Turbinas Francis

Introdução As turbinas hidráulicas são equipamentos projetados para transformar a energia hidráulica – obtida a partir da energia potencial de uma massa de água – em energia mecânica. O princípio de funcionamento das turbinas hidráulicas é canalizar a água advinda de um reservatório elevado até a saída em nível mais baixo, conduzindo, durante este percurso, a água por pás (ou palhetas), bocais e/ou injetores que, por sua vez, transferem a energia da água para o rotor. Existem vários tipos de turbinas com características e funcionamento diferentes – ainda que o princípio de funcionamento seja o mesmo –, sendo as turbinas Francis, Pelton, Kaplan e de Bulbo as mais conhecidas.
As turbinas Francis são muito flexível e eficiente. Por isso, são comumente encontradas em usinas hidrelétricas. Esse tipo de turbina é caracterizado pela utilização de um duto de seção circular decrescente, denominado caixa espiral, para a condução da água até o rotor central. A água, antes de chegar ao rotor, passa por um conjunto de pás ajustáveis que controla e distribui igualmente o fluxo pela parede do rotor, fazendo-o girar. A água sai pela base do rotor a velocidade e pressões reduzidas.

Breve histórico A turbina Francis foi densenvolvida por volta de 1849 por James B. Francis. Enquanto trabalhava como engenheiro-chefe da Locks and Canals Company, Francis fez uso de diversos princípios e métodos científicos para efetuar melhorias em alguns projetos antigos de turbinas e criar uma bomba com eficiência muito elevada. Um desses projetos foi o da turbina hidráulica idealizada por Jean-Victor Poncelet em 1820 cujo fluxo se dava radialmente e de fora para dentro, da mesma forma como a turbina de Francis. Assim, ainda que a idealização tenha sido de Poncelet, as melhorias do projeto efetuadas por Francias foram tantas e tão eficientes que a turbina acabou por levar o nome dele.
Com o tempo alguns componentes foram adicionados e/ou melhorados