Turbinas hidraulicas

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Turbinas hidráulicas
1.- Entra agua a una turbina hidráulica por un tubo de 30 cm de diámetro a razón 
de 0.6 m3/s y sale por un tubo de 25 cm de diámetro. Con un termómetro de 
mercurio, se mide que la caída de presión en la turbina es de 1.2 m. Para una 
eficiencia combinada del turbogenerador de 83 por ciento, determine la salida neta
de potencia eléctrica. Descarte el efecto de los factores de corrección de la 
energía cinética.
2.- Una turbina hidráulica tiene 85 m de carga disponible con un gasto de 0.25 
m3/s y la eficiencia total de su turbogenerador es de 78 por ciento. Determine la 
salida de potencia eléctrica de esta turbina.
3.- Una turbina Pelton de 1 inyector se alimenta de un embalse cuyo nivel de agua
se encuentra 300 m por encima del eje del chorro, mediante una conducción 
forzada de 6 Km de longitud y 680 mm de diámetro interior. El coeficiente de 
rozamiento de la tubería vale 0,032. La velocidad periférica de los álabes es 0,47 
c1 El coeficiente de reducción de velocidad de entrada del agua en el rodete vale 
0,97 Las cazoletas desvían el chorro 175º, y la velocidad del agua se reduce en 
ellas en un 15% El chorro tiene un diámetro de 90 mm El rendimiento mecánico es
0,8 Determinar:
 a) Las pérdidas en el inyector, y su velocidad; pérdidas en la conducción forzada
 b) La altura neta de la turbina
 c) La altura de Euler
 d) El caudal
 e) El rendimiento manométrico
 f) La potencia útil en el eje de la máquina
4.- Una turbina Pelton de 1 inyector se alimenta de un embalse cuyo nivel de agua
se encuentra 300 m por encima del eje del chorro, mediante una conducción 
forzada de 6 Km de longitud y 680 mm de diámetro interior. El coeficiente de 
rozamiento de la tubería vale 0,032. La velocidad periférica de los álabes es 0,47 
c1 El coeficiente de reducción de velocidad de entrada del agua en el rodete vale 
0,97 Las cazoletas desvían el chorro 175º, y la velocidad del agua se reduce en 
ellas en un 15% El chorro tiene un diámetro de 90 mm El rendimiento mecánico es
0,8 Determinar:
 a) Las pérdidas en el inyector, y su velocidad; pérdidas en la conducción forzada
 b) La altura neta de la turbina
 c) La altura de Euler
 d) El caudal
 e) El rendimiento manométrico
 f) La potencia útil en el eje de la máquina
5.-. Una turbina de reacción tiene las siguientes características d1= 0,75, d2=0,63,
N=400rpm, α1=15°, c1= 14m/s, c2m= 5m/s, c2u=0, relación ancho/diámetro=0,15;
rendimiento hidráulico=0,8; la entrada en la turbina se encuentra 4m por encima del nivel
superior del agua en el canal de salida, la velocidad del agua en la tubería de entrada es
de 2m/s, se pierden por rozamiento mecánico 3,7 kW. Supongase τ=1, Cs=0, nv=1.
Calcular. 
 Los triángulos de velocidad a la entrada y a la salida.
 La altura útil (Hu)
 El salto neto (H)
 El caudal.
Debemos calcular los componentes de los triángulos de velocidad comenzando por u1;
u1=
d1=0,75 N=400rpm
u1=
u1=15.71m/s
Conocemos α1=15° y c1=14m/s
Del triángulo de velocidad deducimos que,
Cosα1=
c1u= Cos15°
c1u=13.52m/s
Senα1=
c1m= Senα1
c1m=14.Sen15°
c1m=3.63m/s
u1=w1u+c1u
w1u= u1- c1u
w1u=15,71-13,52
w1u =2.19m/s
w1=
w1=4.23m/s
Cosβ1=
β1=Cos-1
β1=Cos-1
β1=58.82°
Ya tenemos todos los elementos del triángulo de entrada, calcularemos ahora los 
componentes del triángulo de salida;
u2=
u2=
u2=13.20m/s
c2m=5m/s
w2=
w2=
w2=14,12m/s
Cosβ2=
β2=Cos-1 
β2=20.79°
c2u=0
Hu=
Donde;
Hu= Altura teórica
= Velocidad periférica ó velocidad absoluta del álabe (a la entrada)
= Componente periférica de la velocidad absoluta del fluido (a la entrada)
= Velocidad periférica ó velocidad absoluta del álabe (a la entrada)
= Componente periférica de la velocidad absoluta del fluido (a la entrada)
g= Fuerza de gravedad
Hu=
Hu=
Hu=21,65m
Buscamos H por la siguiente ecuación sabiendo que nh=80%
ηh=
Donde;
ηh= rendimiento hidráuljco
H=altura neta
=altura teórica
H=
H=27.06m
Para calcular el caudal usamos la ecuación;
Q=τ*π* * * m
Q=caudal
= diámetro a la entrada del rodete
= ancho del rodete
= Componente meridional de la velocidad absoluta del fluido
= área útil a la entrada del rodete (ejemplo: los álabes ocupan un 8% del área útil a la entrada
del rodete, de ser así, τ es igual a 100%-8%, es decir, τ= 92%)
El enunciado nos da una relación ancho/diámetro=0.15
b1=d1. (0,15)
b1= (0,75).(0,15)
b1= 0,1125m
Ya tenemos todos los elementos necesarios para calcular el caudal solo falta sustituir en 
la ecuación;
Q=τ*π* * * m
Recordemos que el ejercicio no dice que τ1=1
Q=(1).π.(0,75).
Q=0.9622 /s
6.- En una planta generadora hidroeléctrica, el agua entra a las toberas de la 
turbina a 700 kPa de presión absoluta, con una velocidad baja. Si las salidas de 
las toberas están expuestas a la presión atmosférica de 100 kPa, determine la 
velocidad máxima a la que se puede acelerar el agua por medio de las toberas 
antes de chocar contra los álabes de la turbina.
Trasmisiones hidráulicas 
7.- Realizar el cálculo de verificación para un acoplamiento hidrodinámico que es 
arrancado constantemente, determine:
a) Tiempo de arranque
b) Temperatura máxima al que puede llegar
C) Cantidad de veces que puede arrancar en una hora
Pm= 20KW
PL= 12 KW
J= 350 kgm2
T= 25°C
Nm= 1450 rpm
NL= 700 rpm
9.- Un desarrollo hidroeléctrico tiene una carga de 100 m y un gasto promedio de 10 m3/s.
¿Qué velocidad específica necesita una turbina que trabaje con eficiencia de 92 % si el 
generador gira a
200 rpm?
10.- Un modelo de turbina, Ns = 36, con un rodillo de 14 in de diámetro, desarrolla 27 hp 
de potencia para una carga de 44 pie y opera con una eficiencia del 86 %. ¿Cuánto valen 
el gasto y la velocidad de este modelo?