar si el salto es de 200 m a) 800 b) 1000 c) 1500 d) 2000 e) 2500

3.

Cmo se determina experimentalmente el denominado "coeficiente de tobera": a) b) c) d) Con el caudal que fluye por la tubera de admisin, sin prdidas Con el caudal terico que saldra por la tobera y el caudal real medido Con la velocidad de salida en la tobera y la velocidad tangencial del rodete Con la relacin entre el salto bruto y el salto neto

4.

Qu tipo de ensayo se puede(n) realizar en una turbina ya instalada? a) b) c) d) Ensayo al freno Ensayo de recepcin Ensayo con diferentes posiciones del inyector Ensayo de embalamiento

5.

El objetivo del ensayo de recepcin es (son): a) b) c) d) Verificar la potencia nominal Verificar las vibraciones Verificar los costos finales del proyecto Verificar el rendimiento

6.

Cmo se pueden determinar los resultados de esta turbina en condiciones diferentes a las ensayadas? a) b) c) d) Trabajando con fluidos de mayor densidad Aplicando las leyes de similitud y semejanza Variando el caudal Trabajando a otras rpm



7.

Por qu los resultados obtenidos en el modelo no pueden ser igual a los del prototipo? a) b) c) d) Porque el prototipo girar a otras rpm Por las tolerancias entre piezas rotatorias Por la rugosidad Por los sedimentos del agua

8.

Indique la(s) aseveraciones correctas, relacionadas a la TH Pelton: a) b) c) d) El caudal vara con las rpm El torque vara con las rpm El rendimiento es constante El caudal en vaco es aprox. un 40% del caudal a plena carga

9.

Indique la(s) aseveraciones correctas, de sta turbina, comparada con otras: a) b) c) d) El rodete de esta turbina trabaja a presin constante La fatiga del rodete se concentra en el eje El deflector regula la presin Esta turbina tiene, a plena carga, un mejor rendimiento que una Francis

10.

La determinacin de la potencia y rendimiento en funcin del caudal, sirve para: a) b) c) d) Comparar estos datos con los nominales de fbrica Permite mejorar el diseo en funcin de los aos Reclamar el seguro, en caso de falla Evaluar la generacin anual de energa


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