Para uma turbina tipo Francis de Itaipu que produz uma potência máxima de 740 [MW] com uma vazão máxima de
] e altura de queda nominal de 118,4 [ m ], calcule o rendimento total, a perda mecânica e a vazão de fuga. (Considere rendimento volumétrico de
e rendimento mecânico de 98%).
Passo 1
A gente tem uma turbina Francis com potência elétrica de saída
, vazão de admissão
, altura de queda
, rendimento volumétrico
e rendimento mecânico
. Vamos usar densidade da água
e aceleração da gravidade
.
Passo 2
Para calcular o rendimento total precisamos comparar a potência elétrica de saída com a potência hidráulica disponível na água. A potência hidráulica teórica é dada por
Substituindo os valores:
Logo o rendimento total é
Passo 3
O rendimento volumétrico indica a fração da vazão nominal que efetivamente passa pelo rotor; o restante é vazão de fuga. Então:
Passo 4
Para achar a perda mecânica primeiro determinamos a potência no eixo (antes das perdas mecânicas), sabendo que
A perda mecânica é a diferença entre a potência no eixo e a potência de saída:
Resposta
Rendimento total ≃ 89,7 %, perda mecânica ≃ 15,1 MW, vazão de fuga ≃ 7,1 m³/s