practica 3 turbomaquinaria
DESCRIPTION
La practica 3 de turbo en FIMETRANSCRIPT
RUEDA DE IMPULSO TANGENCIAL
De este tipo de ruedas existen varias formas que han sido ampliamente
desarrolladas y que difieren únicamente en detalles, estas son conocidas por
distintos nombres comerciales,
tales como la Pelton, Cascada,
etc. Esencialmente este tipo
consiste de una rueda montada
sobre una flecha que transmite
la potencia recibida de uno o
varios chiflones de agua que
entra en dirección tangencial y que acciona una serie de aspas elipsoidales de
doble cazoleta fijas en la periferia de la misma.
La forma más sencilla de un motor de este tipo sería una rueda provista de aspas
planas y radiales tal como la considerada al estudiar el caso de la corriente que
choca contra una serie de aspas planas y radiales de una rueda que gira; pero ya
sabemos que esta forma solo da una eficiencia de un 50% como máximo, por lo
cual en la práctica tendrán que emplearse invariablemente ruedas provistas de
aspas curvas.
La figura anterior muestra una forma defectuosa de aspa curva, puesto que el
agua después de golpear el
labio exterior, es obligada a
cambiar bruscamente de
dirección, produciéndose el
choque y la pérdida de
energía correspondiente, es
defectuosa además, porque la
corriente de agua después de
dejar el aspa golpea la parte
posterior del aspa siguiente,
produciéndose por este motivo una contrapresión con su pérdida de energía
relativa.
Esta razón ha hecho que las aspas
o cangilones sean construidos tal
como se ve en la siguiente figura,
para ser empleados en ruedas
Pelton, que representa la mejor
forma de este tipo de motores.
Las aspas curvas o cangilones,
mostrados en la figura anterior
están formados por una doble taza o
cazoleta de forma elipsoidal, con un
partidor central proyectado para dividir y
desviar la corriente lateralmente,
obligándola al mismo tiempo a cambiar de
dirección en sentido opuesto a la
dirección del movimiento. Las aspas o
cangilones están ligados a la rueda por
medio de las dos orejas que tienen y se
fijan a la misma mediante pernos, como
se ve en la siguiente figura, lo cual permite que fácil y rápidamente sean quitados
y remplazados los cangilones cuando por motivo de desgaste o ruptura esto se
haga necesario.
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:
es la energía específica convertida.
y es la velocidad tangencial de la cuchara en los puntos donde el
agua llega y sale de la misma respectivamente.
y 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.
Como la velocidad tangencial de rotación de la rueda Pelton es la misma en todos
los puntos del diámetro pelton (recuérdese la fórmula de la velocidad angular
) las velocidades y son iguales. Entonces la fórmula de Euler se
puede simplificar: