APS 4° semestre

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS TATUAPÉ 
ENGENHARIA CICLO BÁSICO 
 
 
ANDRÉ DE ANDRADE VIEIRA 
ANTÔNIO GUNTHER STEFFENS 
DAWIS CRUZ AGUILAR 
GABRIEL DA COSTA SILVA 
GABRIEL VITOR DA FONSECA BUENO 
GUILHERME F. R. VERDAN 
GUILHERME TANIGUSHI 
RODRIGO SEREJO ROCHA 
VINÍCIUS DINIZ DE FREITAS 
VINÍCIUS FERNANDES DE LIMA 
 
 
 
 
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS 
TURBINA PELTON 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO PAULO 
2019 
ANDRÉ DE ANDRADE VIEIRA – TURMA EB4Q33 – D70JEA7 
ANTÔNIO GUNTHER STEFFENS – TURMA EB4Q33 – D69BHI8 
DAWIS CRUZ AGUILAR – TURMA EB4Q33 – N300EG0 
GABRIEL DA COSTA SILVA – TURMA EB4P33 – D7273I6 
GABRIEL VITOR DA FONSECA BUENO – TURMA EB4P33 – D600168 
GUILHERME F. R. VERDAN – TURMA EB4P33 – D749064 
GUILHERME TANIGUSHI – TURMA EB4P33 – D7581G8 
RODRIGO SEREJO ROCHA – TURMA EB433 D6579D0 
VINÍCIUS DINIZ DE FREITAS – TURMA EB4Q33 - D602BH0 
VINÍCIUS FERNANDES DE LIMA – TURMA EB4S33 – N337BG9 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS 
TURBINA PELTON 
 
 
 
 
 
Atividades Práticas Supervisionadas – 
trabalho apresentado exigência na disciplina 
de Atividades Práticas Supervisionadas, do 
quarto semestre letivo de 2019, do curso de 
Engenharia – Ciclo Básico, da Universidade 
Paulista, sob orientação dos professores do 
semestre. 
 
 
 
São Paulo, SP, 24 de novembro de 2019. 
RESUMO 
 
O seguinte trabalho tem como premissa o planejamento, pesquisa e concepção de 
uma turbina hidráulica tipo “Pelton” para a produção de energia elétrica por meio do 
rotor. Este projeto tem a finalidade de demonstrar em formato acadêmico todo o 
processo de desenvolvimento e construção mediante de explicações e imagens, ainda 
sim demonstrando esboços do projeto, cálculos, materiais e ferramentas empregadas, 
conclusões finais e referências bibliográficas. Todo o trabalho foi desempenhado em 
conformidade com o manual para a elaboração da atividade disponibilizado pela 
coordenação do curso e com base nos conhecimentos mundanos e adquiridos em 
sala de aula. 
 
Palavras chaves: Turbina, Hidráulica, Energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
The following work is based on the planning, research and design of a "Pelton" type 
hydraulic turbine to produce electrical power through the rotor. The purpose of this 
project is to demonstrate in academic format the entire development and construction 
process through explanations and images, while still demonstrating project sketches, 
calculations, materials and tools used, final conclusions and bibliographical references. 
All the work was performed in accordance with the manual for the development of the 
activity provided by the coordination of the course and based on worldly knowledge 
and acquired in the classroom. 
 
