CH - Aula 05 - Introdução a turbinas hidráulicas

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https://www.youtube.com/watch?v=XoSW0Kn850w

Resumo

TLDRNesta aula introdutória sobre turbinas hidráulicas, aprendemos sobre suas classificações e funcionamento. As turbinas são essenciais em usinas hidrelétricas, pois convertem energia hidráulica em energia mecânica rotacional, através de sistemas hidráulicos fixos e rotativos. A aula discute os diferentes tipos de turbinas, incluindo as turbin Pelton, Francis, Kaplan e suas aplicações, assim como a importância da manutenção e confiabilidade, especialmente em usinas operadas remotamente. Problemas como cavitação e vórtices de sucção são abordados, destacando a necessidade de um funcionamento eficiente e seguro das turbinas.

Conclusões

  • 💧 Turbinas transformam energia hidráulica em mecânica rotacional.
  • 🔄 Classificação das turbinas: tangenciais, radiais, semi-axiais e axiais.
  • ⚙️ Turbinas de ação versus turbinas de reação.
  • ⚠️ Cavitação pode causar danos significativos às turbinas.
  • 💡 Manutenção é crucial para operação eficiente das usinas hidrelétricas.

Linha do tempo

  • 00:00:00 - 00:05:00

    Essa aula introdutória aborda as turbinas hidráulicas. Discute-se a classificação das turbinas mais comuns em usinas hidrelétricas e a importância da conversão de energia hidráulica em trabalho mecânico. A turma aprenderá a especificar turbinas para diferentes empreendimentos, levando em consideração a operação não assistida e a manutenção exigida.

  • 00:05:00 - 00:10:00

    As turbinas hidráulicas são divididas conforme o fluxo da água, sendo tangenciais, radiais, semi-axiais e axiais. Exemplos incluem a turbina Pelton (tangencial), a turbina Francis (radial) e a turbina Kaplan (axial). As características geométricas de cada uma se adequam a diferentes condições operacionais de altura de queda e vazão.

  • 00:10:00 - 00:15:00

    A classificação das turbinas também inclui a diferenciação entre convencionais e não convencionais. As convencionais, como Pelton, Francis e Kaplan, são amplamente utilizadas, enquanto as não convencionais têm aplicações mais restritas e menor potência, como a turbina Banki e turbinas tipo turgo.

  • 00:15:00 - 00:20:00

    Em relação ao modo de geração de potência, as turbinas de reação utilizam tanto a energia cinética quanto a pressão da água para gerar trabalho mecânico, enquanto as turbinas de ação se baseiam apenas na energia cinética. Exemplos incluem turbinas Francis e Kaplan para reação, e Pelton para ação.

  • 00:20:00 - 00:25:00

    Uma das principais turbinas estudadas é a Pelton, que opera com injetores tangenciais e é ideal para alturas de 50 a 1300 metros com baixas vazões. O funcionamento desta turbina envolve a injeção controlada de água e o uso de defletores em situações de pane para desviar a água das pás.

  • 00:25:00 - 00:30:00

    A turbina Michel Benke, também do tipo ação, é adequada para quedas de 5 a 250 metros e não possui caixa espiral, destacando-se pela instalação simples e manutenção fácil. Suas características a tornam ideal para locais distantes e com potência inferior a 2MW.

  • 00:30:00 - 00:39:36

    A turbina turgo apresenta um jato de água lateral e é utilizada para quedas médias de 50 a 250 metros. Assim como a Pelton, tem uma construção específica de pás e também se utiliza de injetores angulados na operação, refletindo a complexidade e eficiência na conversão de energia.

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Vídeo de perguntas e respostas

  • Quais são as principais funções das turbinas hidráulicas?

    As turbinas hidráulicas transformam a energia do escoamento da água em trabalho mecânico e potência elétrica.

  • O que diferencia as turbinas de ação das turbinas de reação?

    As turbinas de ação extraem energia da pressão da água, enquanto as turbinas de reação usam tanto a pressão quanto a energia cinética.

  • Quais são as classificações principais das turbinas hidráulicas?

    As turbinas podem ser classificadas como tangenciais, radiais, semi-axiais e axiais, além de convencionais e não convencionais.

  • Como a cavitação afeta as turbinas hidráulicas?

    A cavitação causa erosão nas partes da turbina, o que pode levar a danos significativos se não for controlada.

  • Quais turbinas são mais comuns em usinas hidrelétricas?

    As turbinas do tipo Pelton, Francis e Kaplan são as mais comuns utilizadas em usinas hidrelétricas.

