Guía Ensayo turbina Pelton

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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA 
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA 
PROTOCOLO ENSAYO - LABORATORIO DE TURBOMÁQUINAS TML-3 - TURBINA HIDRÁULICA PELTON 1 
 
 
PAUTA DE ENSAYO 
LABORATORIO DE TURBOMÁQUINAS TML-3 
TURBINA HIDRÁULICA PELTON 
 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
 
 Establecer el comportamiento práctico de una turbina hidráulica tipo Pelton, a través de 
la determinación y estudio de sus curvas características. 
 
 Conocimiento del equipamiento auxiliar relacionado con la turbina: (medidores de 
caudal, instrumentación eléctrica, bomba de simulación de presión). 
 
 Aplicación de conocimientos teóricos relacionados con este tipo de turbina. 
 
 
2. DESCRIPCIÓN DE ENSAYOS 
 
 
2.1 Ensayo al Freno 
 
 
Para diferentes revoluciones de la turbina y manteniendo la abertura del inyector 
constante, se varía la carga, aumentando o disminuyendo el número de resistencias 
eléctricas alimentadas por el generador acoplado a la turbina. Se deben realizar 
mediciones de: revoluciones, caudal, presión, voltaje, intensidad de corriente, 
considerando un salto constante [mCA]. 
Objetivo: determinar las rpm para máxima eficiencia y comprobar relación u/c = 0,5 
 
 
2.2 Ensayo de Recepción 
 
 
Con altura y rpm constantes (ref. Ensayo al Freno), se va cerrando el inyector y se 
ajusta la carga para mantener las rpm ctes. 
Bajo las condiciones anteriores se deben realizar las mediciones de: caudal (Q en 
[m
3
/s]), revoluciones (rpm), abertura del inyector (%), presión (P en [mCA], voltaje 
(Volt en [V]), intensidad de corriente (I en [A]). 
 
 
 
 
 
 
 
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NOMENCLATURA UTILIZADA 
 
 
PH potencia hidráulica (W) 
Q Caudal de agua (m
3
/s) 
 peso específico del agua (=9.793 (N/m
3
) a 15ºC (N/m
3
) 
H altura o salto de agua (mCA) 
T Torque (N·m) 
PK potencia en el eje (W) 
n Revoluciones (rpm) 
Pel potencia eléctrica (W) 
Volt Voltaje (V) 
I Intensidad de corriente (A) 
e Rendimiento eléctrico (Ver diagrama) (-) 
 Rendimiento de la turbina (-) 
% Q Porcentaje de caudal referido al caudal nominal de placa (%) 
 
 
3. CARACTERÍSTICAS DE LA TURBINA ENSAYADA 
 
Tipo PELTON 1 Inyector 
Fabricante ESCHER WYSS 
Año 1936 
Potencia 5 [kW] 
Salto útil 50 [mCA] 
Caudal 14 [lts/seg] 
Revoluciones óptimas 1070 [rpm] 
Diámetro del rodete 250 [mm] 
Número de cucharas 20 
Diámetro inyectores 25 [mm] 
Sistema de alimentación Mediante bomba centrífuga para simular altura de caída 
 
4. ESQUEMATIZAR INSTALACIÓN. 
 
5. INDIQUE APLICACIONES Y CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE ESTE 
 TIPO DE MÁQUINA. 
 
6. TABLA DE VALORES MEDIDOS (Complementar con CD, según grupo de datos). 
 
7. TABLA DE VALORES CALCULADOS (TABLA ADJUNTA). 
 
 
 
 
 
 
 
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8. CURVAS CARACTERÍSTICAS (GRÁFICOS ADJUNTOS). 
 
8.1 Para diferentes revoluciones de trabajo y un salto constante [mCA], obtener 
gráficos de: 
 
t % en función de las revoluciones. 
Torque [N·m] en función de las revoluciones. 
PK [kW] en función de las revoluciones. 
 
8.2 Para salto y revoluciones constantes, variando posición de inyector, obtener 
gráficos. 
 
t % en función de porcentaje de caudal [% Q] 
PK [kW] en función de porcentaje de caudal [% Q] 
Caudal % en función del % de la abertura del inyector 
 
 
9. FÓRMULAS UTILIZADAS 
 
9.1 Potencia hidráulica : Ph 
 
Ph = Q ·  · H [Watt] siendo, 
 
H = 
P
 + 
V
2g
e e
2

, H = Altura neta salto (mCA) 
9.2 Torque : T 
 
T = 
9,548 • P
n
 
K
 (N·m) 
 
9.3 Potencia eléctrica : Pel 
 
Pel = Volt · I (W) 
 
9.4 Potencia en el eje : PK 
 
PK 
el
el
 = 
P
 

 (W) 
9.5 Rendimiento de la turbina :  
 
 = 
P
P
 
K
H
 (-) 
 
 
 
 
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10. PREGUNTAS 
 
10.1 Determinar Número Específico de Revolución en el punto de máximo rendimiento 
[NQ]. siendo NQ = n Q
1/2
 / H
3/4
 
 
10.2 Determinar revoluciones óptimas para el punto de máxima potencia y máximo 
rendimiento. Se cumple relación teórica u/c = 0,5? 
 
10.3 Para un proyecto específico de H = 20 veces su N° de grupo en mCA y en base a los 
resultados obtenidos determine: 
 
 revoluciones óptimas de operación de la TH Pelton. (rpm) 
 caudal de operación nominal que succionará la turbina. (lts/seg) 
 potencia eléctrica útil. (kW) 
 capacidad transmisión de potencia del eje (kW) 
 
Aplique leyes de semejanza, tales como : 
 
Qp = Qm (Hp / Hm)
1/2 
 
PELp = PELM (HP / HM)
3/2 
 
siendo subíndice P = prototipo 
 M = modelo 
 
 
 
 
 
JES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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TH PELTON 1 INYECTOR 
 
 
 
 
 
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