Corredores de turbinas hidráulicas: tipos e especificações técnicas

As turbinas hidráulicas são componentes-chave em sistemas hidrelétricos, convertendo a energia do fluxo ou da queda d'água em energia mecânica. No cerne desse processo está acorredor, a parte rotativa da turbina que interage diretamente com o fluxo de água. O projeto, o tipo e as especificações técnicas do rotor são cruciais para determinar a eficiência da turbina, a altura manométrica operacional e os cenários de aplicação.

1. Classificação dos rotores de turbinas hidráulicas

Os rotores de turbinas hidráulicas são geralmente classificados em três categorias principais com base no tipo de fluxo de água que eles manipulam:

A. Corredores de Impulso

As turbinas de impulso operam com jatos de água de alta velocidade que atingem as pás do rotor em pressão atmosférica. Esses rotores são projetados paraalta altura manométrica, baixo fluxoaplicações.

• Pelton Runner:

  • Estrutura: Baldes em forma de colher montados na periferia de uma roda.

  • Alcance da cabeça: 100–1800 metros.

  • Velocidade: Baixa velocidade de rotação; frequentemente requer multiplicadores de velocidade.

  • Aplicações: Áreas montanhosas, micro-hidrelétricas fora da rede.

B. Corredores de Reação

As turbinas de reação funcionam com a pressão da água mudando gradualmente à medida que ela passa pelo rotor. Esses rotores são submersos e operam sob pressão de água.

• Francisco Runner:

  • Estrutura: Fluxo misto com movimento radial e axial para dentro.

  • Alcance da cabeça: 20–300 metros.

  • Eficiência: Alto, normalmente acima de 90%.

  • Aplicações:Amplamente utilizado em estações hidrelétricas de média queda.

• Kaplan Runner:

  • Estrutura: Corrediça de fluxo axial com pás ajustáveis.

  • Alcance da cabeça: 2–30 metros.

  • Características: Lâminas ajustáveis ​​permitem alta eficiência sob cargas variadas.

  • Aplicações: Rios de baixa queda e alto fluxo e aplicações de maré.

• Corredor de hélice:

  • Estrutura: Semelhante ao Kaplan, mas com lâminas fixas.

  • Eficiência: Ótimo somente sob condições de fluxo constante.

  • Aplicações: Pequenos locais hidrelétricos com fluxo e queda estáveis.

C. Outros tipos de corredores

• Turgo Runner:

  • Estrutura:Jatos de água atingem o corredor em um ângulo.

  • Alcance da cabeça: 50–250 metros.

  • Vantagem: Maior velocidade de rotação que Pelton, construção mais simples.

  • Aplicações: Pequenas e médias usinas hidrelétricas.

• Corredor de fluxo cruzado (turbina Banki-Michell):

  • Estrutura:A água flui através do canal transversalmente, duas vezes.

  • Alcance da cabeça: 2–100 metros.

  • Características: Bom para pequenas hidrelétricas e fluxo variável.

  • Aplicações: Sistemas off-grid, mini hidrelétricas.

2. Principais especificações técnicas dos corredores

Diferentes tipos de corredores exigem atenção especial aos seus parâmetros técnicos para garantir o desempenho ideal:

3. Critérios de seleção

Ao selecionar um tipo de corredor, os engenheiros devem considerar:

• Cabeça e Fluxo: Determina se deve escolher impulso ou reação.

• Condições do local: Variabilidade do rio, carga de sedimentos, mudanças sazonais.

• Flexibilidade Operacional: Necessidade de ajuste da lâmina ou adaptação do fluxo.

• Custo e Manutenção: Corredores mais simples como Pelton ou Propeller são mais fáceis de manter.

4. Tendências futuras

Com os avanços na dinâmica computacional de fluidos (CFD) e na impressão 3D de metais, o projeto de rotores de turbina está evoluindo para:

• Maior eficiência em fluxos variáveis

• Corredores personalizados para condições específicas do local

• Uso de materiais compostos para lâminas mais leves e resistentes à corrosão

Conclusão

Os rotores de turbinas hidráulicas são a base da conversão de energia hidrelétrica. Ao selecionar o tipo de rotor apropriado e otimizar seus parâmetros técnicos, as usinas hidrelétricas podem alcançar alta eficiência, longa vida útil e impacto ambiental reduzido. Seja para eletrificação rural em pequena escala ou grandes usinas conectadas à rede, o rotor continua sendo a chave para liberar todo o potencial da energia hidrelétrica.