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Legendas
pt
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    oi oi pessoal essa é uma aula
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    introdutória as turbinas hidráulicas nós
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    vamos ver as principais classificações
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    das turbinas hidráulicas principais que
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    são encontradas em empreendimentos
  • 00:00:13
    hidrelétricos e nas aulas seguintes nós
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    vamos aprender aí a especificar essas
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    turbinas para um determinado
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    empreendimento
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    e as turbinas hidráulicas tem a
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    finalidade de uma forma geral
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    transformar a maior parte de energia de
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    escoamento contínuo da água em trabalho
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    mecânico ou seja é converter a potência
  • 00:00:35
    hidráulica em potência mecânica
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    rotacional esse sistema consiste
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    basicamente de um sistema fixo
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    hidráulico e esse sistema ele tem a
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    objetivo de orientar a água escoamento e
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    também tem uma parte rotativa e
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    biomecânica essa parte rotativa ela tem
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    a função de transformação dado daquela
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    potência hidráulica em trabalho mecânico
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    para nos contextualizarmos né a turbina
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    hidráulica é esse equipamento aqui
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    indicado no círculo vermelho então a
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    água passa pela tomada da água passa
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    então pela na tubulação né a tubulação
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    depressão tubulação forçada passa pela
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    minha caixa espiral que é esses 2 km
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    bom e então encontra a minha turbina
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    hidráulica hidráulica vai transformar
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    essa potência toda em trabalho mecânico
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    então de uma forma geral a turbina
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    hidráulica vai converter energia
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    depressão né que a energia de queda e
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    também energia de movimento que a
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    energia cinética energia mecânica
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    rotacional
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    e as turbinas devem ser escolhidas de
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    modo a obter a facilidade de operação e
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    também devemos levar em consideração a
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    manutenção dessa turbina dando-se grande
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    importância a sua robustez ea sua
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    confiabilidade e principalmente porque a
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    tendência é que as usinas né são
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    operadas a partir de hoje de modo não
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    assistido ou seja não existem pessoas
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    operando essas usinas hidrelétricas elas
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    são operadas à distância na escolha da
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    turbina deve-se analisar além dos
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    parâmetros técnicos claro e do seu preço
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    também é capacidade de imediato
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    atendimento porque caso tem algum
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    problema de funcionamento deve-se
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    existir a disponibilidade para o
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    fornecimento de peças sobressalentes
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    caso eu venha a escolher uma turbina e
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    na região eu não tenho uma manutenção um
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    pessoal que possa fazer essa manutenção
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    e de quebra eu vou ter problemas muito
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    grandes ou seja eu vou ficar sem gerar
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    energia elétrica durante muito tempo
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    então isso também deve ser levado em
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    consideração costa
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    a cada um dos diversos tipos de turbinas
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    né possui características geométricas
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    que o tornam mais adequado a uma
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    determinada condição de altura de queda
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    vazão e também de rotação principalmente
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    nas aulas seguintes nós vamos estudar
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    quais turbinas entregar para cada tipo
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    de situação
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    nós passamos agora para a classificação
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    das turbinas a primeira classificação
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    que nós vamos estudar que é o fluxo no
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    rotor fluxo de água no rotor né então as
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    turbinas podem ser classificados em
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    relação a direção do fluxo como sendo
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    tangencial como sendo radial radial ou
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    semi-axial e axial então nós temos aqui
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    a tangencial como exemplo da turbina
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    pelton que nós vamos dar mais à frente
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    como a fluxo radial sem maxial a francis
