Si te apasiona la mecánica de fluidos y quieres saber cómo calcular la velocidad específica de una turbina, ¡has llegado al lugar indicado! En este artículo te explicaremos de manera sencilla y detallada el proceso para determinar esta importante variable en el mundo de la ingeniería. Descubre cómo medir la eficiencia de una turbina y cómo utilizar la velocidad específica para optimizar su funcionamiento. ¡Sigue leyendo y conviértete en un experto en el fascinante mundo de las turbinas!
Las máquinas hidráulicas son máquinas que convierten la energía hidráulica (energía contenida en el agua) en energía mecánica (que luego se convierte en energía eléctrica) o la energía mecánica en energía hidráulica. Las máquinas hidráulicas que convierten la energía hidráulica en energía mecánica se denominan turbinas, mientras que las máquinas hidráulicas que convierten la energía mecánica en energía hidráulica se denominan bombas. En el artículo anterior, analizamos diferentes tipos de turbinas hidráulicas. La velocidad específica de la turbina es la velocidad de una turbina que es idéntica a la turbina real en forma, dimensiones geométricas, ángulos de las palas, apertura de la compuerta, etc., pero de tal magnitud que desarrolla potencia cuando funciona bajo el cabezal de la unidad. Analicemos más sobre la velocidad específica y la derivada de la velocidad específica.
Velocidad específica de la turbina
Como ya hemos comentado, la velocidad específica es la velocidad de una turbina idéntica a la turbina real en forma, dimensiones geométricas, ángulos de pala, apertura de compuerta, etc., pero de tal tamaño que desarrolla una potencia unitaria en funcionamiento. debajo del cabezal de la turbina la unidad. Se denota con el símbolo N. La velocidad específica se utiliza al comparar los diferentes tipos de turbinas porque cada tipo de turbina tiene una velocidad específica diferente.
Para los dispositivos MKS, se supone que la potencia del dispositivo es de un caballo de fuerza y la altura de entrega es de un metro.
En unidades SI, la potencia de la unidad se toma como un kilovatio y la cabeza como un metro.
Derivación de velocidad específica de la turbina
La eficiencia global (ηoh) de cualquier turbina está dada por:
Dónde
H = altura bajo la cual opera la turbina
Q = descarga a través de la turbina
P = potencia desarrollada o potencia del eje
De la ecuación (a) anterior
P ∝ Q × H (como ηoh y ρ son constantes)
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….. Ecuación (b)
Ahora vete
D = diámetro de la turbina real,
N = velocidad de la turbina real,
u = velocidad tangencial de la turbina,
norteS = Velocidad específica de la turbina
V = Velocidad absoluta del agua
La velocidad absoluta, la velocidad tangencial y la altura de la turbina están relacionadas
u ∝ V donde V ∝ √H
tu ∝ √H
Pero la velocidad tangencial u está dada por
De las dos ecuaciones anteriores tenemos
√H ∝DN
re ∝ √h / norte
La descarga a través de la turbina viene dada por Q = área × velocidad
Área ∝ An × P
Área ∝D2
Velocidad ∝ √H
Sustituyendo el valor de Q en la ecuación (b),
donde K = constante de proporcionalidad
si P = 1, H = 1, la velocidad N = Velocidad específica NS.
Sustituyendo estos valores en la ecuación anterior obtenemos
Si P en la ecuación (c) se da en caballos de fuerza métricos, la velocidad específica se obtiene en unidades MKS.
Sin embargo, si P se expresa en kilovatios, la velocidad específica se obtiene en unidades SI.
Importancia de la velocidad específica
La velocidad específica juega un papel importante a la hora de seleccionar el tipo de turbina. Además, el rendimiento de una turbina se puede predecir conociendo la velocidad específica de la misma. El tipo de turbina para diferentes velocidades específicas se muestra en la siguiente tabla:
| S.No | Velocidad específica (MKS) |
Velocidad específica (SI) |
Tipos de turbinas |
| 1 | 10 a 35 | 8,5 a 30 | Rueda Pelton de una sola boquilla |
| 2 | 35 a 60 | 30 a 51 | Rueda Pelton con dos o más boquillas |
| 3 | 60 a 300 | 51 a 225 | Turbina Francisco |
| 4 | 300 a 1000 | 225 a 860 | Kaplan o turbina de hélice |
Tarea de ejemplo para calcular la velocidad específica.