Key words: Turbine, Hydraulic, Energy. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Turbina Hidráulica ................................................................................... 9 
Figura 2 – Turbina Francis ...................................................................................... 10 
Figura 3 – Turbina Kaplan ...................................................................................... 11 
Figura 4 – Turbina Pelton ....................................................................................... 12 
Figura 5 – Campo Magnético .................................................................................. 13 
Figura 6 – Corrente Induzida .................................................................................. 13 
Figura 7 – Indução Eletromagnética ....................................................................... 14 
Figuras 8 a 10 – Desenho da Turbina .................................................................... 15 
Figura 11 – Turbina Pelton impressa ...................................................................... 15 
Figura 12 – Confecção do Alternador ..................................................................... 16 
Figuras 13 a 15 – Confecção do Protótipo ............................................................. 17 
Figuras 16 a 18 – Desenho da Turbina .................................................................. 23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Cronograma de elaboração do projeto ................................................. 22 
Tabela 2 – Materiais e custos do projeto ................................................................ 22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 7 
1.1 Objetivos .......................................................................................................... 7 
1.2 Metodologia ..................................................................................................... 8 
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 9 
2.1 Turbinas hidráulicas ....................................................................................... 9 
2.2 Modelos de turbinas hidráulicas .................................................................. 10 
2.2.1 Turbina Francis ......................................................................................... 10 
2.2.2 Turbina Kaplan .......................................................................................... 10 
2.2.3 Turbina Pelton: .......................................................................................... 11 
 2.3 Campo Magnético ........................................................................................ 12 
2.3.1 Indução eletromagnética ........................................................................... 13 
3. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO ................................................................. 14 
3.1 Materiais e ferramentas utilizadas ............................................................... 14 
3.2 Confecção do sistema hidráulico ................................................................ 14 
3.2.1 Planejamento do protótipo ........................................................................ 14 
3.2.2 Confecção da turbina ................................................................................ 15 
3.2.3 Confecção do alternador ........................................................................... 15 
3.2.4 Montagem do sistema ............................................................................... 16 
3.3 Cálculos utilizados para confecção do protótipo ....................................... 17 
4. CONCLUSÃO ...................................................................................................... 20 
5. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 21 
6. ANEXOS ............................................................................................................ 22 
6.1 Cronograma de elaboração do projeto........................................................ 22 
6.2 Materiais e custos do projeto ....................................................................... 22 
6.3 Desenho do protótipo ................................................................................... 23 
6.4 Termo de compromisso sobre plágio.......................................................... 24 
 
 
 
7 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
O presente trabalho tem como tema o desenvolvimentodo e análise do 
desempenho de um sistema produtor de energia elétrica através de uma turbina 
tipo “Pelton”, por meio dos seguintes parâmetros: potência no eixo, rotação, 
torque e rendimento. A turbina foi construída com materiais de baixo custo, 
sendo os ensaiosrealizados em diferentes vazões e cargas hidráulicas, 
adequado para a demonstração da transformação da energia hidráulica em 
energia mecânica e posteriormente em energia elétrica através de um alternador. 
A turbina Pelton surge em meados de 1870, inventada por Lester Allan 
Pelton, a qual foi um grande marco para a transformação e produção de energia, 
devido ao fato de até os dias de hoje ela ser utilizada em inúmeras industrias e 
estações de energia hidráulica. A instrumentação de uma turbina em escala 
menor é super importante para seu estudo, visando melhorar o seu desempenho 
e as adaptaçoes necessárias para um melhor rendimento. 
Para a transformção da energia mecânica em elétrica é utilizado um 
alternador para este projeto, o qual foi confeccionado manualmente pelos alunos 
e usa as propriedades de um imã que gira, devido ao movimento do eixo 
conectado a turbina, próximo a bobinas feitas com fio de cobre. Logo quanto 
mais rapido movimento desses imãs, o campo magnético criado por eles 
consegue gerar mais energia. 
O sistema hidráulico é muito importante para a geração de energia, 
principalmente no Brasil que tem sua energia provinda principalmente de usinas 
hidrelétricas. Neste trabalho os alunos discutirão mais sobre esse tema e terão a 
opurtunidade de confeccionar um mini sistema hidráulico. 
 
1.1 Objetivos 
A APS tem como objetivo geral propiciar aos alunos uma fundamentação 
prática dos conceitos teóricos explorados em sala de aula, proporcionar uma 
visão integrada das disciplinas, desenvolver o trabalho em equipe, e 
principalmente inseri-los nas práticas administrativas de uma determinada 
empresa. 
 
8 
 
 No trabalho realizado os alunos apresentarão um sistema hidráulico utilizando 
uma turbina do tipo “Pelton”, o qual deverá produzir energia elétrica por meio da 
movimentação do rotor, transformando assim a energia mecânica dessa rotação 
em energia elétrica ao trabalhar junto com um alternador. O movimento da 
rotação será realizado através da queda de água em cima das pás da turbina. O 
sistema deve funcionar por 3 minutos e toda energia produzida deve ser medida 
através de um voltímetro ou multímetro. 
 O intuito do programa de APS é de proporcionar aos alunos um espaço 
extraclasse para aprendizagem, e com isso, estarão beneficiando a organização 
proporcionando propostas de melhorias com aprendizado obtido em sala de aula. 
Por isso todas etapas do trabalho serão elaboradas e realizadas pelos próprios 
alunos. 
 
