Estudio De La Eficiencia De Una Turbina Pelton Variando Parámetros En El Inyector

Rangel Jacome, Luis Ángel; Algarin Pacheco, Laura Vanesa

dc.contributor.author	Algarin Pacheco, Laura Vanesa
dc.contributor.author	Rangel Jacome, Luis Ángel
dc.date.accessioned	2026-07-14T20:53:23Z
dc.date.available	2026-07-14T20:53:23Z
dc.date.issued	2025
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11619/4212
dc.description.abstract	This document analyzes and improves the efficiency of a Pelton turbine located at the test bench in the laboratory of the Universidad Autónoma del Caribe. The study focuses on the variables associated with the injector, mainly the nozzle diameter and the inlet and outlet angles of the jet impacting the buckets, with the aim of ensuring that the turbine reaches the angular velocity (RPM) required to properly operate the Prony brake. This device is used to apply a controlled mechanical load and measure the power developed by the turbine. Based on the above, the power and efficiency of the system are evaluated under different injector openings. Experimental tests were carried out using 6 mm and 12 mm nozzles, both with and without the brake. The results indicate that the performance of the Pelton turbine depends directly on the nozzle diameter, pressure, and flow rate. Variations in the injector diameter significantly modify the flow behavior, affecting the jet velocity, the available hydraulic power, and consequently, the mechanical efficiency of the system. It was determined that increasing the nozzle diameter leads to an increase in flow rate and hydraulic power; however, the latter tends to stabilize beyond a certain opening, generating losses of useful energy that should be transmitted to the rotor. Specifically, with the 6 mm nozzle, flow restriction losses occur during the tests with the brake, negatively affecting efficiency; unlike the test without the brake, in which the efficiency remains stable. In general, smaller-diameter injectors show better results in terms of flow rate, pressure, and jet velocity, achieving higher hydraulic and mechanical efficiency values. This behavior is reinforced by the specific speed, which is directly related to efficiency and reflects a better use of the energy transmitted from the jet to the runner.	es
dc.description.sponsorship	En este documento se busca analizar y mejorar la eficiencia de una turbina Pelton ubicada en el banco de pruebas del laboratorio de la Universidad Autónoma del Caribe. El estudio se centra en las variables del inyector, principalmente en las boquillas y en los ángulos de entrada y salida del chorro que impacta los álabes. Estas variables se ajustan con el propósito de que la turbina alcance un régimen de velocidad angular adecuado, expresado en revoluciones por minuto, que permita el correcto funcionamiento del freno Prony. Este dispositivo se utiliza para aplicar una carga mecánica controlada y medir la potencia desarrollada por la turbina durante las pruebas experimentales. De acuerdo con lo anterior, se evalúa la potencia y eficiencia del sistema bajo diferentes aperturas del inyector, en este contexto, se realizaron ensayos experimentales utilizando boquillas de 6 mm y 12 mm, tanto con freno como sin freno. Los resultados obtenidos permiten establecer con precisión que el rendimiento de la turbina Pelton depende directamente del diámetro de la boquilla, la presión y el caudal. Al incrementar el diámetro del inyector de 3,8 mm (posición 1) a 6,0 mm (posición 5), el área de paso aumentó de 11,34 mm² a 28,27 mm², representando un incremento del 149,3%. Este cambio geométrico produjo un aumento del caudal de 7,35 L/min a 14,1 L/min (+91,8%) y elevó la potencia hidráulica disponible de 33,77 W a 43,74 W (+29,5%). En consecuencia, la eficiencia mecánica del conjunto pasó de 0,619 a 0,975, es decir, un incremento absoluto de 35,6 puntos porcentuales. La velocidad de chorro experimental c₁ varió entre 7,234 m/s y 8,550 m/s, mientras que la velocidad periférica teórica u_teo disminuyó de 10,567 m/s a 8,682 m/s al reducirse la presión de 40 PSI a 27 PSI conforme se abría el inyector. Las RPM del rodete alcanzaron su valor máximo de 1 279 en la posición 3 (d = 5,73 mm), reduciéndose a 950 RPM en la posición 5 (d = 6,0 mm), lo que refleja el efecto de la carga hidráulica sobre la velocidad angular. La velocidad específica Ns se mantuvo constante en 40,87 en el plano teórico, confirmando la similitud hidráulica del equipo, aunque los valores experimentales Ns_exp oscilaron entre 71,19 y 128,59, evidenciando la sensibilidad del parámetro a las condiciones reales de operación.	es
dc.language.iso	es	es
dc.publisher	Universidad Autónoma del Caribe	es
dc.subject	Turbina Pelton, eficiencia, potencia, álabes, inyectores.	es
dc.title	Estudio De La Eficiencia De Una Turbina Pelton Variando Parámetros En El Inyector	es
dc.type	Thesis	es