Turbinas Hidráulicas

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Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Departamento de Recursos Hídricos Turbinas Hidráulicas - Tipos e Usos Seminário apresentado como pré-requisito para aprovaçao na materia CV076 - Obras Hidráulicas Complementos Professor Dr. José Gilberto Dalfré Filho Debora Maia - RA 101985

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Turbinas Hidráulicas - Usos e Tipo

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Universidade Estadual de CampinasFaculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoDepartamento de Recursos Hdricos

Turbinas Hidrulicas - Tipos e Usos

Seminrio apresentado como pr-requisito para aprovaao na materia CV076 - Obras Hidrulicas Complementos

Professor Dr. Jos Gilberto Dalfr Filho

Debora Maia - RA 101985Fabio de Melo Sotelo - RA 104866

Campinas, 2015SumrioIntroduoComponentes bsicosClassificaoTurbinas de impulso (ou ao)Turbinas de reaoPrincipais tiposPeltonFuncionamentoFrancisFuncionamentoKaplanFuncionamentoBulboComparao entre as turbinasEquacionamentoAltura NominalSeleo do Tipo de TurbinaPotncia Disponvel NominalPotncia Efetiva NominalRotaoRotao EspecficaEscolha do Tipo de TurbinaExemplos de usinasPeltonFrancisKaplanBulboBibliografiaAnexo A - Histrico sobre a evoluo das turbinas hidrulicas.

1. IntroduoTurbinas hidrulicas so motores que convertem energia hidrulica (fluxo de gua, energia cintica) em energia mecnica (velocidade de rotao e torque). Essa energia mecnica usada para ativar geradores eltricos, e estes produzem energia eltrica.Essa transferncia da energia da gua se d com a mesma, oriunda de um reservatrio mais elevado (portanto com mais energia) passando pelo canal da turbina e movimentando suas palhetas, bocais ou injetores. Estes mecanismos transferem a energia da gua para o rotor da turbina. Aps esse processo, a gua conduzida por um tubo de suco para um reservatrio em nvel inferior. O eixo do rotor da turbina suportado por mancais de escora e contra-escora axialmente e radialmente por mancais de guia. As palhetas podem ser fixas no rotor ou estticas e podem ser ajustadas para controlar a velocidade de rotao ou o fluxo e a potncia gerada. Atualmente, a eficincia de uma turbina hidrulica est em torno de 85 a 95%. As turbinas hidrulicas so encontradas em hidreltricas e so acopladas em geradores que transformam a potncia de eixo em potncia eltrica.Estudos sobre turbinas hidrulicas ocorrem h sculos, sendo que a busca por diferentes fontes de energia sempre foi uma das questes chaves das civilizaes. No Anexo A encontra-se um histrico sobre a evoluo das turbinas hidrulicas. Da grande variedade encontrada nas formas e tamanho das turbinas hidraulicas, elas se dividem em quatro tipo principais: Pelton, Francis, Kaplan e Bulbo. Neste trabalho ser focada a exposio de cada um desses tipos. As turbinas so adaptadas para funcionarem em usinas, com determinadas faixas de altura e queda ideais.

2. Componentes bsicos

Alguns componentes podem ser chamados de rgos essenciais. So eles: Distribuidor: um elemento fixo. Suas funes so: direcionar a gua roda segundo uma direo adequada; modificar a vazo, ou seja, alterar o seo de sada do distribuidor, indo de zero, fechado, at a abertura mxima; e a transformao total ou parcial da energia de presso em energia cintica na entrada da roda. Rotor ou roda: um rgo mvel, gira em torno de um eixo. Est munido com um sistema de ps fixas a um eixo e responsvel por transformar grande parte da energia hidrulica em trabalho mecnico. Difusor ou tubo de suco: tambm uma parte fixa e suas funes so: recuperar a altura entre a sada da roda e o nvel do canal de fuga; recuperar parte da energia cintica correspondente a velocidade residual da gua na sada da roda. Carcaa: uma parte fixa. Conduz a gua do conduto forado at o distribuidor, garantindo descargas parciais iguais em todos os canais formados pelas ps do distribuidor

