Relatório 9 - Turbina Pelton

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Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - Unidade Coração Eucarístico
Instituto Politécnico da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Engenharia Mecânica
Turbina Pelton
Discente: Cristian Soares Lapertosa
Izabele Oliveira dos Santos
Lucas Kraisfeld Benevides de Lima
Pedro Henrique Galindo Albergaria Santos
Professor: Leandro Pires Gonçalves
Disciplina: Laboratório de Fluidomecânicos
Turma: 0762.1.02
Departamento de Engenharia Mecânica/Mecatrônica
Belo Horizonte, 22 de outubro de 2021
Aula 3: curvas características de uma turbina Pelton
Análise dos Resultados:
Na tabela 1 foi dado os valores da abertura do distribuidor, onde se definiu que abrindo o distribuidor é verificado a vazão fornecida. Com a variação da força no eixo, unidade em Newtons (N); foram dados os valores da rotação, unidade em rpm; e assim foi possível calcular a potência no eixo pela seguinte equação:
onde é a potência no eixo, em , é a força no eixo, em Newtons; e é a rotação em rpm.
Com os valores dos manômetros disponíveis, em bar, foi possível calcular a queda liquida pela seguinte equação:
onde é queda liquida, em metros e é o valor do manômetro, em bar.
Em seguida foram disponibilizados os valores da vazão aduzida em m3/min. Foi preciso então converter esses valores para m3/s e assim foi possível calcular a potencia do jato pela seguinte equação:
onde é a potência do jato, em , é a vazão aduzida em m3/s e é a queda liquida em metros. Mais tarde, foi possível calcular o rendimento total pela seguinte expressão:
onde é o rendimento total dado em porcentagem (%), é a potência no eixo, em e é a potência do jato, em . Repetimos o processo para cinco aberturas diferentes do distribuidor.
Através dos valores obtidos, traçamos os gráficos da eficiência em função da rotação, da potência efetiva em função da rotação e do rendimento total em função da vazão.
Tabela 1 - Dados obtidos a partir do experimento.
A partir de todos os dados calculados e obtidos, teve-se condições em plotar os gráficos. O gráfico 1 retrata a eficiência em função da rotação. A eficiência foi dada em porcentagem (%) e a rotação em rpm. Analisando esse gráfico, pode-se observar que para o procedimento 3 (abertura de 3%) a turbina obteve o melhor rendimento. Essa eficiência foi alcançada quando a rotação estava em aproximadamente 1050 rpm. Já a eficiência dos outros procedimentos, foram menores, mas para esses procedimentos, a maior eficiência foi alcançada quando a rotação estava em aproximadamente 1050 rpm, a mesma rotação do procedimento 3.
Gráfico 1 - Curva obtida da eficiência em função da rotação.
Já o gráfico 2 retrata a potência efetiva em função da rotação. A potência efetiva foi dada em e a rotação em rpm. Analisando esse gráfico, pode-se observar a maior potência efetiva foi do procedimento 3 de aproximadamente 19 na rotação de aproximadamente 1050 rpm. Ambos os gráficos para as diferentes rotações têm uma característica comum: todos eles formam uma parábola com concavidade voltada para baixo.
Gráfico 2 - Curva obtida da potência efetiva em função da rotação.
A tabela 2 já é dado o valor fico da rpm (n = 950 rpm), onde teve-se que calcular a potência no eixo, queda líquida, a potencia do jato e o rendimento total. Todos esses cálculos foram utilizados as expressões listadas acima com suas respectivas unidades.
Tabela 2 - Dados obtidos a partir do experimento.
O gráfico 3 retrata o rendimento total em função da vazão e a potência efetiva em função da vazão na rotação de 950 rpm. O rendimento total foi dado em porcentagem (%) a potência efetiva foi dada em e a vazão em m3/segundo.
Gráfico 3 - Curva obtida do rendimento total e da potência efetiva em função da vazão.
Com a pratica realizada, podemos considerar o teste válido e com isso podemos concluir que mantendo a altura de queda e abertura da válvula constante o rendimento não se manteve constante com a variação da rotação, isso foi verificado no com os valores da tabela 1. 
Mantendo a altura de queda e a rotação constante pode ser observada certa uniformidade no rendimento, porém essa uniformidade é em uma estreita faixa de vazão e de rendimento efetivo. 
O gráfico a seguir mostra as curvas de rendimento para diferentes rotações.
Gráfico 4 - Curva de Rendimento
De acordo com a análise feita nos dois testes certificamos que a turbina é ideal para trabalhar em usinas de base.
nFNefMHQ'QN
j
η
t
rpmNkgf m/sBarmm³/minm³/skgf m/s%
12,1519,710,1600,0026727,2072,48
11,7018,980,1600,0026727,2069,80
12,0019,470,1400,0023323,8081,81
10,4016,880,1300,0021722,1076,36
8,9614,540,1100,0018318,7077,75
8,2513,390,1050,0017517,8574,99
7,0011,360,0900,0015015,3074,24
6,4010,380,0700,0011711,9087,27
5,008,110,0600,0010010,2079,54
3,655,920,0450,000757,6577,42
1,702,760,0300,000505,1054,09
Vazão aduzida
Potência do 
jato
Rendimento 
total
%
-950110,2
AberturaRotação
Força no 
eixo
Potência no 
eixo
Manômetro
Queda 
Líquida
nFNefMHQ'QN
j
η
t
rpmNkgf m/sBarmm³/minm³/skgf m/s%
17950,561,726,31
17101,504,3816,11
16502,547,1626,32
16003,449,4034,56
15005,3013,5849,92
14356,1215,0055,15
12308,6518,1766,81
90012,0018,4567,82
81513,2018,3767,55
74013,8017,4464,13
33015,908,9632,95
18200,200,623,05
16802,005,7428,13
15503,8010,0649,31
13006,4014,2169,66
11308,0015,4475,69
10009,0015,3775,35
86510,0014,7772,42
45012,409,5346,72
33012,807,2135,37
21013,104,7023,03
11113,302,5212,36
17400,351,049,41
16151,363,7533,95
14252,806,8161,67
13003,638,0672,94
11104,718,9380,81
8555,938,6678,37
6356,727,2965,96
5207,106,3157,07
4757,155,8052,50
3307,304,1137,24
2107,902,8325,64
Vazão aduzida
Potência do 
jato
Rendimento 
total
%
1110,20,160,0026727,20
AberturaRotação
Força no 
eixo
Potência no 
eixo
Manômetro
Queda 
Líquida
11,05
2110,20,120,0020020,40
3110,20,0650,00108