Engenharia Mecânica Turbinas do tipo Kaplan

Turbinas do tipo Kaplan

As turbinas Kaplan foram criadas em 1912, pelo Engenheiro Austríaco Victor Kaplan (1876 -1934), que por meio de estudos teóricos e experimentais criou um novo tipo de turbina axial com rotor em forma de hélice com a possibilidade de variar o passo ou a inclinação das pás, possibilitando sua regulagem independente. O sistema apresentado por Victor Kaplan causou sensação em 1912, mesmo que inicialmente estivesse coberto de desconfiança pelos fabricantes, que a julgavam impossível de ser feita. As vantagens do alto rendimento em quedas médias e baixas com alto volume de água e o crescente número de unidades instaladas com sucesso fizeram com que as turbinas Kaplan se tornassem uma ótima opção para as Pequenas Centrais Hidrelétricas. Logo se tornaram fundamentais para o desenvolvimento do mercado energético mundial.

As turbinas Kaplan são turbinas de reação, utilizada para grandes vazões e baixas quedas, tradicionalmente o eixo de uma turbina Kaplan é vertical, porém existem projetos de eixo horizontal (estes últimos são adequados para máquinas de baixa potência operando com alturas de quedas muito pequenas. Este tipo de turbina é empregado em usinas maré-motrizes na França, por exemplo).

A turbina Kaplan utiliza uma combinação de pressão e velocidade da água para acionar o eixo, e é constituída por uma câmara de entrada que pode ser aberta ou fechada por um distribuidor e por uma roda com quatro ou até oito pás em forma de hélice, utilizada para rotações específicas acima de 350 rpm e alturas de queda de 2m a 60m.

Principais características da Turbina :

- Conduto forçado: Canal que conduz a água sobre pressão para as turbinas, podendo ser externos ou subterrâneos.

- Carcaça ou caixa espiral: É uma parte fixa, que conduz a água do conduto forçado até o distribuidor, garantindo descargas parciais iguais em todos os canais formados pelas pás do distribuidor.

- Tubo de sucção: Também é uma parte fixa, ele recuperar a altura entre a saída da roda e o nível de onde sai a água após ser turbinada e recuperar parte da energia cinética correspondente a velocidade residual da água na saída da roda.

Turbina Kaplan - Palhetas Móveis

1 - Eixo da turbina: Os eixos são de orientação vertical ou horizontal.

2 - Rotor: Possui pás que podem ser ajustáveis variando o ângulo de acordo com a demanda de potência. Os rotores tem em geral de quatro a seis pás, embora um número maior de pás possa ser utilizado para alturas de quedas maiores.

3 - Pás do distribuidor: As pás do distribuidor tem sua inclinação comandada por um sistema análogo ao das turbinas Francis, e ficam a uma distância considerável das pás do rotor. Deve haver uma sincronização entre os ângulos das pás do rotor e as do distribuidor.

4 - Pás do rotor axial: Hélices reguláveis.

Aletas fechadas: A potência da turbina é reduzida.

Aletas