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ING. EVELYN G. TAMAYO ARAOZ

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

Departamento acadmico de ciencias de ingeniera

TEMA 3: MEDICION DE POTENCIA

La importancia de un equipo se da por la capacidad de trabajo en la unidad de tiempo

que pueda entregar.

La potencia desarrollada por la maquina no es la misma que se le da debido a las

prdidas que suscitan durante su funcionamiento, sin embargo existe, una potencia

entregada al pistn por la sustancia de trabajo que es determinado mediante los

llamados indicadores; conocindose esta potencia como potencia indicada, para cuya

determinacin se pueden usar:

a) Indicadores tipo pistn

b) Indicadores de diafragma equilibrado

c) Indicadores pticos

d) Indicadores electrnicos

Los indicadores de tipo pistn se utilizan en mquinas alternativas de baja velocidad,

tales como: turbinas a vapor, bombas, compresores y motores de combustin interna.

Los indicadores de diafragma se usan para mquinas alternativas de alta velocidad.

Los indicadores pticos han sido diseados para 2000 rpm o ms; de tal manera que

los efectos de inercia pueden ser considerados despreciables.

Los indicadores electrnicos son tiles par a un rango ms amplio de velocidades,

estando libre de los efectos de inercia.

Para un ptimo empleo de los indicadores debemos tener en cuenta lo siguiente:

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1. El volumen de los pasajes entre el cilindro y la cara inferior del elemento

sensible debe manten erse reducido.

2. La conexin del cilindro al indicador debe ser pequeo.

3. El indicador debe producir un rea que sea posible determinarse con una

precisin aceptable.

4. En el indicador se debe tener prefijado el ngulo de fase ; tomando en

consideracin que cuan do el pistn esta en un punto muerto el indicador debe

encontrarse en un extremo de su carga.

5. El elemento sensible del indicador debe ser calibrado a las condiciones de su

uso normal.

6. De emplearse un dispositivo reductor, este debe ser calibrado para su ra ngo de

reduccin.

7. Para el sistema de reduccin debe emplearse cuerdas especiales (pequeo

estiramiento).

8. El papel donde se traza el diagrama debe estar asegurado con suficiente

presin en el tambor.

9. En los motores de combustin interna, en particular, se p resentan variaciones

de ciclo a ciclo. De all la necesidad de tomar un nmero suficiente de diagrama

para obtener un promedio.

10. Debe tratar de evitarse la superposicin de dos o ms diagramas, por que

confunde la toma de rea con el planmetro .

11. El trazador de los diagramas debe mantenerse afilado.

Para medir potencia al freno se usan:

a) Dinammetros mecnicos a friccin

b) Dinammetros hidrulicos

c) Dinammetros elctricos

d) Dinammetros de aire

e) Dinammetros de transmisin

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RANGO DE APLICACIN DE LOS DINAMOMETROS

DINAMOMETROS RPM (mximo) Potencia

mxima (CV)

Error probable

(%)

MECANICOS A FRICCION

a) De zapatas 2 000 10 1 5

b) De cinta 1 000 5 1

c) De abrazaderas de

maderas sobre cintas

1 000 200 0.5 1

DE RESISTENCIA FLUIDA

a) Froude 10 000 25 000 0.2 0.5

b) Westinghouse

(tipo turbina)

4 000 5 000 0.1 0.2

c) Alden 1 000 5 000 0.5 1

d) webb 3 000 200 1

e) De hlices 2 000 200 1 5

ELECTRICOS

a) De corriente continua 6 000 300 0.2 0.5

b) Generador elctrico de

transmisin

750 4 000 30 000 0.1 0.2

DE TRANSMISION

a) Webber 1 000 25 2

b) De torsin 1 000 3 000 50 000 1 5

c) Kenerson 1 500 100 2

1. DINAMOMETROS MECANICOS A FRICCIN

Objetivo . Mediante un Freno de cinta (Prony) averiguar la potencia al eje que entrega

la turbina Pelton para diferentes cargas.

La potencia entregada por la turbina es absorbida por la friccin existente entre la faja

y la volante. El efecto de friccin se controla por medio del cargado de pesas,

aumentando sta conforme se aumenta el car gado.

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Si deseamos medir poten cias relativamente altas, debe mos echar agua en la volante

con la finalidad de producir enfriamiento de sta, con la consiguiente evaporacin del

lquido.

El freno Prony presenta grandes dificultades para la disipacin del calor y para

mantener constante el par resistente, por ello su uso se limita para le medicin de

bajas potencias.

Veamo s la representacin esquemtica:

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F: fuerza registrada en la balanza

W: carga

f: fuerza de friccin

R: radio de la volante

Sabemos que la potencia al freno (al eje) P B es:

PB = f.R.

PB = (F W).R.

Donde: f = F W

Turbina Pelton

Esta turbina hidrulica es una turbomquina donde la presin del agua no vara

(presin atmosfrica) . Esta turbina es de admisin parcial dado que todas las paletas

no estn constantemente en contacto con el agua.

