Aula I Turbinas - Classificacao - Tipos e Classificacoes (1)

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Universidade Paulista 
 
MÁQUINAS DE FLUXO 
 
Profº Ricardo Milanez de Siqueira 
 
Curso Engenharia Mecânica 
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MÁQUINAS DE FLUXO 
 
Turbinas: Tipos e classificações das turbinas hidráulicas 
 
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Classificação 
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Máquina Hidráulica 
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Máquina Hidráulica 
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Turbina: desenvolvida para captar e converter (transformar) Energia 
Mecânica e térmica contida em um fluido em Trabalho de Eixo. Os principais 
tipos encontrados são: 
 
 
Turbina 
1) Turbinas a vapor 
 
2) Turbinas a gás 
 
3) Turbinas aeronáuticas 
 
4) Turbinas eólicas 
 
5) Turbinas hidráulicas 
Turbina = Retira Energia do Fluido 
 
 Bomba = Adiciona Energia do Fluido 
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Turbina Hidráulica 
 Utiliza a energia disponível da “água”. 
 
 O Trabalho gerado pela turbina pode ser aproveitado para: 
 
 Geração Energia Elétrica 
 
Turbinas Hidráulicas mais comum: 
 
1) Turbina Francis 
 
2) Turbina Pelton 
 
3) Turbina Hélice 
 
4) Turbina Kaplan 
 
 
 
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Classificação – Turbinas Hidráulicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Classificação das Turbinas Hidráulicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conversão de energia no rotor 
ou Ação 
Pressão estática constante na entrada e saída Pressão estática reduz ao atravessar o rotor 
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 Classificação Turbina Hidráulica 
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Turbinas Hidráulicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbinas Pelton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbinas Pelton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Turbina Pelton ou roda Pelton, patenteada em 1880 pelo engenheiro Lester Allen 
Pelton. 
 
Sua forma muito similar às antigas rodas d’água utilizadas em moinhos. 
 
Apresenta um distribuidor - bocal, que direciona a água até as pás do rotor. 
Apresentam: um, dois, quatro e seis jatos. 
 
No interior ao bocal possui uma agulha para ajuste/controle de vazão. 
 
O rotor apresenta pás em formato de conchas dispostas na periferia, as quais atuam 
na rotação do rotor. 
 
Apresentam um defletor de jato, que intercepta o jato, desviando-o das pás, quando 
ocorre diminuição violenta da potência demandada pela rede de energia. 
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Turbinas Pelton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbina Pelton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbina Pelton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbinas Francis 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
têm um bocal direcionado para o dorso das pás de forma a atuar na frenagem. 
 
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Turbinas Francis 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Turbina Francis, do engenheiro inglês James Bicheno Francis (1815-1892) que a 
concebeu em 1848. 
 
 
Trata-se de uma turbina de reação, com eficiência na faixa de 90%. 
 
 
Alturas de 20 a 700 m, com uma ampla faixa de aplicação, mais usada no mundo. 
 
 
Vários formatos de rotores – dependem da velocidade específica da turbina, 
podendo ser classificadas em: lenta, normal, rápida ou extra-rápida. 
 
 
O distribuidor tem um conjunto de pás dispostas em volta do rotor, e que podem 
ser orientadas durante a operação, assumindo ângulos adequados às descargas, 
de modo a reduzir a perda hidráulica. 
 
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Turbina Francis 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbina Francis 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbina Kaplan 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Turbina Kaplan 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Recebe o nome do engenheiro 
austríaco Victor Kaplan (1876-1934) 
que a concebeu em 1912. 
 
Essa turbina resulta do 
aperfeiçoamento da turbina Hélice. 
 
 Ao contrário da Turbinas Hélice, que 
possuem pás fixas; no sistema Kaplan 
elas podem ser orientadas, variando a 
inclinação das pás, com base na 
descarga. 
 
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Potência Hidrelétrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fatores determinantes/decisivos 
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Turbinas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Obs: Sobreposição de turbinas. 
1) Custo do gerador 
2) Risco de cavitação 
3) Custo de construção civil 
4) Flexibilidade de operação 
5) Facilidade de manutenção 
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 Usinas – Geração Energia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Usina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Seleção de Turbinas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Classificação das Turbinas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Exercício 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Exercício 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A usina de Itaipu é uma das maiores hidrelétricas do mundo em geração de 
energia. Com 20 unidades geradoras e 14 000 MW de potência total instalada, 
apresenta uma queda de 118,4 m e vazão nominal de 690 m³/s por unidade 
geradora. O cálculo da potência teórica leva em conta a altura da massa de 
água represada pela barragem, a gravidade local (10 m/s²) e a densidade da 
água (1 000 kg/m³). A diferença entre a potência teórica e a instalada é a 
potência não aproveitada. 
Qual é a potência, em MW, não aproveitada em cada unidade geradora de 
Itaipu? 
a) 0 
b) 0,18 
c) 116,96 
d) 816,96 
e) 13183,04 
 
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Exercício 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Pot Dissipada = 116,96MW – Alternativa C 
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Boa noite!!!