Turbinas hidráulicas

Olá, aluno(a)!

Na proposta a seguir, você será convidado(a) a realizar uma atividade prática, aplicando os conteúdos estudados até aqui. Por meio dela, você desenvolverá habilidades e competências importantes para o seu crescimento profissional. Preparado(a)?

Antes de iniciar, conheça as habilidades contempladas na atividade prática proposta:

  • classificar os tipos de turbinas (ação e reação);
  • apresentar os princípios de funcionamento de uma turbina.

As turbinas hidráulicas, ou hidroturbinas (caso o fluido de trabalho seja a água), são dispositivos que consistem em uma carcaça, um rotor, um distribuidor e um tubo. Esses equipamentos convertem a energia hidráulica do fluido em energia mecânica para que o gerador acoplado a transforme em energia elétrica. A voluta, ou carcaça, é o elemento que abriga os componentes de uma turbina, e o rotor é o componente responsável pelas transformações de energia. Já o distribuidor ajuda a direcionar o fluxo e contribui com os processos de transformação de energia. As turbinas hidráulicas podem ser classificadas como de deslocamento positivo ou dinâmicas (ÇENGEL; CIMBALA, 2015).

Homem com óculos de realidade virtual.
Figura 1 - Campo de aplicação de turbinas hidráulicas
Fonte: Henn (2006, p. 32).

#PraCegoVer: a figura apresenta um gráfico que relaciona a altura de queda com a vazão volumétrica de fluido, levando-se em consideração as linhas oblíquas de potência desenvolvidas para cada modelo de turbina hidráulica. O eixo vertical mostra várias alturas em metros e apresenta, em ordem crescente, de baixo para cima, os seguintes valores: 1, 3, 10, 60, 200, 700 e 1.800. O eixo horizontal representa a vazão em metros cúbicos por segundo, com os seguintes valores, em ordem crescente, da esquerda para a direita: 0,01, 0,1, 1, 10, 100 e 1.000. Há, também, seis retas pontilhadas, com inclinação negativa, indicando a potência. Da esquerda para a direita, em ordem crescente, os valores indicados em cada uma dessas retas são os seguintes: 10 kW, 100 kW, 1.000 kW, 10.000 kW, 100.000 kW e 1.000.000 kW. Por último, foram delimitadas áreas de operação para cada turbina. Na região superior da figura, em amarelo, estão as turbinas Pelton e, mais abaixo, levemente à direita, estão as turbinas Francis, na área colorida com verde-claro. Embaixo, na região colorida com verde-escuro, encontram-se as turbinas Dériaz e, imediatamente abaixo destas e levemente à esquerda, atravessando as regiões alaranjadas e rosas, estão as turbinas Michell Banki. Um pouco abaixo e à direita, na região colorida com azul-claro, estão as turbinas Hélice e, imediatamente abaixo, as turbinas Kaplan.

É possível notar, na Figura 1, algumas regiões com mais de um modelo de turbina hidráulica. Isso mostra a variedade de turbinas existentes e a ampla faixa de operação destas. Então, em um processo de seleção de uma turbina, é preciso considerar, também, parâmetros técnicos como: preço, qualidade construtiva, processo de manutenção e instalação, tendência ou não à cavitação, dentre outros (HENN, 2006).

Vamos Praticar

Francis, Pelton e Kaplan: três nomes para três maneiras diferentes de aproveitar o poder dos cursos-d’água. Dê sua opinião comparativa sobre essas três turbinas, com base no estudo da unidade e na apreciação das imagens e dos textos disponíveis em: https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/energias-renoveveis/energia-hidraulica/turbina-hidreletrica. Você também deve ter como base a Figura 1. Ao final, disponibilize seu trabalho na seção Compartilhe do fórum.

Referências

ANEEL – AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Energia hidráulica. Brasília, DF: Aneel, [2021]. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/04-Energia_Hidraulica(2).pdf. Acesso em: 18 jun. 2021.

ÇENGEL, Y. A.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. 3. ed. Porto Alegre: AMGH, 2015.

ENTRAMOS nas turbinas de Itaipu. [S. l.: s. n.], 2017. 1 vídeo (18 mim 40 s). Publicado pelo canal Manual do Mundo. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=48IlepuOvLw. Acesso em: 18 jun. 2021.

HENN, E. A. L. Máquinas de fluido. 2. ed. Porto Alegre: UFSM, 2006.

THE THREE main types of water turbine. David Darling, [2021]. Disponível em: https://www.daviddarling.info/encyclopedia/W/AE_water_turbine.html. Acesso em: 12 maio 2021.

TURBINA hidrelétrica. Enel Green Power, [2021]. Disponível em: https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/energias-renoveveis/energia-hidraulica/turbina-hidreletrica. Acesso em: 18 jun. 2021.

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