Un tubo de tiro es un tubo divergente instalado a la salida del rodete de una turbina y que se utiliza para aprovechar la energía cinética disponible con el agua a la salida del rodete. [1]
Este tubo de aspiración situado al final de la turbina aumenta la presión del fluido que sale a expensas de su velocidad, lo que significa que la turbina puede reducir la presión en mayor medida sin temor a que se produzca un reflujo desde el canal de descarga.
En una turbina de impulso, la altura disponible es alta y no hay un efecto significativo en la eficiencia si la turbina se coloca un par de metros por encima del canal de descarga . Pero en el caso de las turbinas de reacción, si la altura neta es baja y si la turbina se instala por encima del canal de descarga, puede haber una pérdida apreciable en la altura de presión disponible para accionar la turbina. Además, si la presión del fluido en el canal de descarga es mayor que a la salida de la turbina, un reflujo de líquido hacia la turbina puede provocar daños importantes.
Al colocar un tubo de aspiración (también llamado tubo difusor o conducto) a la salida de la turbina, se aumenta la carga de presión de la turbina al disminuir la velocidad de salida, y se puede mejorar tanto la eficiencia general como el rendimiento de la turbina. El tubo de aspiración funciona convirtiendo parte de la energía cinética a la salida del rodete de la turbina en energía de presión útil. [2]
El uso de un tubo de tiro también tiene la ventaja de colocar la estructura de la turbina por encima del canal de descarga, de modo que cualquier inspección necesaria se pueda realizar más fácilmente y se reduce la cantidad de excavación necesaria para la construcción.
La eficiencia de un tubo de aspiración se define como la relación entre la conversión real de energía cinética en energía de presión en el tubo de aspiración y la energía cinética disponible en la entrada del tubo de aspiración.
ɳ = Diferencia de energía cinética entre las pérdidas en el tubo de entrada y salida/Energía cinética en la entrada.
ɳdt = :
V 2 = Velocidad del fluido en la entrada del tubo de aspiración o en la salida de la turbina
V 3 = Velocidad del fluido a la salida del tubo de aspiración
g= aceleración gravitacional
h d = pérdidas de carga en el tubo de aspiración
Un tubo de tiro permite colocar una turbina por encima del canal de descarga y, al mismo tiempo, le permite funcionar con la misma eficiencia que si estuviera colocada en el canal de descarga. [2]
La cavitación se produce cuando la presión absoluta local cae por debajo de la presión de vapor saturado del agua para la temperatura del agua. [3] La altura del tubo de aspiración es un parámetro importante para evitar la cavitación. Aplicando la ecuación de Bernoulli entre la salida del canal y el punto de descarga del tubo de aspiración (sin tener en cuenta las pérdidas de carga en el tubo de aspiración):
z 2 = z (Altura del tubo de aspiración)
z 3 = altura del canal de cola que se referencia como línea de referencia (=0)
p 2 = presión a la salida del corredor
p 3 = presión manométrica
Debido a que un tubo de aspiración es un difusor, V 3 siempre es menor que V 2 , lo que implica que p 2 siempre es negativo, por lo que la altura del tubo de aspiración es un parámetro importante para evitar la cavitación. [1]
![{\displaystyle {\frac {p_{2}}{\rho g}}\,=\,-\,\left[z\,+\,{\frac {V_{2}^{2}-V_{3}^{2}}{2\,g}}\right]\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/aa5865ecf5cc7245f6c2a4d713a0f67f6a3c4aaa)