CÁLCULOS Y RESULTADOS

Los datos obtenidos de laboratorio son:

Turbina 1500 RPM = 20°Pto. P1 (psi) P2 (psi) h (mmHg) V (volt.) I (amp.)

0 0,5 9 30 150 1,21 0,5 10 40 153 2,22 0,5 12 40 147 2,53 0,5 13 55 149 3,74 0,5 16 80 160 4,55 0,5 17 75 156 5,66 0,5 19 78 159 6,87 0,5 20 79 156 7,7

Turbina 1500 RPM = 30°Pto. P1 (psi) P2 (psi) h (mmHg) V (volt.) I (amp.)

0 0,5 8 60 151 0,81 0,5 9 60 144 1,12 0,5 11 65 148 2,43 0,5 11 65 130 3,14 0,5 13,5 78 139 4,45 0,5 15 80 145 5,56 0,5 18 85 161 7,17 0,5 19 80 151 7,7

En el circuito del ensayo de bomba –turbina:

Aplicando la Ecuación de continuidad de Bernoulli:

1) Para el caso de la Turbina:

P IIγ

+V II2

2 g+Z II=

PIγ

+V I2

2g+Z I+HT

Luego: de esta ecuación se puede deducir la altura de la turbina para el cual, tiene un respectivo caudal, una potencia hidráulica, potencia eléctrica y la eficiencia comparativa entre estas dos potencias.

Para calcular el caudal se requiere de la siguiente fórmula:

Q=0.0021728∗√h

h→mmHgQ→m3/ s

Finalmente la potencia hidráulica se calcula de la siguiente manera:

PH=γ∗Q∗HT

La potencia eléctrica:

PE=V∗I

V →Voltios I →Amperios

Y la eficiencia de la turbina estará dada por:

nT=PEPH

Entonces para cada uno de los puntos se calcula cada ítem a fin de poder obtener una tabla comparativa que nos permita hacer los gráficos correspondientes cuando se comporta como una turbina.

2) Para el caso de la Bomba:

P IIγ

+V II2

2 g+Z II+HB=

P Iγ

+V I2

2 g+Z I

Luego: de esta ecuación se puede deducir la altura de la Bomba para el cual, tiene un respectivo caudal, una potencia hidráulica, potencia eléctrica y la eficiencia comparativa entre estas dos potencias.

Para calcular el caudal se requiere de la siguiente fórmula:

Q=0.0021728∗√h

h→mmHgQ→m3/ s

Finalmente la potencia hidráulica se calcula de la siguiente manera:

PH=γ∗Q∗HB

La potencia eléctrica:

PE=V∗I

V →Voltios I →Amperios

Y la eficiencia de la Bomba estará dada por:

nB=PHPE

Entonces para cada uno de los puntos se calcula cada ítem a fin de poder obtener una tabla comparativa que nos permita hacer los gráficos correspondientes cuando se comporta como una Bomba.

De laboratorio se tiene:

ZII-ZI=0.152m

Tabla de resultados:

Turbina 1500 RPM = 20°Pot. Elect. (w) Q (m3/s) HT (mH2O) Pot. Hidrául. (w) T (%)

180 0,01190 6,128 715,44 0,252336,6 0,01374 6,831 920,90 0,366367,5 0,01374 8,237 1110,46 0,331551,3 0,01611 8,940 1413,27 0,390720 0,01943 11,050 2106,59 0,342

873,6 0,01882 11,753 2169,48 0,4031081,2 0,01919 13,159 2477,15 0,4361201,2 0,01931 13,862 2626,18 0,457

Turbina 1500 RPM = 30°Pot. Elect. (w) Q (m3/s) HT (mH2O) Pot. Hidrául. (w) T (%)

120,8 0,01683 5,425 895,71 0,135158,4 0,01683 6,128 1011,79 0,157355,2 0,01752 7,534 1294,75 0,274403 0,01752 7,534 1294,75 0,311

611,6 0,01919 9,292 1749,21 0,350797,5 0,01943 10,347 1972,55 0,404

1143,1 0,02003 12,456 2447,75 0,4671162,7 0,01943 13,159 2508,71 0,463

0.01000 0.01200 0.01400 0.01600 0.01800 0.020004.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

H vs. Q Turbina (a=20)

Q (m3/s)

H (m

H2O

)

0.01000 0.01200 0.01400 0.01600 0.01800 0.020000.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

nT vs. Q Turbina (a=20)

Q (m3/s)

n

0.01000 0.01200 0.01400 0.01600 0.01800 0.020000.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

P. Hidráulica vs. Q Turbina (a=20)

Q (m3/s)

P. H

idrá

ulica

(w)

0.01600 0.01700 0.01800 0.01900 0.02000 0.021004.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

H vs. Q Turbina (a=30)

Q (m3/s)

H (m

H2O

)

0.01600 0.01700 0.01800 0.01900 0.02000 0.021000.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

n vs. Q Turbina (a=30)

Q (m3/s)

n

0.01600 0.01700 0.01800 0.01900 0.02000 0.021000.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

P. Hidráulica vs. Q Turbina (a=30)

Q (m3/s)

P. H

idrá

ulica

(w)

CONCLUSIONES

- Al variar el ángulo de los alabes en la turbina la altura útil aumenta ligeramente debido al incremento del caudal (fricción fluida).

- Para que la turbina comience a generar, el flujo debe exceder un valor mínimo (caudal de vacío). La potencia nominal entregada como turbina aumenta progresivamente aun por encima de la altura nominal.

- Como Turbina la eficiencia se incrementa, con el aumento del flujo, a partir de cero y caudal nulo hasta llegar a un punto máximo o pico (punto nominal de funcionamiento de la máquina). A partir de ese punto decrece a medida que se sigue aumentando el flujo.

- La bomba turbina necesita de un altura neta mayor cuando trabaja como bomba a fin

de que la turbina pueda operar en el Punto de Mayor eficiencia.

- La bomba turbina es de menor costo que una turbina convencional, lo que nos podría

dar una mayor utilidad en el aspecto industrial.

- Como bomba la eficiencia se incrementa, con el aumento del flujo, a partir de cero y

caudal nulo hasta llegar a un punto máximo o pico (punto nominal de funcionamiento

de la máquina). A partir de ese punto decrece a medida que se sigue aumentando el

flujo.