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Tipos de Turbinas Hidráulicas

Postado em: 21 de junho de 2018

Tipos de Turbina - Hidroenergia

Turbinas Hidráulicas são equipamentos projetados para transformar força e pressão da água em energia elétrica. Existem diversos tipos de Turbina, os principais são: Turbina Francis, Turbina Pelton e Turbina Kaplan. Esses três modelos e suas variações, podem ser aplicados a praticamente todos os cenários.

Veja neste artigo descrição e características para cada tipo de Turbina Hidráulica.

Sobre a Classificação:

 

Existem duas classificações para turbinas hidráulicas: (1) Turbinas de Impulso e (2) Turbinas de Reação.

  1. Como exemplo da Turbina de Ação ou Impulso temos a Turbina Pelton (ou Roda Pelton).
  2. As Turbinas de Reação ou Sobrepressão são divididas em duas principais categorias:  Turbina de Escoamento Radial ou Misto; e Turbina de Escoamento Axial.
    • Turbina Radial: como exemplo temos a Turbina Francis.
    • Turbina Axial: as turbinas Kaplan são um ótimo exemplo.

 

 

Turbina Francis

 

Turbina Francis - Explodida

Turbina Francis

 

Foi concebida por James Bicheno Francis em 1847 como melhoria de uma turbina patenteada por Samuel Dowd em 1838.

Queda e vazão são as duas características determinantes na geração de energia hidrelétrica e elas variam muito de acordo com a sazonalidade – existem épocas em que chove pouco e épocas em que chove muito.

Por isso o distribuidor da Turbina Francis possui um conjunto de pás móveis, cujo objetivo é ajustar o ângulo de entrada da água, dando maior rendimento à turbina em uma grande faixa de operação.

A faixa de operação a qual essa turbina funciona com eficiência fica entre 45 e 400m de queda e 10 a 700m³/s de vazão.

A adaptabilidade faz com que as Turbinas do tipo Francis sejam as mais versáteis e mais utilizadas em PCHs, apresentando uma eficiência na faixa de 90%.

 

Se você não sabe o que é uma PCH, veja nesse artigo tudo o que você precisa saber sobre o assunto!

 

Elas podem apresentar as seguintes configurações:

  • Turbina Francis Horizontal Simples
  • Turbina Francis Horizontal Dupla
  • Turbina Francis Vertical
  • Turbina Francis de Dupla Regulação

 

Rotor Francis

Rotor Francis

 

Turbina Kaplan

 

Turbina Kaplan - Explodida

Turbina Kaplan

 

Foi concebida em 1912 pelo austríaco Victor Kaplan como aperfeiçoamento da turbina Hélice. A diferença é que as pás da turbina Kaplan são móveis, enquanto as da turbina Hélice são fixas.

A Turbina Kaplan é projetada para situações onde têm-se uma pequena queda, mas um grande volume de água. Ela opera com maior eficiência – com relação aos outros tipos de turbina – em quedas de até 60 metros.

Existem algumas variações da Turbina Kaplan:

  • Kaplan Vertical
  • Kaplan “S”: de montante, de jusante ou Saxo;
  • Turbina Bulbo;
  • Turbina Open Pit;

 

Rotor Kaplan

Rotor Kaplan

 

Turbina Pelton

 

Turbina Pelton

Turbina Pelton com Gerador acoplado

 

A Turbina Pelton, também chamada de Roda Pelton foi registrada por Lester Allen Pelton, um engenheiro norte americano, em 1880, recebendo seu nome.

O modelo é um tanto diferente dos mais tradicionais. O rotor possui pás em forma de concha e o distribuidor é formado por bocais com jatos de água direcionados para as pás.

Elas podem possuir um, dois, quatro ou seis jatos e o bocal possui uma agulha com ajuste da vazão.

As Turbinas do tipo Pelton são utilizadas em situações onde existe uma pequena vazão e uma grande queda. A faixa de operação é entre 350m e 1100m de queda.

 

Rotor Pelton

Rotor Pelton

 

Aqui vai um gráfico para ficar mais fácil de visualizar qual o tipo de turbina ideal para cada caso:

 

Tipo de Turbina por Faixa de Operação

Tipo de turbina por Faixa de Operação

 

Discharge = Vazão em metros cúbicos por segundo.

Head = Altura da queda em metros

A direita do gráfico, a potência gerada de acordo com a queda e vazão.

 

Para finalizar

 

A Hidroenergia é fabricante de Turbinas Hidráulicas e tem experiência de 30 anos com Geração de Energia. Um portfólio com fornecimento da linha completa de equipamentos para mais de 30 usinas, além de muitas outras fornecendo parte dos equipamentos.

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