3. ClassificaoOs principais tipos de turbina so aquelas de impulso e de reao. 3.1. Turbinas de impulso (ou ao)A presso na tubulao cai at a presso atmosfrica logo que a gua sai do distribuidor. A energia cintica aumenta na passagem de sada do distribuidor e perde intensidade ao atingir as ps, de modo que a velocidade da gua ao sair da p menor do que quando a atingiu. O tipo predominante de mquina de impulso a roda Pelton, que apropriada para uma faixa de alturas de 150-2000 m. 3.2. Turbinas de reaoA energia de presso cai desde a entrada do distribuidor at a sada do receptor, aumentando no difusor. O difusor essencial nesses tipos de turbinas. As turbinas de reao so de dois tipos principais: A. de escoamento radial ou misto B. de escoamento axial Dos tipos de escoamentos radiais predomina a turbina Francis. As turbinas Driaz so similares s turbinas Francis rpidas, mas com um mecanismo que permite variar a inclinao das ps do rotor. Os tipos principais de mquinas axiais so turbinas de hlice (Propeller) cujas ps do rotor so fixas, e as turbinas Kaplan, com as ps do rotor ajustveis. Outros tipos de mquinas axiais so as turbinas Tubulares, Bulbo e Straflo.

4. Principais tipos4.1. PeltonAs turbinas Pelton so adequadas para operar entre quedas de 350m at 1100m, portanto mais comuns em pases de topografia montanhosa, oferencendo altas quedas. H estudos que apontam grandes aproveitamento da turbina Pelton em quedas de at 2000m (EISENRING, Marcus, 1991).Para mini e micro aplicaes entretanto, a turbina Pelton pode ser usada para baixas quedas em alguns casos at menos de 20m (HARVEY, Adam ; e outros, 1998).No Brasil h vrias centrais hidreltricas, principalmente pequenas centrais com esse tipo de turbina. Porm em comparao com os tipos Francis e Kaplan a utilizao das turbinas Pelton no pas bastante reduzido. Isso se deve ao fato j exposto de seu grande aproveitamento ser em altas quedas, e a topografia brasileira no oferece este ideal em abundncia.

4.1.1. FuncionamentoAs turbinas Pelton operam com altas velocidades de rotao, levando o seu rotor a ter caractersticas distintas. Isto condiz com seu operacional em altas quedas.A velocidade do seu jato de sada tambm alta, dependendo da queda podendo chegar entre 150m/s a 180m/s. H um rotor ao centro cercado por bocais, e o jato oriundo desses injectores que movimenta o rotor. Cada bocal controlado por um servo motor com uma vlvula na forma de agulha que controla a vazo dos jatos no rotor. O choque desses jatos nas conchas do rotor que o movementam, devido ao impulso. Existem at seis bocais, e dependendo da potncia desejada pode-se acionar os seis ou menos, inclusive controlando as vazes dos mesmos. Os bocais so igualmente espaados em volta do rotor e podem variar, sendo o normal de dois a seis.Sua roda formada pelas conchas pode ser instalada na horizontal ou vertical, dependendo das condies da usina. Turbinas de grande dimenses so acomodadas na horizontal devido s altas velocidade das guas que caem das conchas/ps.Ao mesmo tempo que as altas velocidades implicam numa rpida rotao, ela tambm pode causar problemas, como a eroso da areia e detritos misturados na gua. O forte jato choca-se com as conchas acompanhado da areia, levando eroso. Pelo fato de os bocais serem acionados independentemente, as turbinas Pelton possuem uma flexibilidade de funcionamento em diversas condies de operao (alternncia das vazes), mantendo sua curva geral de eficincia plana, i. e., mantm-se a eficincia.

Figura 1 - Turbina Pelton, esquemtico.

Figura 2 - Turbina Pelton.

Figura 3 - Turbina Pelton, esquemtico 3D.

4.2. FrancisA turbina Francis foi idealizada em 1849, tendo o nome do seu inventor, sendo que a primeira turbina foi construda pela firma J.M. Voith em 1873, passando desde ento por aperfeioamentos constantes.

As turbinas Francis so usadas principalmente em quedas mdias, de at 600 m, e vazes elevadas.Tem sido aplicada largamente, pelo fato das suas caractersticas cobrirem um grande campo de rotao especfica. Atualmente se constrem para grandes aproveitamentos, podendo ultrapassar a potncia unitria de 750 MW. As turbinas construdas entre 1930 a 1950 no possuam rendimentos superiores a 85%, hoje ultrapassam a 92% para grandes mquinas. A Usina hidreltrica de Itaipu, Usina hidreltrica de Tucuru, Usina Hidreltrica de Furnas, Usina Hidreltrica de Foz do Areia, e outras no Brasil funcionam com turbinas tipo Francis, com cerca de 100 m de queda de gua.

