Curso de Turbinas

Queda, Vazo e PotnciaNvel de montante (HWL) Rendimento = Energia disponvel Perdas Energia disponvel Linha de presso Queda bruta H Vazo Q Perdas Eltricas Potncia = (H(H-(H)*Q*g* * Queda Lquida Perdas na sada Perda de carga (H Nvel de jusante (TWL)

Perdas Turbina

Nvel da linha de centro da turbina

Submergncia(positiva se LC acima da TWL)

Mquina de Ao - PeltonO escoamento surge de um orficio, fazendo com que toda a energia se transforme em velocidade, atingindo o rotor na forma de um jato

Mquinas de Reao - FrancisO escoamento passa entre as ps, criando um campo de presso.

Princpio da Conservao Hidrulica

Ao

Reao

DistribuidorDistribuidor Caixa EspiralPr-Distribuidor

RotorA energia convertida em vrtice (Turbilho) no distribuidor

O Rotor tem a funo de transformar a energia hidrulica em Potncia Mecnica

Tubo de Suco

Fluxo de sada

Ele pode ter parte de teu revestimento de concreto e parte de chapas de ao e isto vai depender da velocidade da gua que nas partes onde atingir 7m/s deve ser revestida de ao.

O Tubo de Suco tem a funo de desacelerar o fluxo que sai do Rotor e recuperar a energia hidrulica.

Engenharia HidrulicaPr-Projeto para Proposta

O grfico de Curva da Colina utilizado p/ determinar o melhor ponto de operao p/ cada Rotor.

Este grfico representa o ponto de melhor rendimento p/ cada tipo de Rotor de acordo Com a velocidade especfica determinada

Engenharia HidrulicaPerfil do Rotor Perfil do Rotor

Turbina Francis Mdia Queda

Rotor p/ baixa queda e alta velocidade especfica

Rotor p/ mdia-altaqueda e baixa velocidade especfica

De acordo com as dimenses das ps do Rotor obtem-se diferentes rendimentos

Caixa EspiralA Caixa Espiral distribui o escoamento da gua com o auxilio do distribuidor e PrDistribuidor o qual deve com seu formato no possibilitar queda de eficincia. Caixa Espiral

Pr-Distribuidor

Arranjo Geral da MquinaPara melhor compreeno das parte que compoem a Mquina

Arranjo da Unidade GeradoraDisposio do Eixo da Unidade Eixo Vertical Pelton Hlice Francis Kaplan Eixo Horizontal Tubular Tipo "S" Bulbo Straflo Eixo Inclinado Qualquer mquina pode ser usado como Eixo Inclinado

Interface Turbina-GeradorAcoplado atravs de Flange e parafusos

Acoplamento Direto

Localizao dos Mancais

Mancal Guia

Mancal Escora

Os Mancais guia suportam todas as cargas laterais do grupo. O Mancal Escora suporta o empuxo Hidrulico e peso das parte rotativas.

Mancal Guia

Rotao da MquinaRotao NominalDepende do nmero de plos do Gerador e das caractersticas hidrulicas da Turbina, onde a inteno e chegar o mais prximo da rotao sincrona para reduzir as dimenses do Gerador.

Rotao de Disparo a mxima rotao que o grupo poder atingir

Rotao Crtica a rotao em que ocorre ressonncia entre a frequncia de rotao e a frequncia natural de flexo. As partes rotativas podem se tocar e gerar grandes danos a mquina.

Empuxo HidrulicoO Empuxo uma fora axial resultante causada pelas foras que a gua exerce sobre as ps do Rotor. O mancal de escora o componente responsvel por absorver essa fora e a fora exercida pelas demais partes rotativas da mquina.

