Rodas D' Agua

Departamento de Química e Física

Disciplina de Física Experimental

MECÂNICA DOS FLUÍDOS

EXPERIMENTO: Rodas d’água e Turbina de Pelton

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A roda d’água é uma máquina que transforma a energia hidráulica em energia mecânica. Nestas máquinas a água atua pelo efeito do peso e da velocidade.

As rodas d’água apresentam as seguintes vantagens:

- podem ser instaladas em locais de pequeno desnível;

- são de construção e manutenção fáceis e baratas;

- água para seu acionamento pode ser suja ou imprópria para o consumo humano;

- alternativa de Energia;

- não gasta combustível.

O principal inconveniente das rodas d’água é a pequena velocidade que desenvolvem o que leva à necessidade de utilizar um sistema multiplicador de velocidade1.

Roda d’água Sobre Axial: As rodas do tipo sobre axial possuem pequenas caixinhas montadas diagonalmente na roda. A água é conduzida por um canal e derramada na parte alta da roda, de modo a encher as caixinhas a medida que estas passam pela parte alta da roda, isso faz com que um dos lados da roda fique mais pesado e faça a roda girar. Este tipo de roda extrai principalmente a energia potencial da água uma vez que faz o aproveitamento do deslocamento da água de um ponto mais alto para um ponto mais baixo 2.

Roda d’água Sub Axial: Nas rodas do tipo sub axial a água passa por baixo do eixo da roda, a qual possui aletas que ficam em contato com a água da corredeira do rio, ou do canal. As rodas sub axiais extraem principalmente a energia cinética, uma vez que aproveita a velocidade da água2.

Nas turbinas de ação toda a energia disponível do escoamento é transformada em energia cinética à pressão atmosférica, por meio de um bocal, antes do fluído (água) entrar em contato com as pás móveis. Na pratica, quando as pás estão dispostas na periferia de uma roda, é necessário que o fluído tenha uma velocidade suficiente de saída suficiente pra evitar o choque com a pá seguinte. A maioria das turbinas de ação em uso são Rodas de Pelton. O jato é bipartido, desviando num plano horizontal (ou vertical) e descarregado simetricamente para evitar qualquer empuxo axial sobre o eixo3.

MATERIAL:

- 2 tripés

- 2 hastes

- 2 reservatórios (um cúbico e outro cilíndrico)

- 2 rodas d’água

- 1 copo de Becker 1L

- 1 pé cônico com haste

- 1 pá de Pelton

- 1 bacia

PROCEDIMENTO:

Rodas d’água:

- Montar o esquema conforme imagens acima;

- Fechar a saída e encher o reservatório cúbico com água.

- Liberar a saída, observar e anotar os resultados.

- OBS: permitir que a água caia dentro da bacia, reutilizando está mesma água na experiência com o reservatório cilíndrico.

- Repetir o processo com o reservatório cilindro e também anotar os dados.

Pá de Pelton:

- Abrir a torneira e dirigir o jato para o centro da pá de Pelton.