4.2.1. FuncionamentoNas turbinas Francis o escoamento na regio da roda ocorre a uma presso inferior presso atmosfrica, caracterizando-a como uma turbina de reao. Suas rodas so formadas por uma coroa de aletas que direcionam o fluxo recebido radialmente para a sada do rotor. Essa sada se d em uma direo axial.A turbina Francis pode ser executada tanto com eixo na horizontal quanto na vertical. A construo com eixo na horizontal, ou seja, a roda trabalhando verticalmente utilizada para pequenas unidades, nesse caso apoiados em mancais de deslizamentos radiais e dispensa a utilizao de mancais guias, utilizados quando a construo de eixo vertical, alm da utilizao do mancal de escora axial.Os outros componentes desta turbina so a cmara de entrada; o distribuidor constitudo por uma roda de aletas fixas, ou mveis, que regulam o caudal; e o tubo de sada da gua.O distribuidor regula a entrada de gua na turbina, podendo variar a potncia mantendo a velocidade constante.

Figura 4 - Turbina Francis, esquemtico.

Figura 5 - Turbina Francis, esquemtico II.

Figura 6 - Turbina Francis.

4.3. KaplanAs turbinas Kaplan foram desenvolvidas em 1912 pelo engenheiro austraco Victor Kaplan (1876-1934), que criou um novo tipo de turbina a partir das turbinas hlice, com a possibilidade de variar o passo das ps. So turbinas de reao, na qual o fluxo de gua tem direo radial no distribuidor, aproximadamente axial na entrada do rotor, situao anloga de turbinas hlice. So indicadas para quedas fracas, de at 60 metros e rotaes especficas acima de 350 rpm. Permitem uma ampla variao da descarga e da potncia sem aprecivel variao do rendimento total. A figura 7 apresenta ilustraes de turbinar Kaplan..

Figura 7. Turbina Kaplan

4.3.1. FuncionamentoO mecanismo que permite regular o ngulo de inclinao da p conforme a descarga, sem que ocorra uma variao considervel do rendimento, fica alojado numa pea com o formato de uma ogiva e comandado por um regulador automtico de velocidade.A figura 8 mostra um corte longitudinal de uma turbina Kaplan indicando os seus principais componentes.

Figura 8 - Componentes de uma turbina Kaplan.Os principais componentes de uma turbina Kaplan so: Distribuidor. Se assemelha ao das turbinas Francis, tendo as mesmas finalidades. As ps do distribuidor tem sua inclinao comandada por um sistema anlogo ao das turbinas Francis, e ficam a uma distncia considervel das ps do rotor. Deve haver uma sincronizao entre os ngulos das ps do rotor e as do distribuidor, sendo possvel, assim, obter-se bons rendimentos com vazes parciais. Rotor: Possui ps que podem ser ajustveis variando o ngulo de acordo com a demanda de potncia. Tubo de suco: Tem as mesmas finalidades e a mesma forma dos tubos de suco para turbinas Francis. Caracol ou caixa espiral: Pode ter seo transversal circular nas turbinas de pequena capacidade e nas quedas consideradas relativamente grandes para turbinas Kaplan, mas, nas unidades para grandes descargas e pequenas quedas, a seo aproximadamente retangular ou trapezoidal com estreitamento na direo do distribuidor e recebe a denominao de semicaracol.A figura 9 apresenta uma foto de um rotor Kaplan e um esquema do mesmo.

Figura 9 - Rotor Kaplan em corte total e parcial (esquemtico)

4.4. BulboA turbina bulbo apresenta-se como uma soluo compacta da turbina Kaplan, podendo ser utilizada tanto para pequenos quanto para grandes aproveitamentos. O rotor possui ps orientveis como as turbinas Kaplan, caracterizando-se por ter o gerador montado na mesma linha da turbina em posio quase horizontal e envolto por um casulo que o protege do fluxo normal da gua. A turbina bulbo dispensa a caixa em caracol e o trecho vertical do tubo de suco. empregada na maioria das vezes para aproveitamentos de baixa queda e quase sempre a fio dgua. Sua concepo compacta de uma turbina Kaplan reduz consideravelmente o volume das obras civis, tornando a mesma de menor custo. Em compensao, o custo do equipamento eletromecnico, turbina e gerador maior que os das turbinas convencionais, pela tecnologia e processos de fabricao aplicveis em termos de ajustes e vedaes. A figura 10 apresenta um esquema de turbina Bulbo.

