RUEDA PELTON
Lester
Allan Pelton o llamado por sus amigos el carpintero de VGR ya que inventó una
de las turbinas más importantes del mundo, carpintero y montador de ejes y
poleas, inventó la turbina Pelton en 1879, mientras trabajaba en California.
Obtuvo su primera patente en 1880.
Una turbina Pelton es uno de los tipos más
eficientes de turbina hidráulica. Es una turbo máquina motora, de flujo radial, 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 sobre las 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 trasportar al fluido desde grandes
alturas, a veces de hasta más de doscientos metros. Al final de la galería de
presión se suministra el agua a la turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que incide sobre las cucharas.
Funcionamiento
La
tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de
paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda, el doble
de la distancia entre el eje de la rueda y el centro del chorro de agua se
denomina diámetro Pelton.
El agua acciona sobre las cucharas intercambiando energía con la rueda en virtud de su cambio de cantidad de movimiento, que es casi de 180°. Obsérvese en la figura anexa un corte de una pala en el diámetro Pelton; el chorro de agua impacta sobre la pala en el medio, es dividido en dos, los cuales salen de la pala en sentido casi opuesto al que entraron, pero jamás puede salir el chorro de agua en dirección de 180° ya que si fuese así el chorro golpearía a la pala sucesiva y habría un efecto frenante. La sección de entrada del fluido a la cuchara se denomina 1, así como 2 a la sección de salida.
El
estudio analítico de la interacción agua-pala puede ser sumamente complicado
debido al desplazamiento relativo entre la pala y el chorro de agua. Por otro
lado se simplifica el estudio de las turbinas Pelton a la sección cilíndrica
del diámetro Faubert.
Así
la energía convertida por unidad de masa de agua está dada por la ley de Euler
de las turbo máquinas:
Donde:
· L: Es la energía específica convertida.
· U1 Y U2 : Es la
velocidad tangencial de la cuchara en los puntos donde el agua llega y sale de
la misma respectivamente.
· CU1 y CU2: Son, respectivamente, las proyecciones de la
velocidad absoluta del fluido sobre la velocidad tangencial de la cuchara en
los puntos de llegada y salida de la misma.
Aplicaciones:
Existen
turbinas Pelton de muy diversos 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 menor
caudal de agua para generar la misma potencia. La energía es la fuerza por la distancia,
y, por lo tanto, una presión más alta puede generar la misma fuerza con menor
caudal.
Cada
instalación tiene, por lo tanto, su propia combinación de presión, velocidad y
volumen de funcionamiento más eficiente. Usualmente, las pequeñas instalaciones
usan paletas estandarizadas y adaptan la turbina a una de las familias de
generadores y ruedas, adecuando para ello las canalizaciones. Las pequeñas
turbinas se pueden ajustar algo variando el número de toberas y paletas por
rueda, y escogiendo diferentes diámetros por rueda. Las grandes instalaciones
de encargo diseñan el par torsor y volumen de la turbina para hacer girar un
generador estándar.
DESCRIPCIÓN DE LA PRACTICA
Al iniciar la practica el docente nos dio a conocer las distintas maquinas y medidores que deberiamos tener en cuenta para realizar correctamente los ensayos.
Luego de eso se establecieron los parametros con los cuales iniciaríamos cada una de las mediciones, esto en cuanto a presion en (psi), torque, rpm, y cantodad de vueitas dadas en 20 segundos y la cantidad de giro aplicado a la perilla que controlaba el flujo del liquido de la tobera.
se inicia la practica con 1/2 vuelta, luego 1 vuelta y 1/2, 2 vueltas, 2 vueltas y 1/2, 3 vueltas, 3 vueltas y 1/2 de la perilla controladora de flujo hasta alcanzar un máximo de 4 vueltas a la misma, este procedimiento es para determinar la influencia de la cantidad de flujo que sale de la tobera, y por ende la presión que el flujo ejerce en cada una de las paletas de la rueda Pelton. se toman los datos correspondientes a cada ensayo, es decir el dato de presión, vueltas de la rueda, rpm y torque cada 1/2 de vuelta de la perilla anteriormente mencionada.
Se aplica el mismo procedimiento para 3 distintos datos de peso aplicado al eje de la rueda para ver las distintas características de comportamiento teniendo en cuenta el cambio de fuerza aplicada al eje, ( 2N, 4N, 6N).
DATOS:
Estos son los datos obtenidos para cada ensayo, expresados en una tabla y luego por un análisis grafico de cada una de las características.
TABLA 1
se inicia la practica con 1/2 vuelta, luego 1 vuelta y 1/2, 2 vueltas, 2 vueltas y 1/2, 3 vueltas, 3 vueltas y 1/2 de la perilla controladora de flujo hasta alcanzar un máximo de 4 vueltas a la misma, este procedimiento es para determinar la influencia de la cantidad de flujo que sale de la tobera, y por ende la presión que el flujo ejerce en cada una de las paletas de la rueda Pelton. se toman los datos correspondientes a cada ensayo, es decir el dato de presión, vueltas de la rueda, rpm y torque cada 1/2 de vuelta de la perilla anteriormente mencionada.
Se aplica el mismo procedimiento para 3 distintos datos de peso aplicado al eje de la rueda para ver las distintas características de comportamiento teniendo en cuenta el cambio de fuerza aplicada al eje, ( 2N, 4N, 6N).
DATOS:
Estos son los datos obtenidos para cada ensayo, expresados en una tabla y luego por un análisis grafico de cada una de las características.
TABLA 1
TABLA 2
TABLA 3
CONCLUSIONES:
- La potencia requerida para producir una mayor cantidad de energía es mucho mayor o proporcional al troque aplicado sobre el eje.
- A mayor altura mayor sera la potencia de salida del liquido ( H2O) y también sera mayor la capacidad de contra restar la fuerza ejercida por los distintos factores que intervienen en el proceso.
Autor: Juan David Neme Daza