1.2 Metodologia 
Para realização deste trabalho foi utilizado o método de pesquisa exploratória 
com a finalidade de analisar e aprender sobre o funcionamento e aspectos da 
turbina “Pelton”, que é uma turbina hidráulica muito utilizada em usinas 
hidrelétricas, o funcionamento dela ocorre através de um jato de água a uma 
velocidade muito elevada que transforma energia hidráulica em energia cinética. 
Além dos estudos obtidos em sala de aula o grupo se reuniu para discutir e 
estudar o funcionamento da turbina. Após as pesquisas e análise de resultados 
proveniente de documentos e recursos de mídia, além de inúmeros cálculos de 
projeto, foi decidido a melhor maneira da construção da turbina elaboração do 
projeto do sistema hidráulico, como a construção do sistema e o enrolamento das 
bobinas com fio de cobre, foram utilizados fundamentos das aulas de complemento 
de física. 
Depois de tudo ser decidido inicia-se as compras de todos os materiais para 
que a confecção dos objetos referentes ao trabalho comece. Com todos os 
materiais pertinentes ao sistema em mãos o grupo reuniu-se e iniciou sua 
fabricação. O protótipo foi construído manualmente com o auxílio de ferramentas 
que otimizaram o tempo de construção, além disso foi visado a estética do 
protótipo para que ficasse notável e funcional. Com tudo pronto inicia-se os testes, 
sendo a parte que apresentou mais dificuldades ao grupo, pois nos primeiros 
testes o projeto não funcionou com tanta eficiência. Ao fim de horas de ajustes os 
9 
 
testes foram um sucesso, obtendo-se o resultado esperado dos cálculos 
estudados anteriormente. 
A atividade pratica supervisionada vem com o objetivo de criar uma postura 
para os integrantes serem proativos, pesquisadores e correrem atrás de 
informações fora da sala de aula. Uma das grandes motivações do grupo foi a 
busca pelo conhecimento, a curiosidade de pesquisar um assunto novo que 
agregou muito valor a bagagem educacional de cada aluno. 
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 Turbinas hidráulicas 
A definição de turbina de acordo com o dicionário Ferreira (1999), máquina 
geradora de energia mecânica rotatória a partir da energia cinética de um fluido 
(água, gás, vapor etc.) em movimento. 
Todas as turbinas funcionam basicamente com a mesma base, a água entra 
na turbina advinda de algum nível mais alto e escapa para um canal de nível mais 
baixo. 
Suas principais peças são: 
● Distribuidor: direciona a água, modifica a vazão e transforma energia de 
pressão em energia cinética; 
● Rotor ou roda: transforma energia hidráulica em trabalho mecânico; 
de fuga e recuperar parte da energia cinética na saída da roda; 
● Carcaça: Conduz a água; 
Sua classificação é feita por dois principais fatores, a variação da pressão 
estática (ação ou impulso e reação) e a direção do fluxo (radial, axial, tangencial e 
diagonal). 
Figura 1: Turbina Hidráulica 
 
Fonte: https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-969161877-turbina-hidraulica-para-geraco-
de-energia-eletrica-_JM 
10 
 
As principais turbinas hidráulicas são: Francis, Kaplan e Pelton. 
2.2 Modelos de turbinas hidráulicas 
2.2.1 Turbina Francis 
Desenvolvida por James Francis, a turbina Francis foi feita baseada numa 
máquina centrípeta de Samuel Dowd a fim de estudar o aproveitamento de energia 
do desnível de um rio. 
As turbinas de Francis são centrípetas e usam tubos de sucção que conduzem 
água da saída do rotor até o poço fazendo com que não haja perda de energia cinética 
na saída do rotor e ocorra um ganho de desnível topográfico entre a saída do rotor e 
o poço. 
Figura 2: Turbina Francis 
 
Fonte: https://www.directindustry.com/pt/prod/jm-voith-se-co-kg/product-39449-1997279.html 
 
A distribuição da água nas pás é feita de forma que seja distribuída simetrica e 
simultaneamente, controladas externamente e feitas por pás diretrizes. 
Este tipo de turbina já foi instalado no Brasil em Itaipu (Rio Paraná), Tucuruí 
(Rio Tacantins) e Furnas (Rio Grande). 
 
