Questão 3:Classifique os seguintes tipos de turbinas hidráulicas(Pelton,Francis,Hélice e Kaplan)com relação ao modo de atuar da água e a trajetória da água em relação ao rotor.
Passo 1
O enunciado pede para classificarmos quatro tipos de turbinas hidráulicas (Pelton, Francis, Hélice e Kaplan) segundo dois critérios:
- Modo de atuação da água – se é turbina de ação (impulso) ou de reação.
- Trajetória do escoamento relativo ao rotor – se o fluxo é radial, axial ou misto.
Passo 2
Antes de classificar, vamos definir os conceitos básicos:
- Turbina de ação (impulso): a pressão da água é convertida em velocidade antes de atingir o rotor; todo o salto de pressão ocorre fora do rotor, que apenas recebe o jato.
- Turbina de reação: a queda de pressão ocorre dentro do próprio rotor; o rotor aproveita tanto a mudança de velocidade quanto a variação de pressão.
- Fluxo radial: a água entra ou sai do rotor movendo-se perpendicular ao eixo.
- Fluxo axial: a água se move paralelamente ao eixo.
- Fluxo misto: o escoamento combina componentes radial e axial.
Passo 3
Pelton
- É turbina de ação, pois recebe jatos de alta velocidade vindos dos bicos (não há variação de pressão no interior do rotor).
- A trajetória do jato incide tangencialmente nas pás e, após o impacto, sai em direção quase radial.
Passo 4
Francis
- É turbina de reação: parte da queda de pressão se dá nas vias fixas (urso) e parte nas pás móveis.
- Tem escoamento misto: a água entra radialmente no rotor e sai com componente axial (ou vice-versa, dependendo do desenho).
Passo 5
Hélice (propeller)
- É turbina de reação: toda a queda de pressão ocorre através do rotor de pás fixas, imerso no escoamento.
- Fluxo axial unidirecional: a água atravessa o rotor paralelamente ao eixo, sem variação radial significativa.
Passo 6
Kaplan
- Também é turbina de reação, mas com pás ajustáveis para otimizar rendimento em diferentes vazões.
- Fluxo axial: a água se move paralelamente ao eixo do rotor, semelhante à hélice, porém com geometria de pás variável.
Resposta
Pelton: turbina de ação (impulso); fluxo tangencial/radial.
Francis: turbina de reação; fluxo misto (radial-axial).
Hélice: turbina de reação; fluxo axial.
Kaplan: turbina de reação; fluxo axial.
Francis: turbina de reação; fluxo misto (radial-axial).
Hélice: turbina de reação; fluxo axial.
Kaplan: turbina de reação; fluxo axial.