Turbinas hidraulica

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Turbinas Hidráulicas

O que são turbinas?

São máquinas de fluxo motoras (ou motrizes) que transformam a energia de um fluido em trabalho mecânico. Estas máquinas extraem energia do fluido, ou seja, o fluido realiza trabalho sobre a máquina.

FLUIDO DE TRABALHO

ESCOAMENTO

ENERGIA DO FLUIDO

TURBINA

ENERGIA MECÂNICA


Água Gases de Combustão Vento


Potencial(hidráulica) Térmica Cinética
Hidráulica Turbina a Gás Eólica

Turbinas hidráulicas são máquinas projetadas para transformar a energia hidráulica (a energia de pressão e energia cinética) de um fluxo de água em energia mecânica (observada na rotação de um eixo).

Aplicação Atualmente são utilizadas quase que exclusivamente para a geração de energia elétrica, acopladas a um gerador conectado à rede deenergia, em usinas e centrais hidrelétricas e também em locais isolados (geração de energia em pequena escala).

Potência de uma turbina A potência P que uma turbina pode extrair do fluxo de água será proporcional ao produto da vazão volumétrica (Q) e da queda d'água disponível (H), segundo a fórmula:

P = ρQHgη
Onde: •ρ é a densidade da água; •g é a aceleração da gravidade; •η é a eficiênciada turbina.

Eficiência de uma turbina () É a fração da energia hidráulica da água que é convertida em trabalho mecânico de rotação do eixo ao passar pela turbina.

PERDAS HIDRÁULICAS PERDAS MECÂNICAS




TURBINA PROJETADA ESPECIFICAMENTE PARA AS CONDIÇÕES DE H E Q DA INSTALAÇÃO

Tipicamente, turbinas modernas têm uma eficiência entre 85% e 95%, que varia

conforme a queda e avazão de água, e a potência gerada.

Classificação As turbinas hidráulicas podem ser classificadas:

1. Quanto ao processo de conversão da energia em energia mecânica:
• • Máquinas de ação Máquinas de reação

Obs.: Essa classificação tem muito a ver com a pressão do fluido, que pode ou não variar ao passar pelo rotor.

2. Quanto à trajetória do fluido no rotor:


• •

Radiais
AxiaisFluxo misto



Tangenciais

Princípio de Funcionamento

Turbinas Hidráulicas – Princípio de Funcionamento 1. A água sai de A é levada à
turbina através de B.

A

RESERVATÓRIO DE NÍVEL MAIS ALTO (MONTANTE)

ÁGUA =

1

2. Na turbina, a água passa por um
conjunto de pás móveis (turbinas Kaplan, Bulbo, Francis), bocais ou injetores (turbina Pelton), e parte de sua energiapotencial é transferida para o rotor na forma de torque e velocidade de rotação.

B
DUTO FECHADO (CONDUTO FORÇADO)

2
TURBINA

3. A água sai da turbina é
conduzida por uma duto, o tubo de sucção, até C.

A

3 C
B C
RESEVATÓRIO DE NÍVEL MAIS BAIXO (JUSANTE)

Tipos e Características
Pelton, Hélice, Kaplan, Bulbo e Francis

Turbinas hidráulicas – Tipos e Características

TurbinaPelton
•Máquina de ação
•Escoamento tangencial •Apropriada a instalações de alta queda,

com baixas vazões
•Pode possuir de 1, 2, 4, 5 ou 6 jatos •O eixo pode ser posicionado na

horizontal (1 ou 2 jatos) ou na vertical (4
ou 6 jatos) •O controle de vazão é realizado na agulha

e injetor.
Turbina Pelton

Turbinas Hidráulicas –Tipos e Características – Turbina Pelton

Rotor PeltonPossui pás (conchas) duplas igualmente espaçadas pela sua periferia, formando a

roda da turbina. Os rotores atuais são
fundidos em uma só peça, com as conchas e a roda formando um só

conjunto. Entretanto é possível a
fabricação separada das conchas e da roda e a fixação por meio de pinos e

parafusos.
Rotor Pelton

Turbinas Hidráulicas – Tipos e Características – Turbina Pelton

TurbinaPelton – 6 jatos
Turbina Pelton com 6 jatos, em corte transversal

Turbinas Hidráulicas – Tipos e Características

Turbina Hélice
•Máquina de reação

•Escoamento axial
•Apropriada a instalações de baixa queda, com grandes vazões

•O rotor assemelha-se a uma hélice de
propulsão (de navios), e possui pás fixas.

Rotor de turbina Hélice (pás fixas)

Turbinas Hidráulicas – Tipos...
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