2.2.2 Turbina Kaplan 
Criadas pelo engenheiro e professor Victor Kaplan em 1913 a turbina Kaplan 
através de estudos e experimentos foi criado um tipo, surgiu a possibilidade de variar 
o andamento das pás, surgindo assim uma turbina com regulagem das pás. 
11 
 
Elas são indicadas para atuar em áreas com baixas alturas de queda d’agua e 
com vazões altas, com isso não há uma variação considerável de rendimento. 
Figura 3: Turbina Kaplan 
 
Fonte: https://portuguese.alibaba.com/product-detail/shenyang-getai-micro-hydro-turbine-
kaplan-runner-60078551751.html 
 
Os principais componentes deste equipamento mecânico são: O distribuidor, 
suas pás, rotor, tubo de sucção e caixa espiral. 
Este tipo de turbina já foi instalado no Brasil em Jupiá (Rio Paraná), Sobradinho 
(Rio São Francisco), Cachoeira Dourada (Rio Paranaíba) e Volta Grande (Rio 
Grande). 
 
2.2.3 Turbina Pelton: 
Inventada por Lester Allan Pelton na década de 1870, a turbina de Pelton é 
utilizada para a transformação da energia hidráulica (energia potencial gravitacional) 
em energia cinética (energia de velocidade), a principal diferença para os outros 
modelos é o uso da queda da água para que impulsiona e força o movimento giratório 
(energia cinética). 
Conhecida também como turbina de reação, na turbina Pelton a pressão alta 
do conduto forçado se transformando em energia faz com que não haja perda de 
https://portuguese.alibaba.com/product-detail/shenyang-getai-micro-hydro-turbine-kaplan-runner-60078551751.htmlhttps://portuguese.alibaba.com/product-detail/shenyang-getai-micro-hydro-turbine-kaplan-runner-60078551751.html
12 
 
pressão. Esta tem fácil fabricação, instalação e manutenção e são aplicadas em 
usinas de grande potência. 
Figura 4: Turbina Pelton 
 
Fonte: http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo2B/Hidraulica/turbina3.htm 
 
Este tipo de turbina já foi instalado no Brasil em Canastra (Rio Santa Cruz), 
Macabu (Rio Macabu) e Parigot de Souza (Rio Capivari). 
 
2.3 Campo Magnético 
Com a utilização de propriedade magnéticas para a geração de energia no 
presente trabalho é interessante discutir a respeito do tema, onde há mais de 2000 
anos, sabiam os gregos que certas pedras da região da Magnésia eram capazes 
de atrair pedaços de ferro. Essas pedras são hoje, conhecidas como magnetita, 
que constitui um imã natural. 
O imã é conhecido pela sua capacidade de atrair pedaços de ferro mas além 
disso ele também pode atrair ou repelir outros imãs. Essa propriedade pode ser 
verificada quando aproximamos dois imãs: aproximando um polo sul de um polo 
norte temos atração, porem quando aproximamos dois polos sul podemos ver a 
repulsão. 
Mas o que explica esses fenômenos? A resposta está no campo magnéticos 
dos imãs. A região que envolve o imã fica, de certa forma, modificada, nela 
aparecem forças magnéticas que são definidas como linhas de campo magnético. 
http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo2B/Hidraulica/turbina3.htm
13 
 
Essas linhas seguem um padrão, saem do polo norte e entram no polo sul, por 
isso temos a repulsão e a atração dos polos. 
Figura 5: Campo Magnético 
 
Fonte: https://querobolsa.com.br/enem/fisica/magnetismo 
 
2.3.1 Indução eletromagnética 
A partir da descoberta do Efeito Oersted (produção de campos magnéticos por 
correntes elétricas), os cientistas pensaram então se era possível gerar corrente 
elétrica a partir de um campo magnético. Faraday foi quem resolveu o problema por 
volta de 1830 por meio de diversos experimentos, o mais simples deles está na figura 
abaixo: 
Figura 6: Corrente induzida 
 
Fonte: http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/inducao.html 
 
Ao movimentar o imã, aproximando-o ou afastando-o da espira circular, 
verifica-se uma corrente elétrica. Esse fenômeno é muito curioso tendo em vista que 
não são usadas pilhas e nem sequer há contato, apenas o movimento do imã faz 
surgir uma corrente elétrica chamada de corrente induzida. 
https://querobolsa.com.br/enem/fisica/magnetismo
http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/inducao.html
14 
 