Por lo general, la turbina Pelton es recomendable para relativos grandes saltos y bajos

caudales.

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2. DINAMOMETRO HIDRAULICO

Objetivo. Medicin de la potencia al freno, con el dinammetro hidrulico Froude , en

la turbina a gas para diferentes cargas.

En el dinammetro hidrulico el cambio de cantidad de movimiento del agua sustituye

a la friccin entre slidos.

Se componen de un rotor consistente en dos platos y de una envuelta o estator; en el

freno, el rotor est provisto de cavidades con perfil de toberas, que le imprimen al

agua un aumento de velocidad siendo el cambio de cantidad de movimiento, el que

permite r ealizar el efecto contrario al giro del eje del motor. Las variaciones de carga

se obtienen variando la separacin entre los platos del rotor.

Durante su funcionamiento el agua llena las cavidades del freno y es lanzado al

exterior, pasando previamente po r el conjunto de toberas del rotor, realizando la

accin de frenado.

La resistencia que el agua opone a la rotacin del rotor reaccio na sobre el estator

produciendo un par igual al par motor, este par se mide por medio de una balanza

aplicada en la extremidad del brazo que lleva el estator.

Dado que tenemos una circulacin continua de fluido, en el dinammetro se le utiliza

para potencia mucho mayores que los dinammetros de friccin mecnica. La potencia

que absorbe el dinammetro Froude varia apro ximadamente con el cubo de la

velocidad angular; est limitado por la resistencia mecnica de la instalacin; por la

cantidad de agua que puede circular.

Turbina a gas

Estas turbinas se dividen en turbinas de combustin a volumen constante y a presin

constante , la primera posee vlvulas de aspiracin y de escape en la cmara de

combustin.

La turbina a volumen constante tiene tericamente la ventaja de permitir, a igualdad

de temperatura en el rotor, una temperatura mxima del ciclo en la cmara de

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combustin mucho ms alta que en la turbina de combustin continua (presin

constante) y por tanto un rendimiento trmico ideal ms alto.

En la prctica , sin embargo, el sistema presenta muchos inconvenientes mecnicos

debido a la presencia de las vlvulas , as como inconvenientes aerodinmicos debido a

las variaciones de flujo de gas a travs de los chorros dirigidos sobre las paletas del

rotor. Las turbinas a gas se caracterizan por trabajar a altas temperaturas y tener

bajas eficien cias, se usa en plant as trmicas.

rganos principales de la turbina a gas

a) Compresor

b) Cmara de combustin

c) Sistema de alimentacin del combustible

d) La turbina

e) Intercambiador de calor (calentamiento del aire dirigido a la cmara por los

gases de escape)

f) Motor de arranque y ence ndedor (buja)

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En el caso de una turbina a gas a presin constante, trabaja siguiendo el ciclo Brayton :

el aire entra al compresor, es comprimido adiabticamente de 1 a 2, la combustin

tiene lugar de 2 a 3 a presin constante, donde hay una entrega de calor por parte del

combustible, de 3 a 4 se produce la expansin adiabtica en los conductos de la

turbi na, a partir del punto 4 los gases se descargarn al exterior.

3. DINAMOMETRO ELECTRICO

Objetivo. Medir la potencia al freno con el dinammetro elctrico en la Bomba turbina,

para diferentes etapas.

El dinammetro elctrico de campo basculante o de cuna, consiste esencialmente en

una maquinas corriente continua en derivacin que puede funcionar indiferentemente

como motor o como generador.

Como el dinammetro hidrulico, el dinammetro de campo basculante est montado

sobre cojinetes de bolilla, de modo que la rotacin del estator, que contiene el campo,

solo est limitado por el brazo basculante. La fuerza que fue aplicada al extremo del

brazo basculante equilibra el estator, se mide por medio de una balanza (o pesas). El

dinammetro de campo bascul ante en rigor no es un dinammetro de absorcin . La

parte principal de la potencia de entrada es convertida en energa elctrica, la que

puede disiparse en un banco de resistencias (por ejemplo focos incandescentes ).

Para generar energa elctrica hay que cortar lneas de fuerza. Esto tiende a hacer

girar el estator, adems todos los rozamiento, tales como los de venteo y de friccin

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en los cojinetes tiene a producir el mismo efecto. As la fuerza equilibrante es una

funcin de la potencia de salida del ge nerador ms las prdidas, suma que es igual a la

potencia de entrada.

El dinammetro de campo ofrece la ventaja sobre los dems tipos de dinammetros de

poder funcionar como motor, se utiliza, por lo tanto, para determinar la potencia de

entrada absorbida por ventiladores, bombas, compresores, etc.

Adems, es conveniente para el ensayo d e motores de combustin interna, porque se

le puede aprovechar para el arranque del motor y para determinar la potencia

entregada por el motor de corriente continua.

PB = F.L. =

F: carga

L: brazo

: velocidad angular

V: voltaje

I: amperaje

: eficiencia del generador