Velocidades absolutas no distribuidor

+ - + - + - ++ Sustentao

Velocidades relativas no rotor

Arrasto Foras Resultantes

Caixa ExpiralTem a funo de distribuir a gua uniformemente ao redor da Turbina.Para quedas acima de 30m. Utiliza-se caixa espiral em chapas de ao soldadas Virola calandrada

Para Mquinas de baixa queda (at aprox. 30m), tipo kaplan ou hlice. Utilizamos Caixa SemiEspiral em concreto

Aps a montagem realizado Um teste de presso de 1,5x a presso de projeto com o auxilio de uma calota de teste e um equipamento pressurizador

Pr-DistribuidorFuno.: suportar as cargas da Caixa Espiral, Tampa da Turbina, gua que passa em teu interior, e cargas devido ao peso do Gerador, e cargas do Mancal de Escora.

Convencional Piguet de Placas

Caixo

Tipo.: depende da homologia hidrulica e dos esforos que ele deve suportar. Teste.: No campo juntamente com a Caixa Espiral

Distribuidor Palheta DiretrizFuno.: Regular a vazo sobre o Rotor de modo a manter a rotao da unidade constante. Aste para movimentar palheta

Astes para apoio em Mancais Guia

Tampa da TurbinaFuno Fechar a parte superior da cmara em que fica o Rotor da Turbina.

Tampa Externa

Aro da CmaraFuno.: Suporta as cargas de presso hidrlica.

Anel de RegulaoFuno.: Transmite a ao do servomotor s bielas do distribuidor. Tambm sincroniza o movimento de forma a garantir em cada posio que todas as palhetas diretriz estejam no mesmo ngulo de abertura de forma a uniformizar o fluxo em torno da turbina.

Esforos.: Suporta as cargas de acionamento do distribuidor.

BielismoFuno.: Transmitir o movimento do anel de regulao s palhetas diretizes Anel de Regulao Alavanca de cisalhamento Biela

Com o rompimento do pino de cisalhamento a bucha da Alvanca passa a funcionar como dispositivo de atrito permitindo um movimento relativo da palheta no permitindo danos a mesma.

Pino de cisalhamento

Pino de cisalhamento

Bucha da Alvanca (dispositivo de atrito)

ServomotorFuno.: Fornecer fora para a operao do distribuidor. Pisto Servomotor fixado na parede do poo

Cilindro

Haste

Servomotor acionado por leo do sistema de presso.

RotoresOs rotores transformam a energia hidrulica em energia mecnica. Os rotores suporta so projetados para suportar as cargas hidrulicas e esforos resultantes da condio de disparo. Eixo da turbina Servomotor Ps

Figura 1 - Turbina Kaplan

HasteAs ps se movimentam e corrigem seu ngulo conforme a carga aumenta ou diminhui

RotoresO formato do rotor vai depender da queda dgua. Coroa PsBaixa queda

Cinta

Figura 3 - Turbina Francis Alto e coroa menor que cinta

Mdia queda

Figura 4 - Turbina Francis Baixo e largo

Figura 5 - Turbina Pelton

EixoFuno O Eixo transmite o torque do rotor da turbina ao rotor do gerador. Furo p/ exame boroscpico ou passagem de leo no caso de rotor kaplan

Dimenses O dimetro do eixo deve suportar crtica com uma determinada margem de segurana.

Tirante Colar Dimenses de flanges e tirantes determinados pela norma Ansi B49

Acoplamento Eixo-Rotor

MancaisMancal GuiaEm eixos verticais, ele funciona como apoio lateral. Em eixos horizontais, ele suporta tambm o peso das partes rotativas.

Mancal de Escora

Cuba de leo

Mancal Guia

Mancal de EscoraProjetado para suportar o peso das partes rotativas do grupo (rotor da turbina, rotor do gerador e eixos), mais o empuxo hidrulico.

Resfriamento dos MancaisAtravs de serpentina dentro da cuba Ou atravs de estao for a da turbina

Mancal Guia

Vedao do EixoFuno Impedir a passagem de gua pela tampa.

gua

Vedao do Eixo Tipo Vertical e de ao axial