Figura 10 - Esquema de Turbina Bulbo.A figura 11 apresenta uma foto de turbina Bulbo da marca Escher Wyss e a planta da mesma.

Figura 11 - Turbina Bulbo e sua planta.5. Comparao entre as turbinasPretende-se realizar comparaes entre o uso de turbinas para o mesmo caso, avaliando os pontos fortes e fracos de cada uma.Francis x PeltonAs turbinas Francis, relativamente s Pelton, tm um rendimento mximo mais elevado, velocidades maiores e menores dimenses. Para uma mesma altura de queda e potncia, a turbina Pelton no necessita afogamento e o dimetro menor, porm necessita de uma casa de mquinas maior.A Pelton apresenta vantagens construtivas, visto que, por no necessitar submergncia, as escavaes so reduzidas. Por outro lado, a turbina Francis apresenta menores dimenses, por apresentar uma potncia mais concentrada. Em relao cavitao e eroso, a Pelton no apresenta a primeira em seu rotor, mas h eroso por cavitao nos injetores. J a Francis apresenta cavitao em seu rotor, havendo ainda eroso por areia nos distribuidores e na ps do rotor.Em relao montagem a manuteno, a Pelton apresenta maior facilidade de manuteno, com uma montagem mais simples. J a Francis possui difcil acesso, sendo necessrio retiradas de vrios componentes para a execuo de reparos.A tabela 1 apresenta uma comparao entre as turbinas Pelton e Francis, abordando diversas caractersticas.

Tabela 1. Tabela com principais caractersticas comparadas (Fonte: Escher-Wyss):

Francis x KaplanPara o caso de mesma altura de queda e potncia (50m e 50MW), a turbina Francis apresenta o dimetro menor, com a caixa espiral e os distribuidores menores.A Kaplan mais sensvel ocorrncia de cavitao, por apresentar mdulos maiores e, como a velocidade de sada do rotor superior, o tubo de suco deve ser maior. Com isso, h a necessidade de serem executadas maiores escavaes, o que pode encarecer a implantao.A dupla regulao da turbina Kaplan (distribuidores e ps do rotor) leva a maiores custos de projeto, montagem e execuo, mas reduz a sensibilidade a variaes de altura e de vazes.A figura 12 apresenta um comparativo entre os trs principais tipos de turbinas (Pelton, Francis e Kaplan.

Figura 12. Turbinas Pelton (A), Francis (B) e Kaplan (C). Fonte: http://rivers.bee.oregonstate.edu/turbine-sizing

6. Equacionamento6.1. Altura NominalA altura de queda nominal Hn,ou altura de queda disponvel, a queda hidrulica disponvel, para a qual a turbina encomendada. Esta queda corresponde ao rendimento mximo da turbina para o nmero de rotaes previsto. Com esse valor de queda a turbina desenvolve sua potncia nominal sob a vazo especificada e gira com o nmero de rotaes nominal do gerador.Parte da energia disponvel em HB consumida por atrito hidrodinmico ao longo da tubulao e acessrios, presentes no sistema de aduo. Logo a altura de queda disponvel nominal ser a diferena entre altura bruta e a perda de carga total. Assim, tem-se que a altura nominal pode ser calculada pela equao (1).Hn = HB - J (1)Onde J so as perdas de carga da tubulao.6.2. Seleo do Tipo de TurbinaA turbina selecionada para atender a uma determinada queda e vazo, que dependem das caractersticas locais onde a usina ser instalada. A seleo depende ainda de outra grandeza, que o nmero de rotaes por minuto do gerador eltrico que a turbina ir acionar.

6.2.1. Potncia Disponvel NominalSegundo MACINTYRE (1983), a queda hidrulica representa a energia cedida pela unidade de peso do lquido em escoamento entre duas posies. Logo, a potncia P em kgf.s-1 ser obtida por Q, em kgf, escoado na unidade de tempo, pela queda em unidade de metros. Para a potncia em kW temos de dividir a potncia em kgf.s-1 por 102 e para termos a potncia em CV dividimos kgf.s-1 por 75. Logo, a potncia disponvel nominal Pd a potncia correspondente descarga Q sob a altura de queda nominal Hn, pode ser calculada atravs da equao (2). Pd = 9,8.Q.Hn (2)