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    ea axial a turbina kaplan qual a
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    diferença entre cópia uma delas aqui
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    e na turbina tangencial o fluxo de água
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    ela é lançado em uma forma muito chato e
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    ela é lançada em um número limitado de
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    paz já na radial ou semi-axial o fluxo é
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    aproximadamente perpendicular ao eixo de
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    rotação já o fluxo axial é
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    aproximadamente paralelo ao eixo de
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    rotação vamos analisar novamente aquela
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    figura do slide anterior então dessas
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    turbinas aqui a primeira turbina a ela é
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    a turbina do tipo perto notem que temos
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    um bico injetor aqui inserindo água e
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    essa água troca somente algumas paz da
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    minha turbina do tipo perto então nós
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    podemos falar que essa essa esse tipo de
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    turbina é tangencial
  • 00:04:56
    eu já essa segunda turbina bem aqui que
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    é uma turbina do tipo francis notem que
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    a água né ela passa aqui no caracol e
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    elas têm o sentido no mesmo sentido do
  • 00:05:09
    raio do meu é da minha turbina então por
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    isso que nós chamamos essa turbina de
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    radial ou semi-axial já essa terceira
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    turbina quer turbina chamada cápsula ela
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    possui um fluxo de água paralelo né ou
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    no mesmo eixo da minha turbina então no
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    corpo da turbina a minha água é
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    conduzida e quando ela toca as pás ela
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    já está no mesmo eixo da minha turbina
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    então ela chamamos essa última turbina
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    aqui de axial
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    a outra forma de se classificar as
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    turbinas em relação à utilização dessas
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    turbinas então as turbinas convencionais
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    são aquelas que já estão presentes há
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    muito tempo no mercado e são bastante
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    empregadas em centrais hidrelétricas
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    tanto de grande e médio e também pequeno
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    porte no caso nós temos três turbinas
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    que são essas que já apresentei para
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    vocês a turbina do tipo pelton turbina
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    francis e a turbina cápsula
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    e já as turbinas não convencionais são
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    aquelas que foram desenvolvidos de forma
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    mais recente elas não são empregadas em
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    centrais de grande e médio porte e elas
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    têm as suas aplicações bem restritas e
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    normalmente essas turbinas possuem uma
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    potência pequena escasso temos alguns
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    exemplos aqui como a marca o bank a de
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    fluxo cruzado à turgo turbilhão e bombas
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    funcionando como turbinas todas essas
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    turbinas nós vamos estudar mais à frente
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    e novamente né podemos classificar de
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    uma forma diferente essas turbinas nesse
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    caso aqui nós vamos classificar em
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    relação à obtenção de potência mecânica
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    na turbina então a primeira delas são as
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    turbinas chamadas de turbinas de reação
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    aquela em que o trabalho mecânico obtido
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    tanto pela transformação da energia
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    cinética com a energia de pressão da
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    água escoamento é chamada de turbina é a
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    reação então eu vou utilizar essas duas
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    turbinas aqui essas duas energias aqui a
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    vazão entre a sobrepressão e nos
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    condutos móveis do rotor da turbina muda
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    de direção de aceleração então nós
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    podemos notar aqui na turbina francis
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    que devido a sua geometria complexa a ao
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    sentido da água vai ser alterado e aqui
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    na turbina kaplan também devido a sua
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    geometria a água vai alterar a sua no
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    seu movimento
  • 00:07:52
    e o escoamento ao passar pelo motor
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    nessa turbina de reação elas têm
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    variação de pressão esse último fato
  • 00:08:01
    aqui é o que agrava o surgimento de
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    cavitação esses tipos de turbina temos
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    alguns exemplos aqui como a turbina do
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    tipo francis kaplan bulbo straflo hélice
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    todas essas são axiais ou sem axiais
