3 Turbinas hidráulicas

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Turbinas hidráulicas
Objetivos
• Conhecer o funcionamento geral
• Conhecer as principais turbinas
• Características
• Componentes
TURBINA PELTON
TURBINA PELTON
• A turbina Pelton é uma turbina hidráulica de
ação, isto é, funciona à pressão atmosférica,
inventada por Lester Allan Pelton na década
de 1870.
• É constituída por uma roda e um ou mais
injetores, cuja função é transformar a energia
de pressão do escoamento em energia
cinética, orientando esse mesmo escoamento
para a roda.
TURBINA PELTON
• É mais adequada para grandes quedas úteis
(entre os 350 m até 1100 m). Este modelo de
turbina opera com velocidades de rotação
maiores que as outras, e tem o rotor de
características bastante distintas.
• Os jatos de água provenientes dos injetores ao
chocarem com as pás do rotor (em forma de
dupla colher) geram o impulso que faz com
que a roda se mova.
A roda pode ser instalada na horizontal ou na
vertical, dependendo muito da dimensão da roda.
Se for uma turbina de grandes dimensões
beneficiará se for horizontal pois a água que cai
das pás, depois de ter embatido nestas, iria
causar efeitos secundários potencialmente
indesejados.
Um dos maiores problemas destas turbinas,
devido à alta velocidade com que a água se
choca com o rotor, é a erosão - provocada pelo
efeito abrasivo da areia misturada com a água,
comum em rios de montanhas.
TURBINA PELTON
TURBINA PELTON
• As turbinas Pelton, devido à possibilidade
de acionamento independente nos
diferentes bocais, tem uma curva geral
de eficiência plana, que lhe garante bom
desempenho em diversas condições de
operação.
TURBINA FRANCIS
Turbina Francis é um tipo de turbina hidráulica com fluxo
radial de fora para dentro, concebida por Jean-Victor
Poncelet por volta de 1820 e aperfeiçoada pelo
engenheiro norte-americano James B. Francis em 1849.
Neste tipo de turbina, a água sob pressão entra por um
duto circular de secção decrescente, onde é desviada por
um conjunto de pás estáticas para um rotor central.
TURBINA FRANCIS
TURBINA FRANCIS
A água atravessa a parede lateral do rotor, 
empurrando outro conjunto de pás fixas no 
mesmo, e sai pela base do rotor com pressão e 
velocidade muito reduzidas. 
A potência mecânica extraída da água é 
transmitida pelo rotor a um eixo fixado na base 
oposta. As pás estáticas podem ser ajustáveis.
Turbinas Francis são as mais comuns em usinas
hidrelétricas por sua flexibilidade e eficiência O
rotor geralmente tem entre 1 e 10 m de diâmetro.
São usadas com quedas de água de 10 até 650 m, a
velocidades de 80 a 1000 rpm; sua potências varia
de menos de 10 a 750 MWs.
Uma turbina Francis bem projetada pode extrair até
90% da energia potencial da água. Em geral,
turbinas de tamanho médio ou grande são
instaladas com o eixo vertical.
TURBINA FRANCIS
TURBINA FRANCIS
• A Usina hidrelétrica de Itaipu assim como a 
Usina hidrelétrica de Tucuruí, Usina 
Hidrelétrica de Furnas, Usina Hidrelétrica de 
Foz do Areia, AHE de Salto Pilão, Usina 
Chavantes e outras no Brasil funcionam com 
turbinas tipo Francis, com cerca de 100 m de 
queda de água.
TURBINA KAPLAN
A turbina Kaplan é uma turbina hidráulica. 
Inventada por Victor Kaplan. É adequada para 
operar entre quedas até 60 m. 
A única diferença entre as turbinas Kaplan e a 
Francis é o rotor. Este assemelha-se a um propulsor 
de navio (similar a uma hélice).
TURBINA KAPLAN
• Um servomotor montado normalmente
dentro do cubo do rotor, é responsável pela
variação do ângulo de inclinação das pás.
• O óleo é injetado por um sistema de
bombeamento localizado fora da turbina, e
conduzido até o rotor por um conjunto de
tubulações rotativas que passam por dentro
do eixo.
•
O acionamento das pás é conjugado ao das palhetas 
do distribuidor, de modo que para uma determinada 
abertura do distribuidor, corresponde um 
determinado valor de inclinação das pás do rotor.
As Kaplans também apresentam uma curva de 
rendimento "plana" garantindo bom rendimento em 
uma ampla faixa de operação. 
A Usina Hidroelétrica de Três Marias e Usina 
Hidrelétrica Engenheiro Sergio Motta utilizam 
turbinas Kaplan.