Turbina Pelton

Introducción
En la siguiente práctica se tratan los principios de una aplicación común e importante de la mecánica de fluidos: la turbina, haciendo especial énfasis en la turbina Pelton, analizándola en todo sus detalles, principalmente desde el punto de vista cualitativo, y se explican los principios de su operación. Se destaca el diseño preliminar y, más que dar detalles se presentael rendimiento general de dicha turbina. Para facilitar el aprendizaje se cuenta con un banco de ensayos donde se muestra la operación del sistema.

La turbina Pelton debe su nombre al ingeniero norteamericano Lester Allen Pelton (1829-1908), quien en busca de oro en California concibió la idea de una rueda con cucharas periféricas que aprovecharan la energía cinética del agua que veníade una tubería y actuaba tangencialmente sobre la rueda. Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbo máquina motora, de flujo transversal, 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 sobrelas cucharas. Las turbinas Pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos de bajo caudal. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan, la mayoría de las veces, con una larga tubería llamada galería de presión para transportar al fluido desde grandes alturas, a veces de hasta más de dos mil metros.



Marco teórico.



ProcedimientoExperimental:
* Abrir la válvula.
* Fijar la corriente a 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 y 3 A, mediante el regulador de frecuencia.
* Tomar nota de Q, N, V y P para cada valor de corriente.
* Calcular para cada valor de corriente.
* Repetir los pasos del 2 al 4, ahora con porcentajes de apertura de la válvula de 50%, 75% y 100%.

Tablas de Datos:
Posición del tornillo micrométrico 7,5 mm =Con porcentaje de apertura de la válvula a 50%
Caudal Q=2363 l/h
Presión Manométrica P=2,8 Bar

Tabla 1. Datos con la posición del tornillo micrométrico = 7,5 mm
RPM | Voltaje (V) | Corriente (A) | Pout (Watts) | Eficiencia η (%) |
1946 | 30,2 | 0 | 0 | 0 |
1882 | 28,7 | 0,5 | 14,35 | 7,57 |
1820 | 27,3 | 1 | 27,3 | 14,41 |
1750 | 25,7 | 1,5 | 38,55 | 20,34 |
1690 | 24,2 | 2 | 48,4 |25,54 |
1618 | 22,6 | 2,5 | 56,5 | 29,82 |
1524 | 21 | 3 | 63 | 33,25 |

Posición del tornillo micrométrico 11 mm = Con porcentaje de apertura de la válvula a 75%
Caudal Q=2582 l/h
Presión Manométrica P=2,5 Bar

Tabla 2. Datos con la posición del tornillo micrométrico = 11 mm
RPM | Voltaje (V) | Corriente (A) | Pout (Watts) | Eficiencia η (%) |
1826 | 28,5 | 0 | 0 | 0 |
1776 |27,2 | 0,5 | 13,6 | 7,42 |
1705 | 25,6 | 1 | 25,6 | 13,97 |
1678 | 24,3 | 1,5 | 36,45 | 19,89 |
1600 | 23,1 | 2 | 46,2 | 25,29 |
1539 | 21,5 | 2,5 | 53,75 | 29,33 |
1472 | 20 | 3 | 60 | 32,74 |

Posición del tornillo micrométrico 15 mm = Con porcentaje de apertura de la válvula a 100%
Caudal Q=2668 l/h
Presión Manométrica P=2,4 Bar

Tabla 3. Datos con la posición del tornillomicrométrico = 15 mm
RPM | Voltaje (V) | Corriente (A) | Pout (Watts) | Eficiencia η (%) |
1769 | 27,6 | 0 | 0 | 0 |
1729 | 26,6 | 0,5 | 13,3 | 7,24 |
1666 | 25,1 | 1 | 25,1 | 13,66 |
1600 | 23,5 | 1,5 | 30,25 | 17,56 |
1534 | 22,1 | 2 | 44,2 | 24,06 |
1472 | 20,6 | 2,5 | 51,5 | 28,04 |
1403 | 19,3 | 3 | 57,9 | 31,52 |

Desarrollo de los ejercicios prácticos:
γ = 9810 N/m3
Potencia deSalida.

Pout = V.I [Watts] … (1)
Pout = 28,7 V *0,5 A = 14,35 Watts
Presión Total:
0,4 m.c.a
Htotal = Hman + Hkin + Hpres … (2)
Hpres = 2,8 Bar = 28,58 m.c.a
Hkin = Vm22g … (3)
Vm = QSm = 0,00066 m3/s0,00028 m2 = 2,34 m/s
Ahora sustituyendo en la ecuación (3).
Hkin = (2,34 m/s)22 (9,81ms2...