Podemos então explicar o fenômeno em linguagem de campo. Considere a 
figura abaixo: 
Figura 7: Indução eletromagnética 
 
Fonte: https://meusresuminhos.tumblr.com/post/32899551315/magnetismo-
indu%C3%A7%C3%A3o-eletromagn%C3%A9tica 
Durante a aproximação do imã até a espira surge a corrente induzida, e o 
número de linhas de campo magnético atravessando é maior, denominamos isso de 
indução eletromagnética. 
3. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 
3.1 Materiais e ferramentas utilizadas 
• Parafusadeira 
• Serra tico-tico 
• Suporte de ventilador 
• Placa de acrílico 
• Bomba hidráulica 
• Barril de cerveja 
• Registro hidráulico 
• Voltímetro digital 
• Mangueira 
 
3.2 Confecção do sistema hidráulico 
3.2.1 Planejamento do protótipo 
Primeiramente foi decidido o design do sistema, onde os alunos visaram algo 
esteticamente bonito e simples. Com isso em mente o recipiente escolhido para a 
fixação da turbina e dos apêndices do projeto foi um barril de cerveja, o qual possui 
tamanho e resistência suficiente para ser inserido no trabalho, garantindo uma boa 
viabilidade de construção 
• Motor de ventilador 
• Imãs 
• Fita isolante 
• Parafusos e porcas 
• Cola bonder 
• Placa de madeira 
• Cola quente 
• Bacia plástica 
• Tinta spray 
15 
 
3.2.2 Confecção da turbina 
Ao procurar modelos de rotor com pás na internet revistas e livros, o grupo 
desenhou a turbina utilizando o programa Solidworks, seguindo as instruções e 
normas de construção disponibilizadas pelo manual da APS, onde contém pás 
duplas para obter um aproveitamento melhor do jato de água. 
Figuras 8 a 10: Desenho da Turbina 
 
Fonte: Própria (2019) 
Após feito o desenho o grupo o levou até uma gráfica e imprimiu em uma 
impressora 3D, o qual teve o seguinte resultado: 
Figuras 11: Turbina Pelton impressa 
 
Fonte: Própria (2019) 
3.2.3 Confecção do alternador 
Para a confecção do alternador o grupo fez o reaproveitamento de um motor 
de ventilador e de um alto falante velho. Primeiro foi aberto o alto-falante e retirado 
seu imã, após isso foi dividido em quatro pedaços. Posteriormente o motor do 
 
Figura 1 a 5 Prototipo do rotor no Solidworks 
16 
 
ventilador foi aberto e retirado as peças que não seriam necessárias para o projeto. 
Logo os pedaços de imãs foram fixados ao eixo do motor e posicionado no meio da 
bobina que fazia parte do motor. 
Figura 12: Construção do Alternador 
 
Fonte: Própria (2019) 
 
3.2.4 Montagem do sistema 
Com a turbina e o alternador confeccionados iniciou-se a montagem de todo 
sistema. Para o reservatório de água foi utilizado uma bacia plástica, onde dentro dela 
foi colocado a bomba de água em um local específico para que não houvesse dobras 
na mangueira. Em cima da bacia foi colocado um compensado de madeira que 
possuía dois furos, um para a vazão da água e o outro para a passagem da mangueira 
que ia da bomba até a turbina. 
Para a fixação do barril de cerveja e do alternador foi passado um eixo no 
suporte antigo do ventilador, no eixo posiciona-se o rotor e o alternador de modo que 
ambos pudessem ficar estáveis. Foi feito um furo no barril de cerveja para que 
pudesse ser posicionado a mangueira que solta o jato de água na turbina. Coloca-se 
um registro para que se possa controlar a vazão da água nas pás do alternador, a 
mangueira é posicionada para o melhor desempenho mecânico e estético, e em sua 
e ponta é colocado um bico para que a vazão fosse maior. 
 Porcas e ruelas foram utilizadas tanto para fixar as peças quanto para regular 
as distancias entre o alternador, barril de cerveja e turbina, a qual foi fixada no eixo 
17 
 
através de pressão e cola. Para que a água não escorresse para fora do barril foi 
utilizado uma placa de acrílico, a qual foi cortada com as dimensões do mesmo e 
fixada com pressão e cola. 
Com tudo acoplado iniciaram-se os testes do sistema. Após os ajustes para o 
melhor desempenho foram feitos os retoques finais com pinturas e posicionamento 
estético dos apêndices do trabalho. 
Figuras 13 a 15: Confecção do protótipo 
 
