Uma turbina gera 60 MW e tem diâmetro externo do rotor é de 4,0 , operando a 125 rpm , com
de eficiência sob uma queda líquida de 65 m . A partir da velocidade específica dessa turbina, determine qual o tipo mais adequado, e a vazão volumétrica durante a operação. Se a queda líquida é
da queda bruta, determine o diâmetro da adutora se ela é feita de concreto (rugosidade nas paredes
) e tem 380 m de comprimento (
).
Passo 1
O enunciado dá uma turbina com potência elétrica
,MW, diâmetro do rotor
,m, velocidade
,rpm, rendimento
e queda líquida
,m. Precisamos calcular a vazão
, a velocidade específica
para identificar o tipo de turbina, e depois projetar a adutora considerando que
, comprimento
,m e rugosidade
,mm.
Passo 2
Para achar a vazão usamos a equação de potência hidráulica:
Tomando
,kg/
e
,m/
, isolamos
:
A velocidade específica em unidades métricas é
Consultando faixas típicas, esse valor de
(em rpm) indica uma turbina do tipo Francis.
Passo 3
Como
, a queda bruta é
logo a perda de carga admissível é
Passo 4
Para dimensionar o diâmetro
da adutora usamos Darcy–Weisbach:
e o fator de atrito
pela equação de Colebrook. Reescrevendo
em função de
:
com
. Impomos
e usamos iterações em
e
via Colebrook–White até convergir. O resultado final é
Resposta
Tipo de turbina: Francis
Vazão volumétrica:
Diâmetro da adutora:
Vazão volumétrica:
Diâmetro da adutora: