ANÁLISE DAS TURBINAS FRANCIS E KAPLAN

DISCIPLINA: GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA (EME801)

Prof. Dr. Edson da Costa Bortoni

RELATÓRIO 07

USINA COARACI

(Município de Coaraci/MG)

Turbinas Hidráulicas:

Francis

Kaplan

Equipe 19

Alunos:

Diogo Augusto SoaresPimenta                Matrícula: 17054

Douglas de Souza Ferreira                Matrícula: 18914

Data de entrega:14 de junho de 2013

SUMÁRIO

1.        PROCESSO DE SELEÇÃO SIMPLIFICADO        3

2.        CRITÉRIOS ADOTADOS        4

2.1.        ROTAÇÃO ESPECÍFICA        4

2.2.        CAMPO OPERACIONAL        4

2.3.        ALTURA DE SUCÇÃO        5

2.4.        AVALIAÇÃO PELA VAZÃO MÍNIMA        5

3.        CRITÉRIOS DE MOTORIZAÇÃO        7

4.        ANÁLISE DAS TURBINAS FRANCIS E KAPLAN        9

4.1.        TURBINA HIDRÁULICA FRANCIS        9

4.2.        TURBINA HIDRÁULICA KAPLAN        10

5.        CONCLUSÃO        12

6.        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        13

ÍNDICE DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1: GRÁFICO DE SELEÇÃO        3

FIGURA 2: CAPTURA DE TELA DA PLANILHA CÁLCULOS        7

FIGURA 3: CAPTURA DE TELA DA PLANILHA CRITÉRIOS        8

FIGURA 4: CAPTURA DE TELA DA PLANILHA FRANCIS        9

FIGURA 5: CAPTURA DE TELA DA PLANILHA KAPLAN        10

1. PROCESSO DE SELEÇÃO SIMPLIFICADO

A partir de valores definidos de vazão e queda bruta é possível, a partir da análise de um gráfico de seleção, ter uma ideia do tipo de turbina hidráulica a ser utilizada. A partir Figura 1, a seguir, para a vazão e queda bruta do projeto (vazão: 5,11 m³/s e queda bruta: 155,5 m) sugere-se a escolha da turbina hidráulica Francis.

[pic 2]

FIGURA 1: GRÁFICO DE SELEÇÃO

1. CRITÉRIOS ADOTADOS

Objetivando-se a escolha do tipo de turbina e determinação de número de grupos geradores, os critérios a seguir foram seguidos.

1. ROTAÇÃO ESPECÍFICA

Determina o tipo de rotor da máquina de fluxo.

                (1)[pic 3]

Onde:

n: rotação em rpm;

Q: vazão em m³/s;

H: queda bruta em m.

        Com base dos valores de nqA, determina-se o tipo de turbina a ser utilizada. As faixas de classificação para cada turbina são dadas abaixo.

                (2)[pic 4]

        Para turbina Francis, as rotações inferior e superior podem ser calculadas de acordo com a altura bruta do projeto.

                (3)[pic 5]

        Analogamente, para turbina Kaplan:

                (4)[pic 6]

1. CAMPO OPERACIONAL

Determina a vazão mínima que a turbina pode operar.

                (5)[pic 7]

Onde:

                Qinf: vazão inferior, na qual o rendimento da turbina é de 90% em m³/s;

                fi: fator que determina largura da faixa operativa;

                QN: Vazão nominal da turbina em m³/s.

        Para diferentes tipos de turbina, têm-se diferentes fatores fi.

                (6)[pic 8]

1. ALTURA DE SUCÇÃO

Distância vertical entre o centro da turbina e o nível de jusante determinada de forma a evitar o fenômeno da cavitação.

                (7)[pic 9]

Onde:

        Hsu: altura de sucção em m;

        zb: altitude do canal de fuga em metros (usualmente, nível jusante);

        σmín: coeficiente de cavitação de Thoma.

Observação:

        O valor 10 corresponde à pressão no nível do mar.

O coeficiente de cavitação de Thoma assume diferentes valores para tipos específicos de turbinas.

                (8)[pic 10]

1. AVALIAÇÃO PELA VAZÃO MÍNIMA

A vazão por turbina é dada pela relação a seguir.

                (9)[pic 11]

Onde:

        QP: Vazão de projeto em m³/s;