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    igual no caso da francis turbinas de
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    ação o trabalho mecânico obtido pela
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    transformação da energia cinética da
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    água escoamento através claro do
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    elemento do sistema rotativo
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    hidromecânico a vazão muda somente de
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    direção porém ela não muda de aceleração
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    como acontece nas turbinas de ração o
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    escoamento ao passar por reprodutor não
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    tem variação de pressão muito
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    significativo que diminui um pouco os
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    problemas
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    e a cavitação os exemplos né que nós
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    temos é a turbina do tipo pelton turgo
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    michael benke essas turbinas são todas
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    tangenciais
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    oi essa classificação apresentada por
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    essa figura ela sumariza as principais
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    turbinas e são utilizadas em centrais
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    hidrelétricas então dentro das turbinas
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    de reação nós temos a turbina as
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    turbinas do tipo tubulares né das
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    tubulares podemos ainda divididas entre
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    straflo e tubo as turbinas de escoamento
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    axial né que passa de forma o fluxo da
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    água passa de forma paralela ao eixo da
  • 00:09:29
    turbina temos as turbinas de pás fixas
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    chamadas de hélices ou proteger é e
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    temos também aquelas de paz ajustáveis
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    que são as turbinas tipo kaplan temos
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    aqui a turbina do tipo francis e ela
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    ainda pode ser subdividida em lenta
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    sonhar mais rápidas e esta rápidas como
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    nós vamos ver na aula seguinte faz falta
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    aqui para as turbinas de ação que também
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    são acham são chamadas de turbinas de
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    impulso podemos a encontrar turbinas do
  • 00:09:58
    tipo turgo turbina pelton que ela na
  • 00:10:01
    turbina convencional ea
  • 00:10:03
    o michael benke
  • 00:10:06
    nós vamos iniciar os estudos das
  • 00:10:09
    turbinas quatro dentro do tipo pelton
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    essa turbina né ela é uma turbina de
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    ação e é opera com injetores que acabam
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    dirigindo a água né gato de água contra
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    as pás do rotor então aqui nós podemos
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    notar nesta figura os bicos injetores
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    aqui onde eu estou circulando de
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    vermelho e esses bicos injetores eles é
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    injetam a água de forma tangencial as
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    pás das minhas turbinas o número de pás
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    da turbina pelton seu diâmetro
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    velocidade angular estão ultimamente
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    ligados a altura topográfica do
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    aproveitamento e também a potência
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    mecânica da turbina esses dados nós
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    vamos ver nas próximas aulas quando nós
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    fomos fazer as especificações da turbina
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    para um dado empreendimento hidrelétrico
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    que é isso vai ser totalmente
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    relacionado a altura e também a potência
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    e e claro sempre relacionada a vazão da
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    do meu primo
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    e essas turbinas pelton elas são
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    empregadas em quando eu tenho altas
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    quedas e baixas vazões
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    e você tá lendo mais as características
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    da turbina pelton nela é empregada em
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    grandes alturas de 50 a 1.300 metros
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    possuem de 2 a 6 bicos injetores que vão
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    variar principalmente em relação a
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    potência ea altura do empreendimento
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    notem que somente em números pares né
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    então vai ser 246 ela pode ser instalado
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    tanto na vertical quanto na horizontal e
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    são utilizadas velocidades elevadas para
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    esse tipo de turbina isso vai implicar
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    em um número elevado de polos do gerador
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    conectado a ela
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    e aqui temos uma foto de uma turbina do
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    tipo pelton notem que as faz delas são
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    como se fossem uma concha né duas
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    conchas na concha bipartida então é a
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    água vai tocar nessa concha ela vai ser
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    dividida e vai escoar para as laterais
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    esse é o princípio de funcionamento do
