De todos os elementos que constituem uma central mini-hídrica as turbinas e os geradores são os que mais dizem respeito à engenharia electrotécnica. Este artigo pretende apresentar os tipos de turbinas utilizadas nas centrais mini-hídricas. Estas podem ser classificadas por duas tecnologias distintas: turbinas de acção ou turbinas de reacção. As turbinas de acção podem ser do tipo Pelton ou Banki-Mitchell. As turbinas de reacção podem ser do tipo Francis, Kaplan ou Hélice.

Introdução

De entre os elementos constituintes de uma central mini-hídrica, as turbinas são dos equipamentos que mais dizem respeito à área da engenharia electrotécnica.

A escolha da turbina é crucial para o bom rendimento da central e deverá ter sempre em conta três parâmetros: a queda, o caudal e a potência.

Estas podem ser divididas em turbinas de acção (ou impulso) ou de reacção, consoante o seu princípio de operação. Estas são máquinas primárias que têm por missão converter a energia potencial gravítica e/ou cinética em energia mecânica e necessitam de uma grande manutenção periódica uma vez que sofrem um grande desgaste devido à acção da água.

A turbina hidráulica corresponde a uma parcela muito significativa do custo de uma central mini-hídrica pelo que se torna essencial e se reveste de particular interesse estudar criteriosamente qual o tipo de tecnologia de turbina a implementar em cada solução [1].

Turbinas de Acção ou Impulso

Como turbinas de acção para aproveitamentos hidroeléctricos de pequena escala, referem-se as turbinas Pelton e Banki-Mitchell, as quais se adequam a uma utilização caracterizada por quedas relativamente elevadas e baixos caudais [2]. Nestas, a roda é actuada pela água à pressão atmosférica.

As turbinas de acção em comparação com as de reacção apresentam um maior número de vantagens: são mais tolerantes a areias e outras partículas existentes na água; a sua estrutura permite uma maior facilidade de fabrico e melhor acesso em caso de manutenção; são menos sujeitas ao fenómeno de cavitação (embora em aproveitamentos com grandes quedas torna-se difícil evitar tal fenómeno).

Aquando a existência de um dispositivo regulador de fluxo ou variador do número de
jactos, estas possuem um rendimento mais elevado e uniforme. A maior desvantagem das turbinas de acção é que são, na maioria dos casos, desadequadas para aproveitamentos de pequena queda [4].

Turbinas Pelton

As turbinas Pelton são turbinas de acção porque utilizam a velocidade do fluxo da água para provocar o movimento de rotação. A sua constituição física consiste num rotor, em torno do qual estão fixadas as conchas, por uma tubagem forçada de adução contendo um ou mais injectores e por blindagens metálicas. O jacto de água que incide nas conchas é tangencial, motivo que leva a que estas turbinas se denominem tangenciais. Os injectores podem ser reguláveis. A Figura 1 apresenta o esquema e uma fotografia de uma turbina Pelton no seu campo de trabalho.

As vantagens deste tipo de turbinas são a facilidade com que se pode trocar peças, a facilidade de reduzir as sobrepressões nas tubagens e a exigência de pouco caudal. A potência mecânica fornecida por estas turbinas é regulada pela actuação nas válvulas de
agulha dos injectores [5].

As turbinas Pelton podem ser de eixo vertical ou horizontal e são utilizadas em aproveitamentos hidroeléctricos caracterizados por pequenos caudais e elevadas quedas úteis.

Pedro Gomes – 1071106@isep.ipp.pt;
Pedro Fernandes – 1070172@isep.ipp.pt;
Nelson Silva – 1070169@isep.ipp.pt
Instituto Superior de Engenharia do Porto

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