Turbinas hidraulicas

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Turbinas Hidráulicas
Resumo:
Este artigo tem como objetivo apresentar as principais características das turbinas hidráulicas.
Introdução

A sociedade moderna mostra cada vez mais a importância
da energia elétrica para o desenvolvimento de novas tecnologias, para a sobrevivência de toda uma nação, sendo assim uma das principais
formas de impulsionar a vida. Existem diversas formas degerar
a energia elétrica como podemos ver a energia gerada através das fontes renováveis (a força dos ventos, o sol, a biomassa e das águas), ou as
fontes não renováveis (combustíveis fósseis e nucleares).
A eletricidade no Brasil é produzida através da força das águas,
devido ao grande número de rios em nosso país. O potencial hidráulico existente em um rio é aproveitado para geração deenergia através de uma Usina Hidroelétrica, que é um complexo arquitetônico, ou seja,
um conjunto de equipamentos e obras que juntos produzem a energia.
No processo de transformação da energia mecânica em energia
elétrica a Turbina Hidráulica tem papel fundamental, e seu funcionamento geral é comum em todas as turbinas. Existem vários tipos de Turbinas Hidráulicas, as mais utilizadas são:Pelton, Kaplan e Francis. Ao longo do desenvolvimento deste artigo conheceremos a fundo as principais características e o funcionamento das turbinas hidráulicas.

Conceito de turbinas hidráulicas
A energia hidráulica é gerada através de turbinas hidráulicas, que produzem energia através da força das águas, a criação de turbinas surgiu da necessidade do homem de gerar energia para suprir suasnecessidades. Para construção de uma Usina Hidrelétrica é fundamental que haja um reservatório de água ou um canal com o nível mais elevado (com maior pressão) e que escorra a água para o nível mais baixo (com menor pressão).
A função das turbinas hidráulicas é transformar a energia mecânica (a energia de pressão e a energia cinética) de um fluxo de água, em potência de eixo. Cada tipo deturbina é adaptado para funcionar em usinas, com uma determinada faixa de altura de queda. As vazões volumétricas podem ser igualmente grandes em qualquer uma delas, mas a potência será proporcional ao produto da queda (H) e da vazão volumétrica (Q).

FIGURA 1 Usina Hidrelétrica de Itaipu
FONTE: www.itaipu.gov.br/empresaport.

Alguns princípios de funcionamento das turbinas são comuns. A águapassa pela entrada que se encontra no canto mais elevado da barragem, em seguida desce pelos condutores até onde a turbina se encontra. Fazendo com que a turbina se mova, e esse movimento é transmitido ao gerador por um eixo gerando assim a energia elétrica.


Parte da energia da água é transferida para o rotor na forma de torque e velocidade de rotação. Assim, na saída da turbina apressão será pouco menor que a atmosférica, e bem menor do que a inicial. Após passar pelo rotor, um duto chamado tubo de sucção, conduz a água até a parte de jusante do rio, no nível mais baixo.
As turbinas hidráulicas, podem ser montadas com o eixo no sentido vertical. Um mancal de escora suporta todo o peso das partes girantes da turbina e do gerador que é montado logo acima dela. Em PCH (PequenaCentral Hidrelétrica) turbinas são fabricadas com eixo na horizontal.
Devido ao alto custo e a necessidade de serem instaladas em locais específicos, as turbinas hidráulicas são usadas apenas para gerar eletricidade. Por esta razão a velocidade de rotação é fixada num valor constante. A potência de uma turbina pode ser calculada pela seguinte expressão:
P = ρQHgη.

O índice η é aeficiência total da turbina. A eficiência é a fração da energia total a fonte de energia primária (no caso a água) que é convertida em energia útil (no caso potência de eixo). As principais causas da "perda" de energia nas turbinas são:

* perdas hidráulicas: a água tem que deixar a turbina com alguma velocidade, e esta quantidade de energia cinética não pode ser aproveitada pela turbina....
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