Tipos de turbinas hidrelétricas

Prévia do material em texto

Tipos de turbinas hidrelétricas: Francis, Pelton, Kaplan e bulbo.
Existem três tipos principais de turbinas, dependendo do volume de água ou da diferença de altitude: turbina Francis, turbina Pelton e turbina Kaplan.
A turbina Francis foi desenvolvido em 1848 do engenheiro anglo-americano James B. Francis e representa o tipo mais utilizado de turbina hidráulica. É uma turbina de fluxo centrípeto: a água atinge o impulsor por meio de um duto em espiral, e as hélices ajustáveis na parte fixa direcionam o fluxo para as hélices do impulsor. É utilizada em casos em que haja diferenças de altura média (de 10 a 300/400 metros) e fluxos de água de 2 a 100 metros cúbicos por segundo. 
A turbina Pelton foi criada em 1879 pelo carpinteiro e inventor americano Lester Allan Pelton. Seu princípio de operação reflete o da roda clássica dos antigos moinhos, modificada para aumentar sua eficiência: a água é transportada para a tubulação, que possui um bico no final, um tipo de gargalo que aumenta a velocidade da água direcionada. O jato de água que sai pelo bico atinge as pás do impulsor, que têm formato de côncavo. A turbina Pelton é usada para grandes diferenças de altura (entre 300 e 1400 metros) e cursos inferiores a 50 metros cúbicos por segundo, para se obter velocidades mais elevadas.
A Turbina Kaplan, projetada em 1913 pelo professor austríaco Viktor Kaplan, segue o princípio de operação das hélices de um navio. A turbina Kaplan é uma turbina do tipo axial: o fluxo de água com que faz as hélices girem em direção axial em relação ao eixo de rotação do impulsor. Graças à possibilidade de ajustar o ângulo de incidência das hélices, existe a vantagem de proporcionar um excelente desempenho na presença de pequenas diferenças de altura, mas também com grandes variações de vazão (superiores a 200 metros cúbicos por segundo).
Turbinas bolbo são geralmente usadas em usinas hidrelétricas com quedas de água abaixo de 20 m e fluxo rápido, onde elas apresentam vantagens sobre outros tipos; mas exigem uma vedação cuidadosa do gerador e sua manutenção é mais difícil.
Os primeiros exemplares foram construídos pela empresa Escher Wyss em 1936. A maior unidade tipo bolbo construída, com rotor de 6,70 metros de diâmetro e 65,8 MW de potência, encontra-se na usina hidrelétrica de Tadami, no Japão, que tem queda de 19,8 m. No Brasil, a Casa de Força Complementar - Pimental da Usina Hidrelétrica de Belo Monte possui 6 Unidades Geradoras com turbinas tipo Bulbo com capacidade instalada: 233,1 MW. As usinas hidrelétricas planejadas de Santo Antônio e Jirau terão 50 turbinas do tipo bolbo com 73 e 75 MW, respectivamente, que passarão a ser as maiores do mundo.