INGENIERIA CIVIL EN MECANICA 15030 LABORATORIO GENERAL II NIVEL 11 GUIA DE LABORATORIO EXPERIENCIA C224 CURVAS CARACTERÍSTICA DE UNA TURBINA PELTON
LABORATORIO DE TURBINA PELTON 1. OBJETIVO GENERAL Observar y experimentar el funcionamiento real de una turbina hidráulica de acción (Pelton), a través de sus curvas características, tanto en campo como en modelos. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2.1 Comprobación de la teoría de las turbinas de acción (Pelton) a través de pruebas en modelo. Velocidad de rotación (RPM) óptima. Velocidad (RPM) de embalamiento. Coeficientes de velocidades. Número Específico. 2.2 Ensayos de campo (prototipo). Curvas características para altura neta y velocidad de rotación constantes. Pérdidas de carga del inyector de la turbina 3. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA Conocimiento de la instalación (esquema y físico) Organización del equipo de trabajo. Designación de tareas del Grupo. Variables y constantes a medir. Calibración de instrumentos. Puesta en servicio del equipo. Realizar el conjunto de mediciones. Detención y normalización del equipo. Análisis y conclusiones de la experiencia realizada para la obtención de los objetivos establecidos anteriormente.
4. INFORME UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE Los plazos y presentación del informe, por parte de los alumnos, seguirán las pautas generales establecidas por la coordinación de laboratorios del DIMEC. En lo particular, el contenido del informe deberá contemplar los siguientes aspectos, en la presentación de los resultados: Tablas de valores medidos y calculados. Gráficos con las curvas características de la turbina, tanto para los ensayos modelo como de campo. Curva de pérdida de carga del inyector. Cálculo de la velocidad óptima de rotación (ensayo modelo) en base a los resultados de los ensayos a diferentes velocidades de rotación (RPM). Determinación del número específico, según los resultados del ensayo modelo de la turbina. Determinación del diámetro del chorro (inyector), diámetro primitivo y número de cucharas del rodete, en base a los resultados obtenidos en el ensayo modelo de la turbina. El detalle de los cálculos, información complementaria y otros antecedentes que desee aportar el alumno, deberán ir en un anexo o apéndice del informe. Especial relevancia tienen el análisis de los resultados, las conclusiones y la estimación de los errores de las mediciones, para determinar la incertidumbre global de los resultados. 5. BIBLIOGRAFÍA Máquinas Hidráulicas, autor Wilfredo Jara T. Fondo Editorial INFIM, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima Perú, 1998.
ANEXO BANCO DE ENSAYO TURBINA PELTON 1. Estanque 2. Inyector 3. Manómetro 4. Acoplamiento 5. Generador 6. Balanza 7. Motor 8. Carcaza (Rodete) 9. Bomba 10. Rotámetro 11. Tubería de presión Características de la Turbina Diámetro de la tubería de alimentación mm 35,1 Diámetro de la tobera del inyector mm 14,9 Diámetro primitivo del rodete mm 213,0 Diámetro exterior del rodete mm 330,0 Número de cucharas del rodete c/u 20 Características del Generador Potencia HP 8 Voltaje Volt 380 Corriente Amp 15,5 Velocidad RPM 1.150-3.600
Característica del Grupo Moto-Bomba (centrífuga) Potencia del Motor HP 7,5 Voltaje del Motor Volt 380 Corriente del Motor Amp 10,8 Altura de la Bomba Pies 100 Caudal de la Bomba GPM 180 Velocidad del Grupo RPM 3000 Instrumental Manómetro Psi 0 a 300 Tipo Bourdon Rotámetro lt/min 325,5 Capacidad máxima 100% Dinamómetro Kg 0 a 30 Brazo de la balanza 0,3062 mts Fórmulas y constantes NOMENCLATURA Ae m 2 Area interior de la tubería de alimentación Ce m/s Velocidad media a la entrada del inyector Co m/s Velocidad del chorro d e mm Diámetro interior de la tubería de alimentación d b mm Diámetro de la tobera d mm Diámetro del chorro D mm Diámetro primitivo del rodete De mm Diámetro exterior del rodete F Kg Fuerza en el dinamómetro g m/s 2 Aceleración de gravedad Hn m Altura neta de la turbina Kc o Coeficiente de velocidad absoluta (coeficiente de tobera) Ku Coeficiente de Velocidad tangencial n RPM Velocidad de rotación n s Número específico Nh HP Potencia hidráulica N HP Potencia mecánica en el eje de la turbina P e psi Presión a la entrada del inyector Q m 3 /s Caudal U m/s Velocidad tangencial del rodete g Kg/m 3 Peso específico del agua r Kg s 2 /m 4 Densidad del agua t Kg m Torque h % Rendimiento de la turbina
g 9,8 g (gama) 1000 p (Pi) 3,1416 Kg/cm 2 a psi 14,223 Hn = P e / g + C 2 e /2g Ce = Q / Ae N = F * n / 2370 Nh = g * Q* Hn / 76 Q = % * 0,3255 / (100*60) h = N / Nh U = p * D * n / 60 = K u * (2g * Hn) 0,5 Co = KC o * (2g* Hn) 0,5 Q 1 / Q 2 = (Hn 1 / Hn 2 ) 0,5 N 1 / N 2 = (Hn 1 / Hn 2 ) 1,5 d = ( 4 Q / p*co) 0,5 ns = n (N) 0,5 / (Hn) 1,25 ; N en (CV)