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    impulso
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    é o fluxo da água é controlada por uma
  • 00:12:17
    agulha essa agulha que é mostrado aqui
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    nessa figura é da esquerda quando agulha
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    ela aproxima da ponta do bico injetor
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    ela vai impedir com que a água passe
  • 00:12:29
    então diminuindo a vazão da do meu rotor
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    pelton da água e toca no meu rotor
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    pelton nós tem que ir é por meio da
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    agulha que eu vou controlar a potência
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    da minha turbina e consequentemente a
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    potência elétrica do meu gerador
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    e esse elemento né agulha junto com bico
  • 00:12:48
    injetor ele é semelhante ou e tem um
  • 00:12:51
    papel semelhante ao distribuidor das
  • 00:12:54
    minhas turbinas de reação algo
  • 00:12:57
    importante é esse equipamento aqui que é
  • 00:13:00
    o defletor ele tem a função de desviar o
  • 00:13:03
    jato das pás quando ocorre um disparo da
  • 00:13:05
    máquina devido a uma pane elétrica então
  • 00:13:08
    por exemplo se eu tenho um
  • 00:13:09
    curto-circuito logo na saída da máquina
  • 00:13:11
    síncrona que é a máquina que está
  • 00:13:13
    acoplada ao rotor pelton ela vai
  • 00:13:16
    entender a disparar né ela velocidade
  • 00:13:19
    dela vai aumentar muito então o devo
  • 00:13:21
    diminuir ou melhor né eu devo dizer a
  • 00:13:24
    água que chega até o rotor pelton se eu
  • 00:13:27
    enviasse um comando de fechamento blues
  • 00:13:31
    muito brusco da agulha o que aconteceria
  • 00:13:33
    aqui seria um um grande golpe de ar ed
  • 00:13:36
    para evitar esse problema é rapidamente
  • 00:13:39
    é inserido um defletor do jato então a
  • 00:13:42
    água uma vez que ele entra aqui a água é
  • 00:13:45
    diferente
  • 00:13:45
    se desviando a água do rotor pelton né e
  • 00:13:48
    ela não vai tocar já as pás do meu da
  • 00:13:52
    minha turbina fazendo com que a minha
  • 00:13:54
    turbina tem atende-se a desacelerar
  • 00:14:00
    e para acelerar a frenagem do meu rotor
  • 00:14:03
    pelton um jato ele é injetado na parte
  • 00:14:06
    traseira das pás né pelo sistema de
  • 00:14:09
    freio com isso rapidamente vou reduzir a
  • 00:14:12
    potência que é injetada no gerador
  • 00:14:15
    elétrico
  • 00:14:17
    oi aqui é apresentado um rotor pelton do
  • 00:14:21
    tipo rotor gêmeo ou seja eu tenho duas
  • 00:14:24
    turbinas né duas turbinas pelton aqui no
  • 00:14:27
    mesmo eixo do de um único gerador do nós
  • 00:14:31
    temos um gerador síncrono aqui a direita
  • 00:14:33
    e duas turbinas do tipo pelton no mesmo
  • 00:14:36
    eixo isso aqui é eu ganho algumas
  • 00:14:39
    vantagens porque eu posso colocar para
  • 00:14:42
    uma vazão maior um único conjunto para
  • 00:14:45
    um grande gerador
  • 00:14:48
    tô passando agora para as turbinas do
  • 00:14:51
    tipo michael benke que também é chamada
  • 00:14:52
    de fluxo cruzado ela é uma turbina do
  • 00:14:56
    tipo ação ea simplicidade de sua
  • 00:14:59
    construção a importante para que seu
  • 00:15:01
    curso né seja bastante baixo além disso
  • 00:15:04
    ela possui uma instalação fácil e uma
  • 00:15:07
    manutenção bastante simples essa turbina
  • 00:15:10
    lembrando ela não convencional então não
  • 00:15:12
    é utilizado em grandes centrais
  • 00:15:14
    hidrelétricas ela é utilizado para
  • 00:15:17
    baixas e médias quedas e médias vazões
  • 00:15:21
    a especificar os dados dela né ela pode
  • 00:15:26
    ser empregada altura de 5 a 250 metros
  • 00:15:29
    não possui caixa espiral é instalação é
  • 00:15:32
    somente na horizontal e para baixo assim
  • 00:15:34
    médias quedas
  • 00:15:36
    e é importante ressaltar que essa
  • 00:15:39
    turbina é limitada de no máximo dois
  • 00:15:42
    megawatts por unidade devido a sua
  • 00:15:44
    simplicidade construtiva baixo
  • 00:15:47
    investimento e manutenção isso faz com
  • 00:15:50
    que esse tipo de turbina seja adequado
  • 00:15:52
    para locais distantes dos centros e que
  • 00:15:55
    necessitem também de claro pouca
  • 00:15:57
    potência
  • 00:15:59
    oi aqui é apresentado o diagrama do da
  • 00:16:02
    turbina do tipo michael benke uma
  • 00:16:04
    característica interessante dessa
  • 00:16:06
    turbina é que o fluxo de água ela
  • 00:16:09
    atravessa a turbina e ela entra dentro
  • 00:16:12
    dela é próximo ao eixo e ela atravessa
  • 00:16:16
    novamente em outro ponto então a água
  • 00:16:19
    ela vai tocar turbina em dois locais
  • 00:16:21
    aqui em um nós temos uma válvula de
  • 00:16:24
    geração para liberar a pressão em dois
  • 00:16:27
    nós temos o distribuidor aqui esse
  • 00:16:30
    distribuidor ele vai subir ou descer de
  • 00:16:32
    forma a controlar a água que chega na
  • 00:16:34
    turbina e consequentemente controlar a
  • 00:16:37
    potência três temos um invólucro em
  • 00:16:40
    quatro é o rotor em si em cinco nós
  • 00:16:44
    temos uma carcaça removível para mim
  • 00:16:47
    eventual manutenção em seus nós temos as
  • 00:16:50
    pás dessa desse tipo de turbina em 7 nós
  • 00:16:54
    temos o fluxo de água aqui que toca em
  • 00:16:56
    dois locais da turbina
  • 00:16:59
    e nós temos o lixo que vai ser é que vai
  • 00:17:03
    né de encontro ao gerador elétrico
  • 00:17:06
    nós passamos a estudar agora a turbina
  • 00:17:09
    do tipo turgo essa turbina é é de ação
  • 00:17:12
    né na cabina de ação ser bem semelhante
  • 00:17:16
    a turbina pelton mas a posição de
  • 00:17:18
    incidência do jato de água é lateral né
  • 00:17:21
    nós tínhamos lá na turbina do tipo
  • 00:17:23
    pelton uma injeção totalmente é
  • 00:17:27
    horizontal é isso resulta numa geometria
  • 00:17:31
    diferenciada para as pás do rotor ela é
  • 00:17:34
    empregada em média as quedas e as redes
  • 00:17:37
    vazões
  • 00:17:40
    e ela é aplicado assim como o fluxo
  • 00:17:42
    cruzado para alturas de 50 a 250 metros
  • 00:17:45
    ela também não possui caixa espiral ela
  • 00:17:49
    pode ser instalado tanto na vertical
  • 00:17:50
    quanto na horizontal e empregada para
  • 00:17:53
    médias quedas
  • 00:17:54
    a nota em que para esse tipo de turbina
  • 00:17:57
    turbo diferentemente da pelton o ângulo
  • 00:18:00
    né ele é diferente e nós temos aqui por
  • 00:18:03
    exemplo ângulo de ataque de 20 graus
  • 00:18:05
    então também temos aqui como diferença
  • 00:18:10
    que esse jato pode atingir até 3 pás do
  • 00:18:14
    rotor de forma simultânea tá água entra
  • 00:18:17
    aqui transferir transferir a energia né
  • 00:18:19
    na forma de impulso e depois ela sai na
  • 00:18:23
    mesma angulação que entrou é
  • 00:18:25
    anteriormente
  • 00:18:29
    e essa foto é que mostra uma turbina do
  • 00:18:31
    tipo turbo não tem aqui que o bico
  • 00:18:34
    injetor ele está angulado em relação ao
  • 00:18:36
    rotor então a água vai entrar e sair
  • 00:18:39
    também de forma angulada passando agora
  • 00:18:43
    para uma turbina de reação nós vamos
  • 00:18:46
