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Turbina hidrelétrica

Francis, Pelton e Kaplan: três nomes para três maneiras diferentes de aproveitar o poder dos cursos d'água.

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A turbina hidrelétrica é um dispositivo capaz de transformar a energia cinética e potencial da água em energia mecânica. Ela é um elemento essencial das usinas hidrelétricas de rendimento muito elevado: estima-se que as turbinas sejam capazes de converter em energia mecânica mais de 90% da energia cinética da água que interceptam.

Uma turbina hidrelétrica é composta por uma parte fixa, chamada de distribuidor ou estator, e pela roda, ou impulsor. O primeiro serve para direcionar e regular o fluxo de água, o segundo transfere a energia cinética retirada da água para a estrutura na qual está montada.
 

Tipos de turbinas hidrelétricas: Francis, Pelton e Kaplan

Existem três tipos principais de turbinas, dependendo do volume de água ou da diferença de altitude: turbina Francis, turbina Pelton e turbina Kaplan.

A turbina Francis foi desenvolvido em 1848 pelo engenheiro francês James B. Francis e representa o tipo mais utilizado de turbina hidráulica. É uma turbina de fluxo centrípeto: a água atinge o impulsor por meio de um duto em espiral, e as hélices ajustáveis na parte fixa direcionam o fluxo para as hélices do impulsor. É utilizada em casos em que haja diferenças de altura média (de 10 a 300/400 metros) e fluxos de água de 2 a 100 metros cúbicos por segundo

Tipos de turbinas hidrelétricas: 1. Francis | 2. Pelton | 3. Kaplan

A turbina Pelton foi criada em 1879 pelo carpinteiro e inventor americano Lester Allan Pelton. Seu princípio de operação reflete o da roda clássica dos antigos moinhos, modificada para aumentar sua eficiência: a água é transportada para a tubulação, que possui um bico no final, um tipo de gargalo que aumenta a velocidade da água direcionada. O jato de água que sai pelo bico atinge as pás do impulsor, que têm formato de côncavo. A turbina Pelton é usada para grandes diferenças de altura (entre 300 e 1400 metros) e cursos inferiores a 50 metros cúbicos por segundo, para se obter velocidades mais elevadas.

A Turbina Kaplan, projetada em 1913 pelo professor austríaco Viktor Kaplan, segue o princípio de operação das hélices de um navio. A turbina Kaplan é uma turbina do tipo axial: o fluxo de água com que faz as hélices girem em direção axial em relação ao eixo de rotação do impulsor. Graças à possibilidade de ajustar o ângulo de incidência das hélices, existe a vantagem de proporcionar um excelente desempenho na presença de pequenas diferenças de altura, mas também com grandes variações de vazão (superiores a 200 metros cúbicos por segundo).

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