Aula N 11 Curvas Caracter Sticas Da Turbina Francis

AULA DE LABORATÓRIO Nº 6
CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UMA TURBINA FRANCIS
1.INTRODUÇÃO
A turbina Francis é uma turbina de reação de fluxo radial que aproveita a energia de pressão e cinética da água, sendo que existe diferença de pressão entre entrada e saída e o grau de reação é diferente de zero. Leva o nome em homenagem ao engenheiro James Bichano Francis (1815-1892) de origem inglesa que migrou para os Estados Unidos onde foi encarregado de desenvolver alguns projetos de aproveitamentos hidráulicos utilizando-se turbinas centrípetas.
Em 1838 Samuel Dowd já havia obtido patente de uma turbina centrípeta, mas
Francis introduziu alguns aperfeiçoamentos no projeto e por esse motivo a turbina recebeu o seu nome.
A turbina Francis tem uma aplicação muito ampla, pois devido às suas características pode trabalhar em aproveitamentos de grandes variações de vazão e queda. Existem turbinas em usinas com quedas de 30 metros como também com quedas de 550 metros, e vazões que variam de 10 a 200 m3/s. Essa versatilidade faz com que a turbina Francis seja a mais empregada em todo o mundo e, principalmente, na maioria das grandes usinas hidrelétricas brasileiras.
O rotor da turbina Francis é formado por várias pás fundidas ou soldadas no cubo formando canais onde a água penetra radialmente e sai axialmente. De acordo com a constituição física, existem três tipos de rotores Francis: lento, que possui pás aproximadamente retas; rápido e extra rápido com pás bem encurvadas; normal, cujas pás tem uma inclinação intermediária entre o rotor lento e o rápido, conforme mostra a figura 1. Inicialmente, surgiram os rotores lentos que, posteriormente, evoluíram para os normais e rápidos. Os últimos conseguem maior velocidade angular e maior potência, graças à maior curvatura dos canais.

Figura 1: Vista de tipos de rotores diferentes da turbina Francis.

Além do rotor, outros componentes integram a montagem da usina com turbina Francis sendo alguns destacados na figura 2: Caracol ou caixa