6.2.2. Potncia Efetiva NominalA potncia nominal ou potncia efetiva nominal a potncia efetiva na turbina, ou seja, a potncia fornecida pela turbina para uma queda nominal Hn e rotao nominal nn sob as quais a turbina foi encomendada prevendo um rendimento mximo. O clculo feito segundo a equao (3)

(3)Onde:P = Potncia instalada em (CV);Q = vazo (m3/s);Hn = altura til (m);g = peso especfico da gua (kgf/m3);h t = rendimento total ; onde h t = h tu x h gh tu = rendimento da turbinah g = rendimento do gerador

A tabela 2 apresenta os rendimentos orientativos para tipos de turbinas.

Tabela 2. Rendimentos de turbinas. Fonte: Hernndez, Carlos A., 1980.

A figura 13 apresenta um grfico com os rendimentos para cada tipo de turbina.

Figura 13. Rendimentos comparados das turbinas.

6.2.3. RotaoOs geradores de energia eltrica so acionados diretamente pelas turbinas, uma vez que, como os dois so acoplados, possuem o mesmo nmero de rotaes. Pela forma como so construdos os geradores, existe uma dependncia entre as grandezas, pares de polos p, rotaes por minuto n e frequncia da corrente fr. Com a eletrotcnica podemos demonstrar que:

(4)

Utilizando uma frequencia de 60Hz (mais usual no Brasil), temos

(5)

Segundo MACINTYRE (1983), turbinas de grande potncia tm baixa rotao real para poder reduzir a complexidade dos problemas de estabilidade mecnica, momento nos mancais e tambm, para melhorar as condies para a regularizao do movimento.

6.2.4. Rotao EspecficaO tipo de turbina para determinada aplicao pode ser baseado na seleo atravs da rotao especifica. Define-se como rotao especfica, ou ainda velocidade especfica, o nmero de rotaes por minuto de uma turbina unidade, tomada como padro da turbina dada, e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes, desenvolvendo a potncia de P = 1 HP, sob uma queda Hu = 1 m.A OLADE prope o seguinte critrio para o clculo da rotao especfica:

Em funo da vazo:nq = n . Q1/2 / Hu3/4 (6)

Onde:n q = rotao especfican = rotao em rpmQ = vazo em m3/s Hu = altura til em m.

Em funo da potncia:ns(CV) = n . P t1/2 / Hu5/4 (7)Onde:Pt = potncia no eixo da turbina em CV

6.2.5. Escolha do Tipo de TurbinaA escolha do tipo de turbina mais adequado se d, ento, a partir de parmetros como a altura de queda, a vazo e a rotao especfica. A figura 14 mostra o campo de aplicao das turbinas hidrulicas.

Figura 14. Campo de aplicao de turbinas.De acordo com o grfico, ve-se que em muitos casos possvel optar por mais de uma turbina.Esse fato se deve ampla gama de turbinas que podem ser aplicadas em um espectro muito grande de aplicaes. necessrio, assim, considerar fatores como o custo do gerador, risco de cavitao, manuteno, custo de construo civil, operao, entre outros.A figura 15, por sua vez, apresenta um grfico indicando a escolha da turbina em funo da altura de queda e da rotao especfica.

Figura 15. Campo de aplicao dos tipos de turbinas de acordo com a queda e a rotao especfica.

7. Exemplos de usinas7.1. PeltonUsina selecionada: Gilgel Gibe II, Etipia. Empresa responsvel pelo projeto: Voith. Gilgel Gibe II atualmente a usina hidreltrica mais potente da Etipia, com uma capacidade instalada de 420 MW.O projeto aumentou a capacidade hidreltrica instalada da Etipia em mais de 50%. Antes de a usina Gilgel Gibe II entrar em funcionamento, apenas 15% das vilas da Etipia estavam conectadas rede eltrica. Atualmente, metade das zonas rurais tem acesso energia eltrica. A queda dgua da usina de 500m e leva a turbina a uma velocidade de 350 km/h.Gilgel Gibe II usa a gua da antiga central Gilgel Gibe I, localizada a montante da nova usina, no rio Gibe. A cerca de 500 metros acima da casa de fora, a gua encaminhada pelo tnel revestido de concreto at dois condutos forados que correm pela superfcie. Aps um trecho horizontal, um abrupto aumento na inclinao dos condutos faz com que a gua ganhe velocidade rapidamente. Aps algumas centenas de metros, as tubulaes de presso so separadas em quatro tubos distribuidores para girar os rotores das turbinas Pelton. So quatro turbinas Pelton instaladas com capacidade de 107 MW cada. A gua ento direcionada para as conchas dos rotores da turbina por meio de seis bicos injetores, fazendo girar os rotores das turbinas de quase trs metros e meio de dimetro a 333 rotaes por minuto.Duas semanas aps a inaugurao desta grande usina, houve um colapso em seu tnel de concreto que leva aos condutos forados. Os responsveis pela obra disseram que o colapso houve devido um evento geolgico imprevisto, e no um erro de projeto. O tnel foi consertado e no houve mais acidentes. Opositores do governo indicam que o colapso se deu ao adiantamento da obra devido a aspectos polticos locais.