    estudar a turbina hélice ou proteger as
  • 00:18:49
    turbinas hélice elas operam com um
  • 00:18:52
    produtor do tipo hélice fixo então nós
  • 00:18:56
    podemos notar aqui nessa foto que esses
  • 00:18:58
    rotores são soldados no eixo do meu da
  • 00:19:02
    minha turbina hidráulica o distribuidor
  • 00:19:05
    com paletas variáveis é que ajusta a
  • 00:19:07
    vazão da turbina ajustando assim a
  • 00:19:10
    potência gerada pelo turbina a potência
  • 00:19:12
    exigida pelo gerador isso é feito da
  • 00:19:15
    mesma forma é lá como nós vamos estudar
  • 00:19:17
    logo mais com a turbina do tipo francis
  • 00:19:20
    elas são aplicadas em baixas quedas e
  • 00:19:23
    grandes vazões a criação desse tipo de
  • 00:19:27
    turbina veio
  • 00:19:29
    o 908 com a necessidade da obtenção de
  • 00:19:32
    turbinas com velocidades consideráveis
  • 00:19:35
    na altas velocidades em baixas quedas e
  • 00:19:38
    grandes descargas ou seja grandes vazões
  • 00:19:40
    e que isso não era viável atualmente
  • 00:19:43
    também não é viável com uma turbina do
  • 00:19:46
    tipo francis então foi desenvolvida a
  • 00:19:48
    turbina do tipo hélice nessa foto aqui
  • 00:19:51
    nós podemos observar as paletas né dos
  • 00:19:54
    distribuidores então esse aqui é o
  • 00:19:56
    distribuidor que vai justamente
  • 00:19:58
    controlar o fluxo de água que toca a
  • 00:20:00
    turbina e em baixo aqui na parte de
  • 00:20:03
    baixo nós podemos notar as pás do da
  • 00:20:06
    minha turbina e as passam totalmente
  • 00:20:08
    fixas isso é importante por de sempre
  • 00:20:12
    destacar porque nós vamos mostrar mais à
  • 00:20:14
    frente a outra turbina que é do tipo
  • 00:20:17
    cápsula a turbina kaplan não possui
  • 00:20:20
    passo fixas essa turbina aqui lembra
  • 00:20:23
    bastante a hélice de um navio
  • 00:20:27
    bom então falando da turbina do tipo
  • 00:20:30
    cápsula né nesse caso ela é bem parecida
  • 00:20:33
    com a turbina própria ler porém ela
  • 00:20:36
    possui as pás variáveis então o ângulo
  • 00:20:39
    dessas paz elas podem ser ajustados de
  • 00:20:42
    acordo com a vazão da turbina isso
  • 00:20:45
    também ajusta a potência gerada pela
  • 00:20:48
    turbina de acordo com a potência exigida
  • 00:20:49
    pelo gerador ela possui distribuidor com
  • 00:20:53
    paletas deposição variável e também
  • 00:20:55
    possui ajuste das pás ela nada mais é
  • 00:21:00
    que uma evolução da turbina hélice uma
  • 00:21:03
    vez que no caso dela o rendimento ela é
  • 00:21:06
    muito alto durante uma variação grande
  • 00:21:08
    de vazão ela é aplicada em baixas quedas
  • 00:21:12
    e grandes vazões
  • 00:21:15
    bom então especificando melhor altura
  • 00:21:19
    aquele aplicada na 25 a 70 metros possui
  • 00:21:22
    um rotor em forma de hélice com 4 a 8
  • 00:21:25
    passos móveis instalação vertical ou
  • 00:21:29
    horizontal e baixas quedas
  • 00:21:33
    a turbina kaplan possui dupla regulação
  • 00:21:36
    de vazão ou seja a regulação é feita
  • 00:21:38
    tanto pelos distribuidores quanto pela
  • 00:21:42
    angulação das pás dessa turbina
  • 00:21:46
    e o princípio de funcionamento que faz
  • 00:21:49
    essa turbina girafa nada mais é que a
  • 00:21:52
    devido a geometria das pás da turbina a
  • 00:21:56
    forma que a água passa pelas pás ela já
  • 00:22:00
    era uma força de sustentação nessa isso
  • 00:22:03
    é causado justamente pela geometria
  • 00:22:05
    dessas pastas e essa força
  • 00:22:07
    consequentemente para fazer as pás
  • 00:22:10
    girarem
  • 00:22:13
    é uma variação horizontal da turbina
  • 00:22:16
    kaplan é a turbina tubular s ou kaplan
  • 00:22:20
    esse essa turbina de reação né ela opera
  • 00:22:24
    com rotores do tipo hélice ela possui
  • 00:22:27
    distribuidor com paletas deposição
  • 00:22:29
    variável e rotor de pás fixas elas são
  • 00:22:33
    empregadas em baixas quedas e médias
  • 00:22:36
    vazões especificando melhor essa turbina
  • 00:22:39
    ela é empregada com altura de 2 a 15
  • 00:22:42
    metros que construção consideradas muito
  • 00:22:44
    baixas também a 16 a 30 metros que são
  • 00:22:48
    consideradas baixas possui um motor em
  • 00:22:50
    forma de s 148 pas fixas possui
  • 00:22:54
    instalação somente na horizontal e em
  • 00:22:56
    baixas quedas
  • 00:22:58
    e como podemos notar aqui a turbina ela
  • 00:23:02
    fica dentro da água como podemos notar e
  • 00:23:05
    o gerador ele fica na parte de fora
  • 00:23:08
    quando o eixo ele atravessa a as paredes
  • 00:23:12
    da minha tubulação nas paredes no
  • 00:23:14
    youtube de sucção essa é a
  • 00:23:16
    característica diferenciada da turbina
  • 00:23:19
    tubular s
  • 00:23:22
    é uma turbina no bastante empregado em
  • 00:23:25
    inclusive grandes usinas apesar do seu
  • 00:23:28
    pequeno tamanho é a turbina de reação do
  • 00:23:32
    tipo bulbo essas aletas as aletas do
  • 00:23:35
    rotor podem ser ajustados de acordo com
  • 00:23:38
    a vazão da turbina ajustando assim a
  • 00:23:40
    potência gerada pela turbina a potência
  • 00:23:43
    exigida pelo gerador ela possui
  • 00:23:45
    distribuidor com paletas deposição
  • 00:23:47
    variável e rotor de pás móveis assim
  • 00:23:50
    como a capa e elas são empregadas em
  • 00:23:53
    baixas quedas e médias vazões
  • 00:23:57
    e elas podem ser empregadas em alturas
  • 00:24:00
    baixíssimos né de 2 metros até 70 metros
  • 00:24:03
    possui envolto em forma de hélice de 48
  • 00:24:06
    passos móveis instalação dela é na
  • 00:24:08
    horizontal e ela empregada em baixas
  • 00:24:11
    quedas
  • 00:24:14
    há uma grande diferença dessa turbina do
  • 00:24:16
    tipo bulbo é que existe uma câmara
  • 00:24:19
    blindada ao redor dessa turbina e ela é
  • 00:24:23
    totalmente colocada no tubo a doutor de
  • 00:24:26
    água então aqui no como nós podemos
  • 00:24:28
    notar essa e essa capa que fica em volta
  • 00:24:31
    do gerador é o que a gente chama de bobo
  • 00:24:36
    ou câmera câmara blindada essa câmera
  • 00:24:40
    ela não possui devido a vedação que é
  • 00:24:42
    muito bem feita aqui nessa posição de eu
  • 00:24:45
    marquei ela não entra nenhum tipo de
  • 00:24:47
    água e inclusive eu posso acessar para
  • 00:24:51
    eventuais manutenções então fica
  • 00:24:53
    totalmente livre de água já turbina aqui
  • 00:24:57
    né na parte é da onde toca a água nós
  • 00:25:01
    podemos observar que ela é muito
  • 00:25:03
    parecida com a forminha do tipo catlon
  • 00:25:05
    que nós temos aqui pas orientáveis e ela
  • 00:25:09
    é muito parecida com uma turbina né com
  • 00:25:14
    o ginásio
  • 00:25:16
    é uma outra variação das turbinas
  • 00:25:19
    tubulares é a turbina extra ela é uma
  • 00:25:21
    turbina de escoamento retilíneo da onde
  • 00:25:24
    vem o nome dela e possui volume reduzido
  • 00:25:27
    são adequadas para quedas de até 40
  • 00:25:30
    metros né baixas quedas e com um motor
  • 00:25:33
    de até 10m de diâmetro ela reduz
  • 00:25:36
    bastante o custo das obras de construção
  • 00:25:38
    civil como nós vamos ver mais adiante
  • 00:25:41
    então são empregadas em baixas quedas e
  • 00:25:43
    médias vazões né altura de três a 40
  • 00:25:46
    metros instalação ela é horizontal ou
  • 00:25:49
    inclinado e possui em sala de altura
  • 00:25:53
    empregada baixas quedas né
  • 00:25:56
    é uma grande vantagem dessa turbina é de
