laboratorio de ingenieria hidraulica

1. 1
METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
Se procederá a hacer los cálculos mediante las ecuaciones adecuadas para poder
hallar los diferentes parámetros como son: la velocidad absoluta, potencia
hidráulica, potencia mecánica, altura efectiva y eficiencia de la turbina.
Posteriormente, se graficarán sus curvas características.
PROCEDIMIENTO
Para realizar el ensayo, se seguirá el siguiente procedimiento:
1. Mediante un manómetro hallamos las presiones de salida y entrada en bar.
2. Se tomarán los datos de cada caudal en el caudalímetro en litros por
segundo.
3. Consideramos despreciable la diferencia de cotas de los
4. manómetros ubicados en la entrada y salida de la bomba, por ende
5. ∆𝑍 = 0.
6. Se calcula el torque en N.m
7. Con todos estos datos obtenidos se procederá a realizar los cálculos
correspondientes para encontrar la carga, velocidad, potencia y eficiencia
de la turbina.
8. Finalmente se realizará la representación de las curvas características.
EQUIPO YMETODOLOGÍA EXPERIMENTAL
ESQUEMA

2. 2
Fig. Turbina Pelton (fuente: Fotografía tomada de
Sesión de clase de laboratorio de Energía)
14 Manguera para la entrada del agua de alimentación
15 Manguera para la salida del agua de alimentación
16 Rodillo tensor para la tensión de correa
17 Válvula de aguja para ajustar el flujo de agua de refrigeración
18 Volante manual para ajustar la tensión de la correa
La turbina Pelton HM 450.01 es un accesorio para el banco de ensayos HM 450C. El
equipo de ensayo consta de la rueda Pelton, una tobera de aguja como distribuidor,
un freno de cinta ajustable para la carga de la turbina y una carcasa con la pared
frontal transparente. A través de ella se pueden observar el flujo de agua, la rueda y
la tobera en funcionamiento. Mediante el ajuste de la aguja de la tobera, se modifica
la sección transversal de la tobera y, por tanto, el caudal.
La presión en la entrada de la turbina se registra mediante un sensor de presión. En
el freno de cinta hay un sensor de fuerza y un sensor de velocidad. De este modo se
puede determinar la potencia mecánica suministrada por la turbina. El número de
revoluciones, el par y la presión se indican en el armario de distribución

3. 3
del HM 450C y se procesan después con el software. El HM 450C se encarga del
suministro de agua y de la medición del caudal.
Descripción técnica de la turbina:
- Potencia: aprox. 350W a 1000 RPM, 150 L/min, H = 20m
- Número de revoluciones máx.: 1500 RPM
Rueda Pelton:
- 14 álabes
- Diámetro medio: 165 mm
Rangos de medición:
- Par: 0 - 9,81 Nm
- Presión: 0 - 4 bar abs.
- Número de revoluciones: 0 – 4000 RPM
Dimensiones y peso
- LxAnxAl: 600x490x410 mm
- Peso: aprox. 27kg
PROCEDIMIENTO Y TABULACIÓN DE DATOS
Se tomaron los siguientes datos
Tabla 1: Datos obtenidos en la unidad experimental
𝐍𝐁 (𝐑𝐏𝐌)
min^-1
𝐐
(𝐋
𝐦𝐢𝐧
⁄ )
𝐏𝐨𝐬𝐢𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞
𝐥𝐚 𝐚𝐠𝐮𝐣𝐚
𝐝𝐞𝐥 𝐢𝐧𝐲𝐞𝐜𝐭𝐨𝐫
𝐍𝐓 (𝐑𝐏𝐌)
min^-1
𝐏𝐨
𝐚𝐭𝐦𝐨𝐬𝐟é𝐫𝐢𝐜𝐚
(𝐛𝐚𝐫)
𝐓 (𝐍𝐦)
Par
de la
turbina
𝐏𝟐
𝐚𝐛𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐚
(𝐛𝐚𝐫)
2900 175 7 1620 1 0 2.95
2900 176 7 1490 1 0.7 2.95
2900 176 7 1380 1 1.3 2.95
2900 176 7 1240 1 2.0 2.95
2900 176 7 1100 1 2.6 2.95
2900 176 7 960 1 3.3 2.95
2900 176 7 840 1 4.0 2.95