Figura 16 - Localizao Gilbel Gibe I, II e III.

Figura 17 - Gilbel Gibe II.7.2. FrancisUsina selecionada: Itaip, Brasil. A usina hidreltrica de Itaipu localizada no rio Paran, na fronteira entre o Brasil e o Paraguai. Sua operao iniciou-se em 1984, com 18 unidades geradoras planejadas. A 18 unidade foi comissionada sete anos mais tarde. Em 1991, a capacidade instalada de Itaipu atingiu 12.600 MW. As duas ltimas das 20 unidades atualmente instaladas comearam a operar em setembro de 2006 e maro de 2007, aumentando a sua capacidade para 14.000 MW.Cada uma das 20 unidades geradoras (turbina e gerador) tem uma potncia nominal de 700 MW. A queda bruta nominal da usina de 120 metros.A usina fornece 16,99 por cento da energia consumida no Brasil, alm de 72,91 por cento da energia consumida no Paraguai. Itaip a segunda usina de maior produo do mundo, perdendo para Trs Gargantas na China, e esta tambm utiliza turbinas Francis. Embora o projeto chins de Trs Gargantas, supere Itaipu em termos de sua capacidade total instalada, a usina hidreltrica sul-americana permanece em primeiro lugar em termos de produo anual de energia.

Figura 18 - Itaip.

7.3. KaplanUsina escolhida: Trs Marias, MG.Foi inaugurada em 1962. A barragem, que tem 2.700 metros de comprimento e forma um reservatrio de 21 bilhes de metros cbicos de gua, a 2.221 km acima da foz do rio, foi construda com recursos da Comisso do Vale do So Francisco - CVSF, administrada pela Cemig, considerada de grande importncia para o Brasil. A energia gerada pela usina entregue ao Sistema Interligado Nacional - SIN, sendo que a sua operao coordenada pelo Operador Nacional do Sistema.

Potncia instalada (MW): 396 N de unidades geradoras: 6 Potncia unitria (MW): 66 Queda nominal (m): 46,1 Tipo de turbina: Kaplan Engolimento turbina (m/s): 150

Figura 19 - UHE Trs Marias..

8. ConclusoA escolha do tipo de turbina a ser utilizada em uma obra hidrulica depende da altura de queda e da vazo de gua, como apresentado. Porm, essa escolha depende de outros fatores como custo, topografia do local, tempo de execuo, mtodo construtivo adotado, entre outros. Isso demonstra que as obras hidrulicas so singulares, e devem estudadas de acordo com suas peculiaridades.

9. Bibliografia NOVAK, P; MOFFAT, A. B,; NALURRI, C.; NARAYANAN, R. Hydraulic structures. E&FN Spon; Lauria, Douglas,1993. MOSONYI, Emil.1988 - Vol. I. Brief Historical Survey , pag. 119 - 131 . SARRATE, I. Lana, 1967 EISENRING, Marcus; Micro Pelton Turbines, 1991. HARVEY, Adam ; e outros; Turbinas Hidrulicas, 1998. QUINTELA, A.; - Hidrulica, Fundao Gulbenkian, Lisboa 2005 SARRETE, I. Lana, 1956. SOARES JR, Ricardo Luiz; Projeto conceitual de uma turbina hidrulica a ser utilizada na usina hidreltrica externa de Henry Borden Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politcnica, 2013. MACINTYRE, A.J. Mquinas motrizes hidrulicas. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1983. REVISTA FURNAS; ANO XXXI; N 318; MARO 2005, pgs 20-21.