  • 00:25:59
    não haver necessidade de colocar o
  • 00:26:00
    gerador no interior de um bulbo como é
  • 00:26:02
    feito com a turbina bulbo né não precisa
  • 00:26:04
    daquela câmara blindada isso criaria né
  • 00:26:07
    o google ele cria problemas e limitar
  • 00:26:09
    limitações em relação à dimensão desse
  • 00:26:12
    equipamento e resfriamento do gerador a
  • 00:26:16
    colocação do alternador da na própria
  • 00:26:19
    periferia do rotor da turbina ela
  • 00:26:21
    possibilita uma instalação compacta ea
  • 00:26:25
    obtenção de uma potência maior que o
  • 00:26:27
    seria né obtido com outros tipos de
  • 00:26:31
    turbinas com condições iguais de queda
  • 00:26:35
    bom então aqui é apresentado um corte
  • 00:26:38
    desse tipo de turbina junto com gerador
  • 00:26:40
    temos em um aqui as pás diretrizes né a
  • 00:26:45
    em dois parte de atrizes móveis do
  • 00:26:47
    distribuidor então esse que é o elemento
  • 00:26:50
    que vai controlar o fluxo de água nessa
  • 00:26:52
    turbina três temos as pás fixas e no na
  • 00:26:58
    parte superior aqui que eu estou
  • 00:27:00
    indicando de vermelho é onde fica o
  • 00:27:02
    rotor do meu gerador então rotor ele é
  • 00:27:05
    fixado junto com as pás da minha turbina
  • 00:27:12
    a nossa em nessas fotos que o rotor do
  • 00:27:16
    meu gerador que pode ser evidenciado
  • 00:27:18
    pelos polos do da minha máquina síncrona
  • 00:27:22
    né que ele é soldado ele está junto com
  • 00:27:26
    as pás da minha turbina então esses
  • 00:27:28
    conjuntos ele gira junto à vedação é
  • 00:27:32
    feita nessa nessa posição aqui que eu
  • 00:27:35
    estou marcando
  • 00:27:38
    há uma possibilidade para ter ministrar
  • 00:27:41
    afro é a utilização de ímãs permanentes
  • 00:27:44
    para o rotor então ao invés de eu ter
  • 00:27:46
    polos é que o controlo por meio de uma
  • 00:27:49
    excitatriz é corrente controlada por mim
  • 00:27:51
    você tá atriz eu tenho imãs permanentes
  • 00:27:54
    nesse caso eu não poderia ter controle
  • 00:27:58
    de potência reativa ou controle de
  • 00:28:00
    tensão dessa máquina porém eu consigo
  • 00:28:03
    por meio desse simas uma uma construção
  • 00:28:07
    mais simples
  • 00:28:09
    tô passando agora para turbinas tipo
  • 00:28:12
    francis ela é a turbina a empregada em
  • 00:28:16
    mais empreendimentos hidrelétricos ela é
  • 00:28:19
    aquele é mais comum então ela na turbina
  • 00:28:22
    do tipo reação e ela possui assim como a
  • 00:28:26
    turbina do tipo cápsula a caixa espiral
  • 00:28:28
    né o caracol que dirige a vazão as
  • 00:28:32
    aletas do rotor são fixas mas possui um
  • 00:28:35
    distribuidor com paletas deposição
  • 00:28:37
    variável porque eu preciso controlar a
  • 00:28:40
    quantidade de água que passa pela
  • 00:28:42
    turbina esse modo né o fluxo da água é
  • 00:28:44
    acelerado e é orientado para o rotor sob
  • 00:28:47
    diferentes ângulos de inclinação
  • 00:28:49
    permitindo uma regularização da vazão
  • 00:28:52
    que por sua vez permite a regulação da
  • 00:28:55
    potência mecânica da turbina ela é
  • 00:28:57
    empregada para médias quedas e médias
  • 00:29:00
    vazões
  • 00:29:01
    na altura em que ela é empregada varia
  • 00:29:04
    ali de 45 a 400 metros é uma turbina bem
  • 00:29:08
    versátil possui caixa espiral pode ser
  • 00:29:11
    instalada tanto na vertical quanto
  • 00:29:12
    horizontal e empregada para médias
  • 00:29:15
    quedas
  • 00:29:16
    e como já estudamos naterior mente né um
  • 00:29:19
    servo motor do regulador de velocidade
  • 00:29:21
    ou seja aquele regulador que vai
  • 00:29:23
    verificar qual que é a frequência do
  • 00:29:25
    sistema a velocidade do sistema ela vai
  • 00:29:28
    atuar sobre as pazes distribuidores
  • 00:29:30
    ajustáveis e forma que o conto consigo
  • 00:29:32
    controlar a vazão de água em cima do
  • 00:29:35
    rotor da turbina do tipo francis caso eu
  • 00:29:38
    preciso de mais potência eu vou injetar
  • 00:29:40
    mais água então eu vou abrir as paletas
  • 00:29:42
    do distribuidor e se eu precisar de
  • 00:29:44
    menos potência eu vou diminuir o fluxo
  • 00:29:47
    de água né diminuindo ângulo dessas
  • 00:29:50
    paletas né diminuindo o fluxo de água no
  • 00:29:53
    meu rotor francis
  • 00:29:56
    e as partes principais da turbina na
  • 00:29:58
    frança e são a carcaça pré distribuidor
  • 00:30:00
    distribuidor rotor e também o tubo de
  • 00:30:04
    sucção
  • 00:30:05
    e essas turbinas assim como a pelton
  • 00:30:09
    elas podem ter rotor duplo ou também
  • 00:30:12
    chamado de rotor gm que tem a função de
  • 00:30:15
    dobrar a vazão da turbina e fazer com
  • 00:30:17
    que ela opere com alturas menores em
  • 00:30:20
    relação à de um único rotor isso
  • 00:30:22
    substitui uma faixa de turbinas axiais
  • 00:30:25
    que tem custos mais altos deixando ela
  • 00:30:27
    mais vantajosa
  • 00:30:29
    nós passamos a mencionar agora a
  • 00:30:32
    eficiência das turbinas podemos contar
  • 00:30:35
    aqui pelo gráfico que mostra qual que é
  • 00:30:40
    a a quantidade né relativa de água que
  • 00:30:44
    passa no na minha turbina em relação à
  • 00:30:47
    eficiência podemos notar diferenças
  • 00:30:50
    significativas entre as turbinas né os
  • 00:30:53
    tipos de turbinas que temos a pelton
  • 00:30:56
    durante ali acima de setenta por cento
  • 00:30:59
    da sua capacidade podemos notar que ela
  • 00:31:02
    é menos eficiente que as demais turbinas
  • 00:31:05
    convencionais que é a capa e a francis
  • 00:31:09
    outra característica bastante
  • 00:31:11
    interessante de observar que a propeller
  • 00:31:15
    né a turbina do tipo propeller ela
  • 00:31:18
    possui uma grande eficiência que em cem
  • 00:31:21
    porcento do fluxo de água que passa por
  • 00:31:23
    ela porém qualquer valor fora de 100
  • 00:31:26
    porcento ela diminui bastante as
  • 00:31:29
    e elas não podem operar basicamente
  • 00:31:33
    nenhuma forma abaixo de setenta por
  • 00:31:35
    cento de fluxo de água de vazão né
  • 00:31:38
    porque isso acontece porque elas não
  • 00:31:41
    possuem as suas pás orientáveis da mesma
  • 00:31:44
    forma que a capa um possui então a
  • 00:31:46
    cápsula consegue manter uma grande uma
  • 00:31:49
    eficiência muito alta em uma grande
  • 00:31:51
    faixa de vazão não é justamente porque
  • 00:31:55
    ela vai ajustar os passos do de acordo
  • 00:31:58
    com a angulação das partes vai ajustar e
  • 00:32:01
    obter a máxima potência possível vai
  • 00:32:03
    absorver a máxima potência possível
  • 00:32:06
    tumba vazão da minha água
  • 00:32:09
    e esse outro gráfico aqui mostra as
  • 00:32:12
    turbinas convencionais e também as
  • 00:32:15
    turbinas não convencionais podemos notar
  • 00:32:18
    que as turbinas convencionais
  • 00:32:19
    normalmente têm potências é tem
  • 00:32:22
    eficiência são bem maiores que as
  • 00:32:24
    turbinas não convencionais
  • 00:32:28
    é um fenômeno que já foi mencionado
  • 00:32:31
    anteriormente e não foi definido ainda é
  • 00:32:34
    a cavitação então a captação ela ocorre
  • 00:32:38
    no interior de sistemas hidráulicos como
  • 00:32:40
    no caso de turbinas hidráulicas né e ela
  • 00:32:43
    aparecimento de recinto cheio de vapor e
  • 00:32:46
    gases esses fenômenos eles ocorrem
  • 00:32:49
    sempre em locais no interior dos
  • 00:32:50
