AS FORÇAS SOBRE SUPERFÍCIES E ENSAIO DE UMA TURBINA PELTON E IMPACTOS DE JATO

UNIVERSIDADE CATÓLICA DOM BOSCO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS MECÂNICA,

MECATRÔNICA, ELÉTRICA E DA COMPUTAÇÃO

LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS FLUÍDOS

EXPERIMENTO 7: FORÇAS SOBRE SUPERFÍCIES E ENSAIO DE UMA TURBINA PELTON E IMPACTOS DE JATO.

Acadêmicos:

Fernando Ferreira                                                RA: 147044

Gabriela Nagai                                                RA: 162543

Gustavo Prado Rodrigues                                        RA: 161253

João Pedro Garcia Alves Dutra                                RA: 152191

Lucas Nogueira Martins                                         RA: 147373

                Matheus Gallego                                                RA: 152753

Turma: A sub B - Matutino

Professor: Fabiano Pagliosa Branco

CAMPO GRANDE, NOVEMBRO 2017

Sumário

1.        Objetivo        3

2.        Materiais e Procedimento        3

3.        Resultados e Discussão        5

4.        Conclusão        20

5.        Referencias Bibliográficas        21

1. Objetivo

        Avaliar o desempenho de uma turbina de Pelton por meio da retirada de dados como força, pressão e velocidade através da variação de vazão que movimenta as pás da turbina. Determinar a força de impacto exercida por um jato de água sobre uma estrutura e obter o coeficiente adimensional da superfície.

1. Materiais e Procedimento

   Os materiais utilizados no procedimento foram:

• Turbina de Pelton
• Tubo de Venturi
• Inversor de frequência
• Tacômetro
• Manômetro
• Balança
• Bancada de Impactos de Jatos
• Água (Fluído experimental)
• Placas de metal com massas de 100g até 700g

        Através desses materiais foi possível retirar dados que influenciam no desempenho da turbina, essa análise segue o seguinte procedimento:

1. Admitir a frequência de motor responsável por fazer a representação da caixa d’agua em 35Hz, e aumentando em 7Hz à cada oito medidas de velocidade e forca.
2. Fazer a medição do preção de entrada da turbina por meio do manômetro (medição feita à cada mudança de frequência).
3. Medir para oito diferentes forcas e velocidades de rotação através de um tacômetro e um braço ligado perpendicularmente ao eixo de rotação da turbina.

        De maneira mais detalhada nos posicionamos o tacômetro ao eixo da turbina e fizemos a medida de velocidade de rotação, o braço conectado ao mesmo eixo ficou responsável por transmitir a força de atrito entre o eixo e o braço em força de torção, pressionando a balança.

        A mudança de rotação foi feita a partir do atrito entre o braço e o eixo da turbina juntamente com o tacômetro. A primeira medição foi feita sem atrito entre o braço e o eixo, resultando assim em uma velocidade de giro máxima, as decorrentes medidas foram feitas diminuindo a velocidade de giro em 200hpm até que o eixo parasse de girar, essa diminuição foi feita por meio do aumento de atrito entre o braço e o eixo da turbina.

        Com o aumento de atrito entre o eixo e o braço, foi possível fazer também oito medidas de forca através de uma balança em que a extremidade do braço estava apoiada, tais medidas foram feitas uma para cada velocidade até que o eixo parasse, e assim temos a forca máxima do eixo da turbina.

        No impacto de jato, após ligar a bomba da bancada, ajustou-se a frequência do inversor até o jato deixar o braço da bancada em equilíbrio no plano horizontal. Em seguida, colocou-se a placa metálica como peso (G) no braço da bancada, conforme mostra a figura 1, com a massa inicial de 100 gramas e aumentou a vazão do jato, através do aumento da frequência do inversor, para que o braço ficasse em equilíbrio. Após ocorrer o equilíbrio, anotaram-se as pressões dos manômetros 01(antes da garganta do Venturi) e 02 (depois da garganta do Venturi).

Após coletados os dados, inicio-se um novo ciclo experimental alternando, a cada ciclo, a massa da placa a cada 100 gramas até a mesma chegar a 700 gramas, na qual, foi o limite de ajuste da frequência do inversor da bancada.

[pic 1]

Figura 1 - Esquema básico

[pic 2]

[pic 3]

1. Resultados e Discussão

        Para calcular a altura manométrica e a vazão utilizou-se os dados obtidos durante o experimento da turbina pelton, segue abaixo as tabelas com os dados:

Dados uteis	Valor
ρ água	1000 kg/m³
Peso especifico da agua ɣ	10000 N/m³
1 Psi	6897,76 Pa
Ø maior do tubo de Venturi	26,64 mm
Ø menor do tubo de Venturi	16,25 mm
Comprimento do braço	30 cm