4. 4
2900 176 7 700 1 4.6 2.95
2900 176 7 500 1 5.3 2.95
2900 176 7 330 1 6.0 2.95
2900 176 7 0 1 6.3 2.95
Fuente: Propia
1. ANÁLISIS Y METOLOGÍA DE DATOS
El trabajo está basado en encontrar tanto los parámetros de salida o descarga (2) y
entrada o succión (1). Para esto, cada magnitud se trabajará con unidades del
Sistema Internacional:
Donde:
 D=diámetro del inyector(mm)
 P=presión absoluta (KPa)
 Q=caudal (m3/s)
 T=torque (N.m)
 C1=velocidad del chorro(m/s)
 Phid=potencia hidráulica(watts)
 Peje=potencia al freno o al eje(watts)
 Ht=altura de la turbina(efectiva)
Asimismo, las condiciones a las que se somete el ensayo, tienen como propiedades
físicas los valores constantes a las siguientes magnitudes:
𝑃0 = 1 𝑏𝑎𝑟
𝑇0 = 20°𝐶
Por tanto,
𝛿𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1000
𝑘𝑔
𝑚3
⁄
𝑔 = 9.81 𝑚
𝑠2
⁄
𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎 = 9.81𝑘𝑁
𝑚3
⁄
La velocidad del chorro está dada por:
𝐶1 =
4𝑄
𝜋(𝑑)2

5. 5
Se sabe que el diámetro del chorro es
𝑑 = 37 𝑚𝑚
La altura neta de la turbina se obtiene con la ecuación de Bernoulli:
𝐻𝑇 =
𝑃1 − 𝑃0
𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎
+
𝐶1
2
2𝑔
+ ∆𝑧;∆𝑧 = 0
Donde:
(Z1 − Z0): altura de pérdida pura (despreciable)
C1: Velocidad del chorro (m
s
⁄ )
P0: Presión ambiente (kPa)
P1: Presión absoluta (kPa)
La potencia hidráulica está dada por:
𝑃𝐻 = 𝛾𝑄𝐻𝑇
La potencia de accionamiento o potencia en el eje se define como:
𝑃𝑂𝑇 𝑒𝑗𝑒 = 𝑇0 × 𝜔 = 𝑇0 ×
𝜋
30000
× 𝑁𝑇
Finalmente, la eficiencia de la turbina se calcula como:
𝜂𝑇 =
𝑊
̇𝑒
𝑃𝐻
∗ 100
PRIMER CASO (RESOLUCIÓN)
Dónde: Q =Caudal= 175L/min=2.92 x 10-3 m3/s
𝐶1 =
4(2.92𝑋10−3
)
𝜋(0.037)2 =2.716 m/s
Hallamos la altura de la turbina
Donde:
P3=2.95Bar=295Kpa P2=Patm = 1BAR= 100Kpa
Reemplazamos los valores en la fórmula de “Altura de la turbina (HT)”.

6. 6
𝐻𝑡1 =
(295 − 100)𝑘𝑝𝑎
(9.81)𝑘𝑁/𝑚3
+
(2.716
𝑚
𝑠
)^2
(2𝑥9.81)𝑚/𝑠2
𝐻𝑡1 = 20.253𝑚
Hallamos la “Potencia Hidráulica” de la bomba.
𝑃𝑂𝑇ℎ𝑖𝑑 = γagua × Q × HT
𝑃𝑂𝑇ℎ𝑖𝑑 = 580.15 w
Hallamos el “Potencia de eje”
𝑃𝑂𝑇 𝑒𝑗𝑒 = 𝑇𝑥
π
30
𝑥𝑁 = 0𝑥
π
30
𝑥1620 = 0𝑤
Hallamos la “Eficiencia de la turbina”.
𝑛(𝑇𝑈𝑅𝐵𝐼𝑁𝐴) =
𝑝𝑜𝑡 𝑒𝑗𝑒
𝑝𝑜𝑡 ℎ𝑖𝑑
𝑛(𝑇𝑈𝑅𝐵𝐼𝑁𝐴) =
0
580.15
𝑥100 = 0%

7. 7
Luego de manera análoga realizamos los cálculos con el siguiente caudal de
176 L/min y el mismo diámetro de 37mm y utilizamos las mismas formulas
empleadas anteriormente.
TABULACIONES DE RESULTADOS
Análogamente los cálculos numéricos para cada ensayo tenemos lossiguientes
resultados:
N° C1(m/
s)
HT(m) Phid(W) Pm(W
)
n(%)
1 2.716 20.253 580.15 0 0
2 2.725 20.256 582.22 109.2
2
18.7
6
3 2.725 20.256 582.22 187.8
7
32.2
7
4 2.725 20.256 582.22 259.7 44.6
5 2.725 20.256 582.22 299.4
9
51.4
4
6 2.725 20.256 582.22 331.7
5
56.9
8
7 2.725 20.256 582.22 351.8
6
60.4
3
8 2.725 20.256 582.22 337.1
9
57.9
1
9 2.725 20.256 582.22 277.5 47.6
6
10 2.725 20.256 582.22 207.3
4
35.6
1
11 2.725 20.256 582.22 0 0
Con los siguientes datos obtenidos procedemos a realizar las curvas
correspondientes para este informe:
CURVAS CARACTERÍSTICAS (ELABORACIÓN PROPIA)

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