Turbinas pelton

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Universidad Gran Mariscal de Ayacucho

Facultad de Ingeniería

Escuela de Mantenimiento

Núcleo Barcelona

Cátedra: Electiva Técnica, Proyecto Integral

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TURBINA PELTON (INTERCAMBIO DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO)

Profesor:

Ing. Lino Camargo

Integrantes:

Barcelona, 13 de Diciembre de 2010.

Marco Teórico

Teorema de Euler intercambio de cantidad de movimientoEl balance de energía permite computar las transformaciones de energía calórica en potencial y cinética. Para completar la cascada de energía es necesario poder evaluar la transformación de energía cinética en energía mecánica en el eje de la máquina.

Esta transformación tiene lugar en las turbomáquinas en el paletado, conjunto de paletas o álabes de forma aerodinámica, montado enla periferia de un disco giratorio, sobre el cual actúa el fluido dotado de energía cinética. La acción del fluido sobre las paletas causa la aparición de fuerzas sobre ellas. Estas fuerzas, actuando en la periferia del disco, causan un torque sobre el eje, torque que, multiplicado por la velocidad de rotación del eje, resulta en la potencia mecánica entregada o recibida por el eje de laturbomáquina.

La acción del fluido sobre el paletado es un intercambio de cantidad de movimiento que puede computarse por medio del Teorema de Euler, consistente en la aplicación a las paletas del disco giratorio la segunda ley de Newton para sistemas rotativos: Impulsión angular igual a cambio en el momento de la cantidad de movimiento.

Consideramos flujo adiabático reversible (no viscosoni turbulento), velocidad del rotor w constante, y caudal másico por unidad de área constante en la cara de entrada.

El fluido posee componentes de velocidad axial, radial y tangencial, tanto a la entrada como a la salida; de éstas, sólo las componentes tangenciales tienen influencia en el torque.

La segunda ley de Newton aplicada a una pequeña cantidad de masa dm se escribecomo:

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Siendo t el torque. Si indicamos con G el caudal másico dm/dt, y con N la potencia, igual al torque por la velocidad angular, obtenemos:

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La velocidad periférica del disco será U = r.w, (no confundir con la energía interna) por lo que la fórmula de Euler resulta:

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La potencia por unidad de caudal másico, o, lo que es lo mismo, la energía porunidad de masa, resultan:

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Si el resultado es positivo se trata de un torque aplicado al eje y una potencia entregada al eje, por lo que se trata de una turbomáquina motriz (turbina). Si el resultado es negativo el torque se opone al movimiento del eje, se trata de una máquina a la cual se debe entregar energía mecánica, es decir, una máquina operativa (compresor, bomba). En esteúltimo caso, por conveniencia, se invierten los signos de la ecuación de Euler para trabajar con cantidades positivas.

Notar que las unidades de e son las mismas que las de la entalpía, vale decir, energía por unidad de masa, o bien m2/s2.

La fórmula de Euler nos permite computar la conversión de energía cinética en energía mecánica en el eje o viceversa, completando las herramientasnecesarias para evaluar la cascada de energía en las turbomáquinas.

Turbina Pelton

Es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbo máquina motora, de flujo trasversal, 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 deagua que incide sobre las cucharas.

Existen turbinas Pelton de todos los 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...
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