    sistemas onde alcançada a pressão de
  • 00:32:52
    saturação do vapor quando essa pressão é
  • 00:32:56
    alcançada nessa atuação do vapor começam
  • 00:32:58
    a ser produzidas por isso vapor que são
  • 00:33:01
    arrastados pelo líquido até lugares onde
  • 00:33:04
    a pressão é maior então uma vez que
  • 00:33:06
    aumenta a pressão ela condensa essas
  • 00:33:08
    bolhas e as condensação de forma
  • 00:33:10
    violenta com isso eles desagregam
  • 00:33:13
    material então eles removem mesmo metal
  • 00:33:15
    da turbina promovendo a cavitação é a
  • 00:33:19
    erosão capital
  • 00:33:22
    bom então essa foto mostra as bolhas
  • 00:33:25
    geradas pelo efeito da cavitação então à
  • 00:33:28
    medida que a minha água é transportada
  • 00:33:30
    ao longo das partes dessa minha hélice
  • 00:33:32
    elas vão encontrar regiões de baixa
  • 00:33:35
    pressão e elas vão sair do estado
  • 00:33:37
    líquido e entrar é para o estado gasoso
  • 00:33:40
    elas vão entrar transformar em vapor de
  • 00:33:43
    água essas bolhas então elas vão
  • 00:33:46
    caminhar ao longo das minhas paz até que
  • 00:33:49
    elas encontram em determinada posição
  • 00:33:51
    zonas de pressões maiores quando ela
  • 00:33:54
    encontra essa zonas de grande depressão
  • 00:33:55
    ela implode de forma muito abrupta e ela
  • 00:33:59
    causa justamente a erosão capital pela
  • 00:34:02
    sua implosão essa cavitação ela surge
  • 00:34:08
    principalmente em turbinas do tipo
  • 00:34:10
    reação né então nós temos como a
  • 00:34:13
    convencional nós temos a turbina do tipo
  • 00:34:16
    cápsula e turbinas tipo francis elas
  • 00:34:19
    podem ocorrer em várias posições na
  • 00:34:21
    minha turbina
  • 00:34:22
    bom então aqui nessa primeira foto nós
  • 00:34:25
    temos uma captação de ponta ea captação
  • 00:34:28
    que aparece na ponta da turbina mb nós
  • 00:34:31
    temos a captação de bolhas viajantes que
  • 00:34:34
    são boas que dizem que são que surjam ao
  • 00:34:36
    longo da turbina e elas podem a
  • 00:34:39
    desagregar material
  • 00:34:41
    eu pensei nós temos um redemoinho de
  • 00:34:45
    tubo e b nós temos fortes entre lâminas
  • 00:34:49
    vamos usar a vórtices mas a frente
  • 00:34:51
    também
  • 00:34:53
    e essa foto da esquerda ela apresenta a
  • 00:34:57
    o efeito da cavitação e a foto da
  • 00:34:59
    direita apresenta o efeito da erosão
  • 00:35:02
    cavital onde foi desagregado foi
  • 00:35:05
    removido vários vários materiais
  • 00:35:07
    metálicos daqui então choque contra as
  • 00:35:12
    paredes causam desagregação de material
  • 00:35:14
    provocando que a gente chama de erosão
  • 00:35:16
    capital capitação é acompanhada de
  • 00:35:19
    vibrações e ruídos então ela pode ser
  • 00:35:21
    identificada sendo violenta a queda das
  • 00:35:24
    características da máquina
  • 00:35:25
    principalmente em relação à eficiência
  • 00:35:28
    nossa tem aqui a quantidade de erosão
  • 00:35:31
    realizada nessa peça mecânica erosão
  • 00:35:33
    capital caso a erosão capital não passa
  • 00:35:37
    por manutenções periódicas ela pode
  • 00:35:40
    levar à quebra da minha turbina como é
  • 00:35:42
    nesse caso aqui então periodicamente a
  • 00:35:46
    máquina é parada é realizada uma
  • 00:35:48
    revitalização da minha turbina devido à
  • 00:35:51
    erosão capital
  • 00:35:53
    o outro é feito hidráulico presente nas
  • 00:35:56
    turbinas é o vórtice de sucção os
  • 00:35:59
    vórtices não é nada mais são que
  • 00:36:01
    redemoinhos que se formam na saída do
  • 00:36:03
    perfil imerso no fluido nesse caso na
  • 00:36:06
    água né que se deslocam na direção do
  • 00:36:08
    mesmo então esse vórtice ele é gerado
  • 00:36:11
    justamente pelo giro da turbina mas
  • 00:36:15
    turbinas hidráulicas de reação como
  • 00:36:17
    francis e cápsula esses vórtices
  • 00:36:19
    produzidos na sucção no tubo de sucção
  • 00:36:21
    trazem as seguintes consequências para o
  • 00:36:24
    sistema elas produzem flutuações de
  • 00:36:27
    pressão o que implica em oscilações de
  • 00:36:29
    potência da máquina e então a potência
  • 00:36:32
    mecânica que é transmitida para o
  • 00:36:35
    gerador também vai transmitir oscilações
  • 00:36:38
    de potência elétrica na rede os vórtices
  • 00:36:41
    produzidos nas cargas parciais produzem
  • 00:36:44
    oscilações no conjunto gerador turbina
  • 00:36:46
    então essas vibrações são bem da nossas
  • 00:36:50
    e os vórtices de cargas parciais possuem
  • 00:36:53
    alta energia alta né em suas caudas e
  • 00:36:56
    tem movimentos desordenados produzindo
  • 00:36:59
    ruídos característicos de impactos
  • 00:37:01
    contra as paredes do tubo de sucção
  • 00:37:04
    youtube de sucção ele pode atacar até a
  • 00:37:07
    virar descolado o cimento
  • 00:37:10
    e essa figura da esquerda mostra um
  • 00:37:13
    desenho da formação do vórtice de sucção
  • 00:37:15
    e essa foto da direita ela mostra um
  • 00:37:19
    teste de dar saída da de como forma o
  • 00:37:22
    vórtice de sucção na saída tanto turbina
  • 00:37:25
    do tipo francis
  • 00:37:27
    e a cavitação ela também aparece no tipo
  • 00:37:31
    de vórtice então nós podemos observar
  • 00:37:33
    aqui o comportamento do vórtice por meio
  • 00:37:35
    das bolhas formadas pelo efeito da
  • 00:37:37
    cavitação
  • 00:37:39
    e para evitar esses efeitos indesejados
  • 00:37:42
    de fortes e captação a máquina deve
  • 00:37:45
    operar sempre uma faixa adequada então
  • 00:37:48
    vamos analisar esse caso aqui em que eu
  • 00:37:50
    mostro o efeito da cavitação e o efeito
  • 00:37:53
    da do vórtice de sucção em uma turbina
  • 00:37:56
    de acordo com o envolvimento da água né
  • 00:37:59
    de acordo com o fluxo da vazão que passa
  • 00:38:02
    por ele então por exemplo com uma
  • 00:38:04
    máquina de 23 mb 100 porcento né da água
  • 00:38:07
    que passa por ela eu vou produzir uma
  • 00:38:09
    potência de 23 megawatts a faixa de
  • 00:38:12
    operação eventual é de 0 a 4 megawatts o
  • 00:38:17
    que isso quer dizer que a máquina poderá
  • 00:38:19
    operar nessa faixa por um período de até
  • 00:38:21
    quatro horas contínuas não se permitindo
  • 00:38:23
    intervalos menores que 20 horas entre
  • 00:38:26
    uma e outra operação
  • 00:38:30
    e a operação contínua nessa faixa acaba
  • 00:38:34
    causando danos à turbinas a turbina
  • 00:38:37
    devido ao efeito da erosão capital
  • 00:38:42
    e já faixa que compreende entre 4 e 16
  • 00:38:46
    mega que nada mais é que o que a faixa
  • 00:38:49
    que aparece a curva de vórtice de sucção
  • 00:38:51
    ela é considerada proibida se ela for
  • 00:38:54
    operada nessa faixa a turbina poderá
  • 00:38:57
    sofrer danos graves já faço ali entre 16
  • 00:39:01
    e 23 nega ela tem o melhor desempenho
  • 00:39:06
    é bom pessoal é isso que eu queria
  • 00:39:08
    mostrar para vocês façam as atividades
  • 00:39:10
    postadas no mudo essas atividades vão
  • 00:39:14
    compor parte da nota das atividades
  • 00:39:16
    assíncronas assim como a presença dessa
  • 00:39:19
    semana quaisquer dúvidas em relação a
  • 00:39:22
    essa aula entre em contato por e-mail
  • 00:39:24
    nos fóruns do mudo ou então nosso
  • 00:39:28
    servidor de discord' durante um horário
  • 00:39:31
    de atendimento muito obrigado pela
  • 00:39:34
    atenção e até mais
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