PROF.: KAIO DUTRA AULA 14 – TURBINAS HIDRÁULICAS

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MÁQUINAS

HIDRÁULICAS

PROF.: KAIO DUTRA

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Centrais Hidroelétricas

A energia hidráulica encontra-se no mares, rios

e reservatórios, sob a forma potencial e cinética

e podem ser transformadas em trabalho pela

utilização das centrais hidroelétricas, mediante a

utilização de desníveis naturais ou criados

artificialmente.

As centrais com turbinas hidráulicas são

classificadas de acordo com a potência:

◦ Micro centrais: P<100KW

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Centrais Hidroelétricas

◦ Uma central hidroelétrica, geralmente, é constituída de uma barragem que tem como finalidade o aumento do desnível da água e armazenagem para controle da geração.

◦ Para controlar o nível do reservatório, usa-se comportas que são abertas conforme a necessidade.

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Centrais Hidroelétricas

◦ O gerador é um dispositivo que funciona através da indução eletromagnética. Em sua forma mais simples, consiste numa espira em forma de retângulo. Ela fica imersa num campo magnético e gira em torno de um eixo perpendicular às linhas desse campo. Quando fazemos a espira girar com movimento regular, o fluxo magnético que atravessa sua superfície varia continuamente. Surge assim, na espira, uma corrente induzida periódica. A cada meia volta da espira o sentido da corrente se inverte, por isso ela recebe o nome de corrente alternada.

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Centrais Hidroelétricas

A energia disponível para geração de trabalho na

turbina é denominada “altura de queda disponível”

representado pela letra H. Este e determinada pela

seguinte formulação:

H=He-Hp

Onde:

◦ He = Desnível geométrico entre o reservatório e a turbina; ◦ Hp = Perda de carga nos dutos até a chegada na turbina.

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Centrais Hidroelétricas

Segue as maiores centrais hidrelétricas:

◦ 1º - Três Gargantas (China): 18.200 MW ◦ 2º - Itaipu (Brasil/Paraguai): 14.000 MW ◦ 3º - Guri (Venezuela): 10.000 MW

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Turbinas Hidráulicas

Os principais tipos de turbina são:

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Francis:

◦ A Figura mostra um corte longitudinal de uma turbina Francis, indicando os órgãos principais. Essencialmente constam das seguintes partes:

◦ Uma caixa, geralmente com forma de caracol do tipo fechado;

◦ Um distribuidor dotado de pás orientáveis, para proporcionar a descarga correspondente à potência demandada, com o ângulo mais adequado para a entrada da água no rotor;

◦ Um rotor dotado de pás com formato especial;

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Francis:

As turbinas Francis são máquinas

de reação e o posicionamento do

eixo podem ser:

Horizontal

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Francis:

◦ Instalação aberta: Quando a turbina é colocada num poço, ao qual a água é conduzida em um canal de adução, havendo geralmente uma comporta para que se possa esvaziá-la na manutenção. Este tipo de instalação é conveniente apenas para pequenas quedas (até 10 m) e potências pequenas.

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Pelton:

A turbina Pelton é um turbina de impulsão

constituída de um ou mais distribuidores e

um receptor (rotor).

◦ Distribuidor: O distribuidor é um bocal de forma apropriada a guiar a água, proporcionando um jato cilíndrico sobre a pá do receptor.

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Pelton:

◦ Cada pá possui um gume médio de defletem o fato, suavizando seu impacto, que forma que o eixo não sofra grandes variações de velocidade.

◦ Quanto ao número de jatos, as turbinas Pelton podem ser: de um jato, dois, quatro ou seis jatos e, excepcionalmente, de 3 jatos. Quanto maior o número de jatos, maior a potência para uma mesma queda, maior o desgaste por abrasão se a água tiver areia em suspensão e menor o tamanho do rotor (o que representa uma redução no custo por unidade de potência instalada).

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Pelton:

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Pelton:

◦ O gráfico ao lado pode ser usado para escolha do número de jatos para turbinas Pelton Hitachi:

◦ As turbinas Pelton são recomendadas para quedas elevadas, para as quais a descarga aproveitável normalmente é reduzida, uma vez que a captação se realiza em altitudes onde o curso d'água ainda é de pequeno.

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Kaplan:

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Kaplan:

Estas turbulas possuem os seguintes

componentes básicos:

◦ Distribuidor: Se assemelha ao das turbinas Francis, tendo as mesmas finalidades. As pás do distribuidor, têm sua inclinação comandada por um sistema análogo ao das turbinas Francis, e ficam a uma distância considerável das pás do rotor. Deve haver uma sincronização entre os ângulos das pás do rotor e as do distribuidor.

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Turbinas Hidráulicas

Turbinas Kaplan:

Quanto ao número de pás as turbinas

Kaplan podem ser de:

◦ 4 pás (para 10 < H < 20m);

◦ 5 pás (para 12 < H < 23m);

◦ 6 pás (para 15 < H < 35m);

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Turbinas Hidráulicas

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Turbinas

Hidráulicas

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Turbinas Hidráulicas

Velocidade específica para turbinas hidráulicas:

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Turbinas Hidráulicas

Velocidade específica para turbinas

hidráulicas:

A velocidade específica pode ser utilizada

para comprar máquinas de tamanhos

diferentes, visto que máquinas com

mesma

velocidade

específica

são

semelhantes.

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Turbinas Hidráulicas

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Turbinas

Hidráulicas

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Turbinas Hidráulicas

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Exemplo 1

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Trabalho Proposto

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