Fonte: Própria (2019) 
 
3.3 Cálculos utilizados para confecção do protótipo 
De acordo com o planejamento realizado para o projeto, o roteiro de cálculos 
utilizando o dimensionamento do rotor dado (12cm) será executado a partir das 
equações matemáticas em função da rotação específica nqA. Geralmente as variáveis 
utilizadas são: vazão, rotação e altura de queda. No entanto, estas variáveis podem 
mudar de acordo com a adaptação do projeto. 
Para o roteiro de cálculos desenvolvido os dados de entrada serão a vazão, altura 
de queda e rotação do rotor. Logo para iniciar o roteiro de cálculos vamos encontrar 
nqA de acordo com as equações 1 e 2. 
Y = g. H eq .01 
Y = 9,81. 0,3 
Y = 2,94 J/kg 
Onde: 
Y – Trabalho específico (J/kg); 
H – Altura de queda (m); 
g – Aceleração da gravidade (m/s2). 
18 
 
𝜂𝑞𝐴 = 10
3. 𝜂.
𝑄0,5
𝑌0,75
 eq. 02 
𝜂𝑞𝐴= 10
3. 280.
0,00027780,5
2,940,75
 
𝜂𝑞𝐴 = 2078,5 (𝐴𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 
 
Onde: 
nqA – Velocidade de rotação específica (adimensional); 
Q – Vazão de projeto (m3/s); 
n – Rotação do rotor (rps). 
Cálculo para o melhor dimensionamento do diâmetro da mangueira que soltará o 
jato na turbina 
𝐷 = 24,786 .
𝐻0,5
𝑛
+ 0,685 .
𝑄0,5
𝐻0,75
 eq. 03 
𝐷 = 24,786 .
0,30,5
280
+ 0,685 .
0,00027780,5
0,30,75
 
𝐷 = 0,065 𝑚 
 
Cálculo para definir o melhor ângulo para o jato de água 
𝑢 =
𝜋.𝐷.𝑛
60
 eq. 04 
𝑢 =
𝜋.0,065.280
60
 
𝑢 = 0,95
𝑚
𝑠
 
Onde: 
U – Velocidade média na aresta de entrada (m/s). 
𝐶𝑚 = 
𝑄
𝜋.𝑏.𝐷
 eq. 05 
𝐶𝑚 = 
0,00027778
𝜋.0,01.0,065
 
𝐶𝑚 = 0,136
𝑚
𝑠
 
Onde: 
Cm – Velocidade no tubo de admissão (m/s) 
𝐶𝑢 = 
𝑔.𝑛𝑖.𝐻
𝑢
 eq. 06 
𝐶𝑢 = 
9,81.1.0,3
0,95
 
𝐶𝑢 = 3,10
𝑚
𝑠
 
19 
 
Onde: 
Cu – Velocidade na aresta de entrada (m/s). 
ni – Rendimento interno. 
𝛽 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔.
𝐶𝑚
𝑢−𝐶𝑢
 eq. 07 
𝛽 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔.
0,136
0,95−3,10
 
𝛽 = −3,43° 
No primeiro quadrante 
𝛽 = 90 − 3,43 
𝛽 = 86,6° 
Onde: 
β – Ângulo de direção da pá na entrada do rotor (graus) 
Cálculo para estimar a potência máxima no eixo e o diâmetro aproximado para o 
eixo da turbina. 
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑔. 𝑄. 𝐻. 𝑛𝑖. 𝑛𝑚 eq. 08 
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 9,81.0,00027778.0,3.1.1 
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 8,17.10
−4 𝑘𝑊 
 
