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EXPERIMENTAL STUDY OF THE PERFORMANCE OF A PELTON TURBINE OF A MICRO POWER PLANT FOR DIFFERENT OPERATING CONDITIONS

En este trabajo, se ha llevado a cabo la puesta en marcha de una micro central hidráulica de 10 kW de potencia, con la finalidad de realizar un trabajo experimental para analizar el efecto de la variación de las condiciones de operación en el rendimiento de una turbina Pelton.

Si bien, se ha realizado caracterización de la turbina Pelton utilizando distintos diámetros de inyector, caudales, con distintas potencias de frenado del eje, no se ha caracterizado para distintas alturas de presión sino solo las variaciones de estas por efecto de la variación de caudal y diámetros de inyector, considerando potencia generada en el eje la turbina de 70 (W) (Rafae Alomar et al., 2022a) En este trabajo, se realiza una caracterización experimental de una turbina considerando distintas aperturas del inyector d, alturas presión H y caudal Q. Además, se aplican distintos consumos eléctricos Pelect conectados al generador para obtener el rendimiento de la turbina Pelton.

Los resultados experimentales muestran que el aumento de la apertura del inyector conduce a una reducción de la potencia de entrada debido a la disminución de la altura de presión (H) (Anagnostopoulos et al., 2012). Existe un rendimiento óptimo de la turbina influenciado por los consumos eléctricos aplicado al generador eléctrico, dado el aumento del torque y presión para suministrar la potencia necesaria. Se observa, además, que al considerar la velocidad del eje de la turbina-generador constante para cada ensayo, se obtiene que el torque y potencia en el eje van en aumento, tanto al aumentar el consumo eléctrico aplicado al generador eléctrico como al aumentar la velocidad de giro del eje. Por otra parte, se observa un aumento del rendimiento al aumentar la velocidad de giro y disminución del consumo eléctrico aplicado al generador eléctrico. El mejor rendimiento hidráulico de la turbina fue de un 71% y se logra para condiciones de velocidad de giro del eje de 630 rpm, aplicando un consumo eléctrico de 3 kW al generador eléctrico.

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EXPERIMENTAL STUDY OF THE PERFORMANCE OF A PELTON TURBINE OF A MICRO POWER PLANT FOR DIFFERENT OPERATING CONDITIONS

  • DOI: 10.22533/at.ed.3173132325045

  • Palavras-chave: Turbina, Pelton, Microcentral, hidroeléctrica, torque, potencia, rendimiento.

  • Keywords: Turbine, Pelton, micro-power plant, hydroelectric, torque, power, performance.

  • Abstract:

    In this work, the commissioning of a 10 kW power micro-hydraulic plant has been carried out, with the purpose of carrying out an experimental work to analyze the effect of the variation of the operating conditions on the performance of a Pelton Turbine. Although the characterization of the Pelton turbine has been carried out using different injector diameters, water flow rates, with different braking powers of the shaft, it has not been characterized for different pressure heights, but only the variations of these due to the effect of the flow rate variation and injector diameters, considering power generated in the turbine shaft of 70 (W) (Rafae Alomar et al., 2022a). In this work, an experimental characterization of a turbine is carried out considering different injector openings d, pressure heights H and water flow rate Q. In addition, different electrical consumptions are applied P elect connected to the generator to obtain the performance of the Pelton turbine. The experimental results show that the increase in the injector opening leads to a reduction in the input power due to the decrease in the pressure head (H) (Anagnostopoulos et al., 2012). There is an optimal performance of the turbine influenced by the electrical consumption applied to the electrical generator, given the increase in torque and pressure to supply the necessary power. It is also observed that when considering the speed of the constant turbine-generator shaft for each test, it is obtained that the torque and power in the shaft are increasing, both by increasing the electrical consumption applied to the electrical generator and by increasing the shaft rotation speed. On the other hand, an increase in performance is observed when the rotation speed increases and the electrical consumption applied to the electrical generator decreases. The best hydraulic performance of the turbine was 71% and it is achieved for conditions with a shaft rotation speed of 630 rpm, applying an electrical consumption of 3 kW to the electrical generator.

  • Raúl Delgado Currín
  • Williams Calderón Muñoz
  • Juan Carlos Elicer Cortés
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