lab pelton
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Laboratorio de Turbina Hidráulica Pelton
Departamento de Ingeniería Mecánica
Universidad Técnica Federico Santa María
Potencias en turbinas
Potencia Hidráulica:
Potencia Turbina (eje):
Potencia Eléctrica:
η𝑇
𝑃𝑖 = 𝑚 ∙ 𝑎
𝑃 = 𝑚 ∙ 𝑌𝑡 𝑎 = 𝑌𝑡 − 𝑗
𝑃 = 𝑉 ∙ 𝜌 ∙ 𝐻𝑛 ∙ 𝑔
𝑃𝑒𝑙𝑖 = 𝑃 ∙ η𝑖 ∙ η𝑚𝑒𝑐 ∙ η𝑔𝑒𝑛 ∙ η𝑡𝑟
η𝑖 = η𝑣𝑜𝑙 ∙ η𝑓𝑟 ∙ η𝑎𝑙
𝑃 = 𝑃 ∙ η𝑇
η𝑡𝑟: 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑟
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Rendimientos
𝑌𝑏 ≈ 𝐻𝑏 ∙ 𝑔
𝐻𝑏
Energía hidráulica bruta
𝜼𝑻
𝜼𝒕𝒓
𝜼𝒈𝒆𝒏
𝜼𝒎𝒆𝒄 𝜼𝒊
𝜼𝒗𝒐𝒍 𝜼𝒇𝒓 𝜼𝒂𝒍
para estimar
𝑚
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Tipos de turbinas
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Selección con nQ
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Diagrama de selección
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Rendimientos Turbinas hidráulicas
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Rendimientos Turbinas hidráulicas
Turbina Pelton
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https://www.youtube.com/watch?v=7jEcco6zgBM
Turbina Pelton
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Componentes (Deflector)
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Disposición vertical- 6 chorros
Hneta = 652 m
Q = 18.8 m³/s
P = 110 MW
n = 428.6 rpm
Ventaja:
Menor tamaño rodete
Mejor eficiencia
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1940 2005
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Impulso
• Conservación Momentum angular => Ecuación Euler TM
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−𝑃 = 𝑚 (𝑢3 𝑐𝑢3 − 𝑢0 𝑐𝑢0)
2
012
Duu
033 cos wuc u
ucuc u 033 cos
1cos90 33
03 2 cuc u
hal 1 w3 w0 Entrada
Salida
ucw 00
𝑚 = 𝜌 ∙ 𝑉 = 𝜌 ∙ 𝑧𝑑𝜋 ∙ 𝑑0
2
4𝑐0
𝑑𝑃
𝑑𝑢𝑐0
= 0 ⇒𝑢
𝑐0 𝑚á𝑥,𝑡𝑒𝑜
= 0.5
Turbina Pelton Generalidades
• La eficiencia max. se encuentra entre 90 a 93%, dependiendo del tipo,
tamaño y salto.
• La turbina Pelton con multichorro tiene un menor diámetro de rodete y una
mejor eficiencia con bajas potencias.
• Tiene una menor sobrepresión producto del rechazo de carga, ya que los
deflectores operan entre 1 y 2 segundos. La sobrevelocidad se ubica entre
un 10 y 20 %.
• La válvula de aguja cierra entre 30-120 segundos.
• La sobrepresión no sobrepasa el 10%
• El daño producto de la erosión es mayor en comparación con el de una
turbina Francis.
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Ensayo en Modelos
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Ensayos en modelo
Altura neta modelo
100m
Diámetro modelo
355 mm
Ancho cuchara
90mm
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Leyes Semejanza
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RELACIONES MODELO – PROTOTIPO
Leyes de semejanza:
Qp = Qm (Hp / Hm)1/2
PELp = PELM (HP / HM)3/2
P = prototipo (lo esperado en proy)
M = modelo (lo medido en el lab.)
TURBINA PELTON LTF
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TURBINA PELTON LTF
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RENDIMIENTO GENERADOR CC
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Ensayo al freno
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𝑉 = 𝑐𝑡𝑒
Ensayo al freno
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𝑉 = 𝑐𝑡𝑒
Ensayo al freno
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𝑉 = 𝑐𝑡𝑒
Ensayo al freno Gráficos
1. Torque/Eficiencia en f(n)
2. Potencia/Eficiencia en f(n)
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• Marcar puntos medidos
• Interpolar con regresión lineal
• Escalas claras (no negativas)
• Dígitos significativos
• Marcar eta máx.
Ensayo de recepción
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𝑛 = 𝑐𝑡𝑒
Ensayo de recepción
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𝑛 = 𝑐𝑡𝑒
Ensayo recepción Gráficos
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• Potencia/Eficiencia en f(𝑉 )
P
• Marcar puntos medidos
• Interpolar con regresión lineal
• Escalas claras (no negativas)
• Dígitos significativos
Material audiovisual Turbina Pelton
• Definición
– https://www.youtube.com/watch?v=rf9meqw2SQA
– https://www.youtube.com/watch?v=7jEcco6zgBM
• Funcionamiento
– https://www.youtube.com/watch?v=Jd5BN7SPkqI
– https://www.youtube.com/watch?v=jhKGYEanq4M
• Ensamble
– https://www.youtube.com/watch?v=-llzB_QjrzQ
• Fabricación
– https://www.youtube.com/watch?v=4U-jl4QaBvw
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