𝑑𝑒𝑖𝑥𝑜 = 118. √
𝑃𝑚𝑎𝑥
𝑛
3
 
 eq.9 
𝑑𝑒𝑖𝑥𝑜 = 118. √
8,17.10−4
280
3
 
𝑑𝑒𝑖𝑥𝑜 = 0,016 𝑚 
Onde: Pmax – Potência máxima no eixo (kW); 
deixo – Diâmetro do eixo (mm); 
ni – Rendimento interno; 
nm – Rendimento da máquina. 
Cálculo para o número de pás do rotor 
𝑍 =
𝑟
𝐿
. sin (
𝛽
2
) eq. 09
 
𝑍 =
0,36
0,025
. sin (
86,6
2
) 
𝑍 = 12,25 
20 
 
Logo foi utilizado 13 pás 
Onde: Z – Números de pás. (O número de pás do rotor, normalmente é 
recomendado estar entre 10 e 15 pás). 
r – Raio do centro de gravidade da linha de corrente média (m); 
L– Comprimento da linha de corrente média (m). 
Cálculo para determinar a frequência do alternador. 
𝑁𝑠 =
120.𝑓
𝑝
 eq. 10 
280 =
120.𝑓
4
 
𝑓 = 9,33 𝐻𝑧 
4. CONCLUSÃO 
O presente estudo, apresentou inicialmente como aprovação para o quarto 
semestre do Curso de Engenharia Básica uma experiência marcante, cheia de 
conteúdos que agregam em muito na formação acadêmica e pessoal de qualquer 
indivíduo. Foi um projeto onde pudemos ter mais contato e aprendizado sobre 
sistemas hidráulicos e suas características. Os primeiros dados para o 
desenvolvimento do projeto da turbina foram a sua dimensão, pressão da bomba e 
rotação desejada da turbina. Em seguida através de mais pesquisas a temática sobre 
a turbina Pelton foi desenvolvida com sucesso. 
Com as especificações estabelecidas pelo grupo por meio de discussões, adaptar 
a tecnologia escolhida a realidade do projeto foi uma tarefa até que então simples, 
pela facilidade de conseguir os materiais necessários, com um orçamento pequeno, 
fazendo com que fosse mais acessível e mais rápido o desenvolvimento do trabalho. 
Foram necessárias algumas mudanças, mas nada que pudesse atrapalhar o 
desenvolvimento do projeto, somando um total de 12 horas dedicados somente a sua 
execução. No final tivemos uma solução ao todo muito satisfatória. 
Ao longo da apresentação conseguimos realizar todas etapas exigidas pelos 
professores, alcançando a energia necessária, aproximando-se do resultado dos 
cálculos que foram desenvolvidos antes. Em geral foi uma boa experiência, que fez o 
grupo dar o máximo de si, aprendendo cada vez mais e ganhando conhecimento sobre 
geradores de energia. 
 
21 
 
5. BIBLIOGRAFIA 
FERREIRA, A. B. H. Aurélio século XXI: o dicionário da Língua Portuguesa. 3. 
ed. rev. e ampl. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1999. 
Voith Hydro Power. Disponível em <http://voith.com/br/produtos-e-servicos-
93.html.> Acesso 16 de novembro de 2019. 
MACINTYRE, A. J., Máquinas Motrizes Hidráulicas. Rio de Janeiro, Guanabara 
Dois, 1983. 
SANTOS, José Carlos Fernandes dos. “Fluxo de Campo Magnético”; Globo 
Educação. Disponível em 
<http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/inducao.html>. 
Acesso 18 de novembro de 2019. 
“Magnetismo – Indução Eletromagnética”; Meus Resumos. Disponível em 
<https://meusresuminhos.tumblr.com/post/32899551315/magnetismo-
indu%C3%A7%C3%A3o-eletromagn%C3%A9tica>. Acesso em 18 de novembro 
de 2019. 
NAHRA, SARA. “Magnetismo”; Quero Bolsa. Disponível em 
<https://querobolsa.com.br/enem/fisica/magnetismo>. Acesso em 19 de novembro 
de 2019. 
“Turbina Pelton – Funcionamento”; Cepa USP. Disponível em 
<http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo2B/Hidraulica/turbina3.htm
>. Acesso em 19 de novembro de 2019. 
“Turbina Pelton”; Energia Solar. Disponível em <https://pt.solar-
energia.net/energia-renovavel/energia-hidraulica/turbinas-hidraulicas/turbina-
pelton>. Acesso em 18 de novembro de 2019. 
FIGUEREDO, EDUARDO, et al. Física – Cinemática – Mecânica – Termologia 
– Óptica – Eletromagnetismo – Eletrostática; Coleção Objetivo: Sistema de 
Métodos de Aprendizagem, 2016. 
 