Planteamiento del problema: Una turbina desarrolla una potencia de 7225 kW a una altura de 25 metros y 135 rpm. Calcule la velocidad específica de la turbina e indique el tipo de turbina.
Respuesta:
Solución. Dado:
poder desarrollado,
P = 7225 kW de altura de entrega,
H = 25 m de velocidad,
N= 135 rpm Velocidad específica de la turbina (NS)
Usando la ecuación (c)
De la tabla anterior, para velocidades específicas (SI) entre 51 y 255, el tipo de turbina es la turbina Francis. La velocidad específica de 205,28 está en este rango y el tipo de turbina es Francis.
¿Le gustaría resolver un ejemplo usted mismo?
Se va a operar una turbina a una altura de 25 m a 200 rpm. La tasa de entrega es de 9 cumec (m).3/S). Si la eficiencia es del 90%:
1. Calcula la potencia de la turbina.
2. Calcular la velocidad específica de la turbina.
3. Determinar el tipo de turbina.
¿Le gustaría resolver el problema y dejarnos saber la respuesta en la sección de comentarios a continuación?
Turbina específica de velocidad y su derivación
Turbina específica de velocidad
Las máquinas hidráulicas se definen como aquellas máquinas que convierten la energía hidráulica (energía poseída por el agua) en energía mecánica (que luego se convierte en energía eléctrica) o energía mecánica en energía hidráulica. Las máquinas hidráulicas, que convierten la energía hidráulica en energía mecánica, se llaman turbinas, mientras que las máquinas hidráulicas que convierten la energía mecánica en energía hidráulica se llaman bombas. Vamos a discutir diferentes tipos de turbinas hidráulicas en este artículo.
Derivación de la turbina específica de velocidad
La eficiencia general (ηo) de cualquier turbina se da por la ecuación (a) donde:
H = Cabeza bajo la cual la turbina está trabajando
Q = Descarga a través de la turbina
P = Potencia desarrollada o potencia del eje
A partir de la ecuación anterior (a), obtenemos la ecuación (b) para calcular el trabajo realizado en cualquier turbina.
- ¿Cuál es la velocidad específica de la turbina?
- ¿Qué es la derivación de la turbina específica de velocidad?
- ¿Cuál es la importancia de la velocidad específica?
- ¿Cómo se calcula la velocidad específica?
- ¿Cuál es el tipo de turbina para diferentes velocidades específicas?
La velocidad específica es la velocidad de una turbina que es idéntica en forma, dimensiones geométricas, ángulos de las palas, apertura de la compuerta, etc., a la turbina real, pero de un tamaño tal que desarrollará una potencia unitaria cuando trabaje bajo una cabeza unitaria.
La derivación de la turbina específica de velocidad es el proceso mediante el cual se calcula la velocidad específica de una turbina.
La velocidad específica juega un papel importante en la selección del tipo de turbina. Además, el rendimiento de una turbina se puede predecir conociendo la velocidad específica de la turbina.
La velocidad específica se puede calcular utilizando la ecuación (c), donde:
P = Potencia desarrollada en kilovatios
H = Cabeza en metros
N = Velocidad en r.p.m.
El tipo de turbina para diferentes velocidades específicas se muestra en la siguiente tabla:
| N.º | Velocidad Específica (M.K.S) | Velocidad Específica (S.I) | Tipos de Turbina |
|---|---|---|---|
| 1 | 10 a 35 | 8.5 a 30 | Rueda Pelton con un solo chorro |
| 2 | 35 a 60 | 30 a 51 | Rueda Pelton con dos o más chorros |
| 3 | 60 a 300 | 51 a 225 | Turbina Francis |
| 4 | 300 a 1000 | 225 a 860 | Turbina Kaplan o de Hélice |
Para calcular la velocidad específica de una turbina y determinar su tipo, se pueden seguir los pasos de un ejemplo problemático. En este ejemplo:
Una turbina desarrolla una potencia de 7225 kW bajo una cabeza de 25 metros a 135 r.p.m. Calcular la velocidad específica y determinar el tipo de turbina.
Solución:
- Rellenamos los valores dados en la ecuación (c).
- Resolvemos la ecuación para obtener la velocidad específica.
- Consultamos la tabla para encontrar el tipo de turbina correspondiente a la velocidad específica.
Para obtener una respuesta y resolver otro problema similar, ¡deje su respuesta en la sección de comentarios!