Turbina Kaplan

2. TURBINA KAPLAN

2.1 Princípio de funcionamento e aplicações

A turbina axial tradicional também chamada de propeller consiste basicamente de um rotor, similar a hélice de navio, ajustada internamente na continuação de um conduto, com o eixo saindo do conjunto no ponto em que a tubulação muda de direção.

Normalmente três ou quatro pás são utilizadas quando a altura de queda é relativamente baixa, podendo ter até oito pás para maiores alturas. A entrada da água é regulada por palhetas diretrizes. O rendimento dessa turbina com vazões menores daquela do ponto normal de funcionamento tende a baixar de maneira considerável, até mais acentuada que na turbina Francis.

Embora o perfil das pás deva ser executado de maneira a otimizar as forças oriundas das pressões exercidas sobre as mesmas, projetos tem sido idealizados com secções mais planas, que oferecem menos eficiência, porém são mais fáceis de serem fabricadas. Essa espécie de projeto pode ser considerada seriamente para aplicações em micro centrais nas quais o baixo custo e facilidade de fabricação são prioritários.

É também possível, na maioria das vezes, considerar a caixa espiral da turbina axial de concreto.

As usinas de maiores escalas como algumas pequenas centrais podem fazer uso de uma versão mais sofisticada da turbina axial.

Figura 2.1- Desenho esquemático de funcionamento de uma turbina axial

Figura 2.2 – Foto de uma turbina Kaplan

Variando o passo das pás do rotor simultaneamente com as palhetas do distribuidor, é possível se conseguir bons rendimentos com vazões parciais. As turbinas axiais, nas quais se torna possível a variação dos passos das pás do rotor, são chamadas de turbinas propeller de pás variáveis ou, como são mais conhecidas, turbinas Kaplan.

Alguns tipos de turbinas axiais podem possuir um conjunto de pás diretrizes dispostas de maneira radial, juntamente com uma caixa espiral.

As pás do rotor podem ser construídas ou fundidas, ou estampadas e soldadas ou montadas no cubo, normalmente fundido. Para pequenas turbinas, do tipo propeller, as pás e o rotor podem ser fundidos em uma só peça.

No caso da turbina Kaplan, o sofisticado mecanismo de controle das pás no rotor, pode encarecer sua fabricação e tornar a sua aplicação inviável quando comparado às outras turbinas na mesma faixa de aplicação. As turbinas Kaplan, que são turbinas de reação, adaptada às quedas fracas e caudais elevados. São constituídas por uma câmara de entrada que pode ser aberta ou fechada, por um distribuidor e por uma roda com quatro ou cinco pás em forma de hélice.

Figura 2.3 – Exemplo de Turbina Kaplan

Quando estas pás são fixas diz-se que a turbina é do tipo Hélice. E quando as pás são móveis, o que permite variar o ângulo de ataque por meio de um mecanismo de orientação que é controlado pelo regulador da turbina, diz-se que a turbina é do tipo Kaplan.

As turbinas Kaplan são reguladas através da ação do distribuidor e com auxílio da variação