23teoriaOUT25_sfmd2s2010

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Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG
Escola de Engenharia - EE 
Departamento de Engenharia Mecânica - DEMEC 
Curso de Engenharia Mecânica
Turno: Diurno
Segundo semestre de 2010
Professor: Antônio Carlos de Andrade
Disciplina: EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos AULA – OUT 25
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Curso de Engenharia Mecânica – DEMEC – EE - UFMG
EMA095 - Sistemas Fluidomecânicos
TURBINAS
 – REF.6 
(- Livro 
do 
Djalma.) 
Figura 10.11 Esquema de instalação usina hidroelétrica.
 
MATÉRIA:
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Os pontos numerados na FIG.10.11 representam, respectivamente:
1, nível do reservatório de montante;
2, entrada da tomada de água;
3, final do duto forçado, penstock;
4, saída do bocal Doble - turbina Pelton, saída do distribuidor - turbina Francis;
5, entrada do rotor;
6, saída do rotor;
7, saída do tubo de sucção, inexistente na turbina Pelton;
8, nível do reservatório de jusante.
 
O cota entre os níveis dos reservatórios define a queda bruta, H*.
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Considerando as perdas do nível de montante até a saída do bocal ou do distribuidor, a queda útil é definida por
					10.15
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							10.20
 
sendo
HpT, a perda de energia da água na sua passagem pelo rotor;
Hp, as perdas na adução.
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Considrando adicionalmente, o balanço de energia no tubo de sucção,
							10.23
Como
 
 
a parcela do lado esquerdo da EQ.10.23 pode ser re-escrita na forma
 
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Definindo eficiência hidráulica da turbina como
 
							10.24
MATÉRIA:
observe como funciona a definição:
Sejam H=100, HpT=5,			
						=1
então: (0,94)(10)=100-5-1, logo h=94%.
 
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Utilizando a definição de eficiência hidráulica e renomeando os índices 5 como entrada, “e” e 6 como saída, ”s’, a equação EQ.10.23 torna-se
							10.25
A equação EQ.10.25, também conhecida como equação das velocidades, foi obtida em função de toda a instalação hidráulica. 
 
 
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Figura 10.12 Triângulos de velocidade em rotor de turbina.
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Substituindo n11 nas expressões para Q11 e N11 
 
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Figura 10.15 potência unitária versus rotação unitária para um grau de abertura constante.
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Curvas características utilizando as características unitárias.
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Outras curvas podem ser obtidas, utilizando as variáveis originais, 
H, Q, N, n, ,  e vez das características unitárias.
N, Q e  em função de H, para n e  constantes;
ou
N, Q e  em função de , para n e H constantes.
 
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Figura 10.18 Comportamento das curvas de iso-eficiência relativo à variação de queda e carga.
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Tubo aspirador ou tubo de sucção.
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Figura 10.19 Exemplos para ilustrar o princípio de funcionamento
 do tubo de sucção de turbinas.
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Um tubo de sucção à saída da turbina apresentará estas duas vantagens: o aproveitamento da queda após a turbina para gerar potência e a diminuição da pressão após o rotor, na entrada do tubo de sucção, aumentando o valor de H, extraído do fluido.
 
Em turbinas Pelton, a energia cinética perdida é da ordem de 1 a 2% do valor da queda, que pode ser da ordem de 200m; mas com turbinas axiais como a Kaplan, o percentual sobe para 50% da energia total do valor da queda, que pode ser da ordem de alguns metros.
MATÉRIA:
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