 
 
 
 
 
22 
 
6. ANEXOS 
6.1 Cronograma de elaboração do projeto 
TABELA 1 – Cronograma de elaboração do projeto. 
 
Dia/Mês/Ano Atividade 
 
22/09/2019 Formação do grupo 
 
25/09/2019 
 Estudos sobre o trabalho e definição da estética do 
sistema 
 
26/09/2019 Elaboração de croquis com as medidas do protótipo 
 
27/09/2019 Definição dos materiais a serem comprados 
 
28/09/2019 Compra dos materiais 
 
03/10/2019 Fabricação da turbina 
 
10/10/2019 Discussão sobre a elaboração do trabalho escrito 
 
12/10/2019 Confecção do alternador, testes de dimensões e 
 
 funcionamento da bomba 
 
19/10/2019 Testes finais e acabamento do projeto 
 
04/11/2019 Apresentação do trabalho 
 
10/05/2019 Elaboração da parte escrita 
 
24/11/2019 Entrega parte escrita 
 Fonte: Própria (2019) 
 
6.2 Materiais e custos do projeto 
TABELA 2 – Materiais e custos do projeto. 
MATERIAL QUANTIDADE CUSTO TOTAL 
Acrílico 1mx1m 1 R$ 60,00 R$ 60,00 
Tinta spray preta 1 R$ 18,00 R$ 18,00 
Super Bonder 1 R$ 5,00 R$ 5,00 
Pac. Porcas/Parafusos 1 R$ 15,00 R$ 15,00 
Bomba Hidráulica 1 R$ 70,00 R$ 70,00 
Kit Hidráulica 1 R$ 20,00 R$ 20,00 
Impressão Turbina 1 R$ 100,00 R$ 100,00 
Compensado 1 R$ 20,00 R$ 20,00 
TOTAL 
 
 R$ 308,00 
Fonte: Própria (2019) 
 
23 
 
6.3 Desenho do protótipo 
Figuras 16 a 18: Desenho da Turbina 
 
Fonte: Própria (2019) 
 
 
 
Figura 1 a 5 Prototipo do rotor no Solidworks 
24 
 
6.4 Termo de compromisso sobre plágio 
Eu Vinícius Diniz de Freitas, acadêmico do curso de Engenharia, declaro para 
os devidos fins que o Trabalho de Atividades Práticas Supervisionadas atende as 
normas técnicas e científicas exigidas na elaboração de textos, previstas no Manual 
para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. As citações e paráfrases dos autores 
estão indicadas e apresentam a origem da ideia do autor com as respectivas obras e 
anos de publicação. Caso não apresente estas indicações, ou seja, caracterize crime 
de plágio, estou ciente das implicações legais decorrentes deste procedimento. 
 O Código Penal em vigor, no Título que trata dos 
Crimes Contra a Propriedade Intelectual, dispõe 
sobre o crime de violação de direito autoral – artigo 
184 – que traz o seguinte teor: Violar direito autoral: 
Pena – detenção, de 3 (três) meses a 1 (um) ano, ou 
multa. E os seus parágrafos 1º e 2º, consignam,respectivamente: § 1º Se a violação consistir em 
reprodução, por qualquer meio, com intuito de lucro, 
de obra intelectual, no todo ou em parte, sem 
autorização expressa do autor ou de quem o 
represente, (...): Pena – reclusão, de 1 (um) a 4 
(quatro) anos, e multa, (...). § 2º Na mesma pena do 
parágrafo anterior incorre quem vende, expõe à 
venda, aluga, introduz no País, adquire, oculta, 
empresta, troca ou tem em depósito, com intuito de 
lucro, original ou cópia de obra intelectual, (...), 
produzidos ou reproduzidos com violação de direito 
autoral. (Lei n.º 9.610, de 19.02.98, que altera, 
atualiza e consolida a legislação sobre direitos 
autorais, publicada no D.O.U. de 20.02.98, Seção I, 
pág. 3). 
 
Declaro, ainda, minha inteira responsabilidade sobre o texto apresentado no trabalho 
acadêmico desenvolvido. São Paulo, 24 de novembro de 2019.