ECUACION DEL TUBO DE ASPIRACION.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA.

MAQUINAS DE FLUIDOS IMCOMPRESIBLES.

LUIS E. TOALA GURRIA.

El elemento principal de toda turbina hidráulica (o máquina generatriz) es el rodete mismo. Los más populares en la actualidad son: Pelton (de impulso), Francis y Kaplan (estos últimos, de reacción). Sin embargo, el rodete por sí solo no puede hacer mucho, requiere de ciertos accesorios, ya sea para la distribución, direccionamiento, control etc. Del fluido que trabaje con él.

Tubo de aspiración.El difusor o tubo de aspiración, es un conducto

de desagüe, generalmente de ensanchamiento progresivo.

Conduce el agua desde la salida del rodete hasta el canal de fuga.

Permite recuperar energía cinética a la salida del rodete.

El tubo de aspiración es un auténtico transformador de energía, ya que al originar a la salida del rodete una depresión, recupera no sólo la mayor parte de la energía cinética que lleva el agua a la salida, sino que también amplía la altura geométrica del salto en una distancia igual a la existente entre la salida del rodete y el nivel del canal de desagüe aguas abajo; este órgano se conoce también como aspirador-difusor.

Se puede concebir también un aspirador no difusor, que recupere la altura Hs pero no la energía cinética residual , que estaría constituido simplemente por un tubo cilíndrico sumergido en el canal aguas abajo.

En las turbinas Francis lentas, el papel principal del tubo de aspiración es crear la depresión estática(vacío) correspondiente a la altura de aspiración Hs, por lo que, fundamentalmente, actúa como aspirador.

En las turbinas Francis rápidas y en las turbinas hélice y Kaplan, ésta misión del aspirador disminuye, siendo su principal papel el de actuar como difusor.

pudiéndose definir también ns como el número de revoluciones de una turbina de 1 CV de potencia

Forma del difusor.

La forma de realización de los difusores varía con el ns de la turbina y con el tipo de instalación. Para las turbinas de eje horizontal y pequeños valores de ns el tubo de aspiración puede ser una simple tubería acodada, de sección creciente, que desemboca por debajo del nivel del agua del canal. Para reducir el efecto perjudicial del codo, se puede utilizar para la parte recta final una disposición inclinada

Para las turbinas de eje vertical, la forma del difusor puede ser, para valores pequeños de ns la de un simple tronco de cono, Fig.b, pero tiene el inconveniente de necesitar un canal de desagüe en la perpendicular de la turbina. Para paliar este inconveniente se puede utilizar un difusor-aspirador acodado Fig.c

Como conviene que el ensanchamiento del tubo sea progresivo se adoptan tubos de aspiración acodados, en los que la recuperación de la velocidad se realiza, casi en su totalidad, en el tramo horizontal del codo. Cuando se utilizan en saltos muy pequeños de 1 a 2 m, el rodete debe quedar por lo menos, a 1 m por encima del nivel del canal. Como caso extremo sería posible utilizar un difusor que no crease ningún vacío estático, Hs= 0, o sin depresión en ningún punto, por lo que el rodete tendría que estar sumergido por debajo del nivel del canal de escape.

El tubo de aspiracion crea una depresion a la salida del rodete. En efecto, despreciando las perdidas en el tubo de aspiración, la presión según la ecuación de Bernoulli va aumentando desde la salida del rodete hasta la salida de la turbina.

Claudio Mataix.

Los tubos de aspiración acodados suelen ser de hormigón, blindados con chapa y de forma cuidadosamente estudiada para optimo rendimiento, pasando gradualmente de la sección circular a una sección rectangular.

El tubo de aspiración forma parte de la turbina.

El tubo de aspiración desempeña, como ya se dijo anteriormente, un papel importantísimo en las turbinas de reacción(las turbinas de acción no poseen tubo de aspiración). Este papel es tanto mas importante cuanto mayor es el numero especifico de revoluciones de la turbina.

El tubo de aspiración es excepcionalmente cilíndrico, siendo de ordinario troncocónico o acodado.

En la siguiente figura, que representa una turbina en cámara de agua, el tubo de aspiración es troncocónico y empieza en un codo.

Escribamos la ecuación de Bernoulli entre la salida del rodete(2) y el nivel inferior de salto(Z):

= perdidas en el tubo de aspiración, incluyendo las perdidas por velocidad de la salida del mismo (/2g)

=altura de suspensión o altura de aspiración (cota del eje de la bomba con respecto al nivel inferior , NI)

La ecuación anterior pone en evidencia las funciones que desempeña el tubo de aspiración:

a) Recupera la altura de suspensión de la turbina, creando una depresión a la salida del rodete (función aspiradora)

b) Recupera la energía cinética a la salida del rodete, creando también una depresión a la salida del mismo (función difusora).

En las turbinas de bajo , que se caracterizan por una H relativamente grande, el papel de aspirador suele ser mas importante; mientras que en las de elevado , que se caracterizan por un Q relativamente grande, suele ser mas importante el poder difusor.

Cuanto menores son las perdidas en el tubo de aspiración tanto mayor será la depresión alcanzada a la salida del rodete(el tubo de aspiración será mas eficiente).

El tubo de aspiración, al crear una depresión a la salida del rodete, incrementa el salto de presión en el rodete y, por tanto, la altura útil.

GRACIAS!!