turbinas hidráulicas

Las componentes de la resultante F de las fuerzas que actúan sobre el álabe, en las direcciones
(x, y), son la fuerza axial Fx (paralela al eje de giro) y la fuerza de par Fy (en un plano normal al eje de
giro):
Sobre el eje Ox se tiene la fuerza axial: Fx = t (p 1 - p2 )
en la que:
álabes).
t (paso), es la sección de entrada del agua entre dos álabes por unidad de altura del álabe
p1 y p2 son las presiones del fluido aguas arriba y aguas abajo del rodete, (entrada y salida de los
Si se considera que el fluido es perfecto e incompresible, el Teorema de Bernoulli proporciona:
p1 + ρ w1 2
2 = p2 + ρ w2 2
2 ; p1 + ρ w1x 2 + w2 1y
2
p1 - p2 = ρ ( w2 2x + w2y
2
2
valor que sustituido en Fx proporciona:
= p2 + ρ w2x 2 + w2 2y
2
- w1x 2 + w2 1y
2
) = w1x = w2x = ρ w2y 2 - w2 1y
2
= ρ Γ t w 2y + w 1y
2
Fx = ρ Γ
t (w 2y + w 1y ) = ρ Γ
t (w 2n + w 1n )
Sobre el eje Oy se obtiene la fuerza de par (radial); aplicando el Teorema de la Cantidad de Movimiento:
Fy = ρ Γ w1x(w 1y - w 2y ) = - ρ w1x Γ =
w1x = w2x
w1x = w 1x + w 2x
2
= - ρ w1x + w 2x
2
Γ = - ρ w1m + w 2m
2
La fuerza resultante F es perpendicular a la cuerda; la velocidad relativa media del agua
paso por los álabes es, Figs V.11.12:
F = ρ w m Γ , con: r
w m =
r
w 1 + r
w 2
2
Γ
r
w m a su
Si el paso t aumenta indefinidamente, la circulación Γ permanece constante y la diferencia de veloci-
dades (w2y - w1y) tiende a cero, pero los resultados subsisten, obteniéndose la formulación de Kutta-
Joukowski, en la que wm se reemplaza por la velocidad w∞, velocidad sin perturbar:
F = ρ w ∞ Γ
Para el caso de un fluido real, hay que tener en cuenta las pérdidas de energía experimentadas por el
fluido al atravesar la persiana de álabes; dicha persiana viene determinada, geométricamente, por:
a) La forma del perfil del álabe
b) El paso relativo
t
l
= Sección de entrada
Longitud de la cuerda
c) La inclinación θ que es el ángulo que forma la velocidad relativa
r
w m con el eje de giro definido por la
dirección x La acción de la corriente fluida sobre el perfil viene representada por la fuerza F por unidad
de longitud del álabe l que se puede descomponer en una componente Z perpendicular a wm (fuerza de
sustentación) y una componente X paralela a wn (fuerza de arrastre), Fig V.13.
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