Turbinas Hidráulicas
As turbinas hidráulicas transformam a energia potencial da água armazenada em reservatórios em energia mecânica.
As turbinas podem ser classificadas de acordo com a direção do fluxo do fluido no rotor em:
1.Axiais
2.Radiais
3.Mistas
Nas turbinas axiais, o fluxo da água é primordialmente paralelo ao eixo de rotação. A turbina Kaplan é um exemplo de turbina axial.
Nas turbinas radiais o fluxo é primordialmente perpendicular ao eixo de rotação. A turbina Francis é um exemplo de turbina radial.
Análise Dimensional de Turbinas Hidráulicas
A turbina hidráulica é projetada para obter o máximo de energia de uma determinada vazão Q, altura H e velocidade de rotação n.
Por isso, é fundamental conhecer do rendimento em função desses parâmetros.
As variáveis de interesse nas turbo máquinas são apresentadas na Tabela abaixo.
|
Grandeza |
Símbolo |
Dimensões |
Unidade |
|
Fluxo |
Q |
L3t-1 |
m3/s |
|
Energia Específica |
E |
L2t-2 |
m2/s2 |
|
Potência |
P |
ML2t-3 |
kg.m2/s3 |
|
Velocidade Rotação |
N |
t-1 |
1/s |
|
Dimensão |
D |
L |
m |
|
Densidade |
ρ |
ML-3 |
kg/m3 |
|
Viscosidade |
μ |
ML-1t-1 |
kg/m/s |
Essas variáveis podem ser agrupadas nas seguintes variáveis adimensionais:
Onde:
Π1 é o coeficiente de capacidade ou fluxo;
Π2 é o coeficiente de queda;
Π3 é o coeficiente de potência;
Π4 é o coeficiente de fluido e está relacionado com o número de Reynolds;
Combinando os coeficientes de queda e potência de modo a eliminar D, teremos que:
onde:
ns é a velocidade específica da turbina.