9.1. Websites acessados

www.voith.com, acessado em 26/04/2015, 12:28h. www.tunneltalk.com/Gilgel-Gibe-II-Feb10-collapse.php, acessado em 26/04/2015, 12:51h. http://www.hacker.ind.br/, acessado em 27/04/2015, 09:49h http://www.dem.feis.unesp.br/intranet/capitulo8.pdf, acessado em 06/05/2015 http://meusite.mackenzie.com.br/mellojr/Turbinas%20Hidr%E1ulicas/CAP%CDTULO%203REV.htm acessado em 02/05/2015

Anexo A - Histrico sobre a evoluo das turbinas hidrulicas.

1403 Desenho mais antigo de uma roda dgua que se conhece, com eixo vertical.

1550 J. Besson descreve a primeira turbina axial de reao com ps de madeira, construda na regio de Toulouse, na Frana.

1730 Bernouilli publica em seu livro uma frmula para o clculo da fora exercida por um jato dgua.

1750 J.A. Segner idealiza a primeira mquina fazendo uso do jato dgua, instalada em Nrten, prximo a Gttingen (rio Leine, Alemanha).1754 Euler estabelece a equao fundamental das mquinas de fluxo, admitindo escoamento uni direcional e nmero infinito de ps.

1824 C. Burdin apresenta Academia de Paris projetos de turbinas de ao e reao, e prope pela primeira vez o nome turbina.

1827 Fourneyron inventa a primeira mquina hidrulica praticamente utilizvel, que se transformou posteriormente na turbina de reao.

1834 Fourneyron constri e instala sua turbina para uma queda de 108 m, potncia de 25 kW e rotao de 2200 rpm.

1838 J. V. Poncelet publica trabalho sobre a turbina de Fourneyron . Prope uma roda dgua de fluxo inferior com as ps acionadas parcialmente, precursora da turbina de Fluxo Cruzado

1841 Henschel-Jonval primeira turbina axial de reao com tubo de suco. Regulao do nvel d gua por meio de vrios anis; vazo o mais constante possvel e queda varivel.

1842 Roda tangencial de Zuppinger, para grandes quedas e vazes reduzidas.

1843 Fontaine construiu a turbina de Jonval para saltos constantes e vazes variveis, trabalhando a livre admisso.

1848 Schwamkrug idealiza a primeira turbina parcial para grandes quedas e vazes reduzidas.

1849 Francis idealiza a turbina Francis. Inicialmente com cmara aberta.

1851 Girard aperfeioou a turbina Fontaine , regulando consecutivamente as clulas, assegurando sua regulao e construindo a turbina parcial com queda a mais constante possvel.

1860 Haenel, Knop e Lehmann, constrem a turbina Girard em forma de turbina limite para vazes e alturas variveis.

1872 Fink institui as palhetas diretrizes giratrias , primeira regulao correta das turbinas de reao.

1873 J.M. Voith constri a primeira turbina Francis com palhetas diretrizes Fink.

1880 Pelton idealiza e patenteia a turbina Pelton.

1886 G. A. Pfarr constri para a firma Voith a turbina Francis com caixa espiral.

1891 Primeiro regulador mecnico de rotao construdo por G. A. Pfarr e instalado na Usina de Lauffen.

1892 H. Bremer patenteia na Alemanha o injetor para turbina Pelton.

1903 A. G. M. Michell inventa a turbina de fluxo cruzado.

1912 Primeiros experimentos da turbina Kaplan.

1918 Banki constri e otimiza a turbina de fluxo cruzado, independente de A. G..M. Michell.

1924 A fbrica Charmilles constri a usina Piottino, na Sua com turbinas Francis de 300 m de queda e potncia de 22 MW.

1925 Colocao em funcionamento da primeira turbina Kaplan de grandes propores.

1926 A firma J. M. Voith constri as primeiras turbinas Kaplan, com ps fixas e 6 MW.

1928 A firma KMW constri a primeira turbina Kaplan de grande porte com ps mveis e potncia de 11 MW e dimetro de 5,8 m.

1930 A firma J. M. Voith fabrica as turbinas Pelton para Usina de Henry Borden, em Cubato, S.Paulo.

1931 A firma Escher Wyss constri a primeira turbina reversvel axial ( Bomba Turbina ) enquanto que a Voith constri a primeira turbina reversvel tipo Francis, que instalada na usina reversvel de Pedreira para captao e gerao de energia (rio Pinheiros S. Paulo ).

1936 A firma Escher Wyss constri as primeiras turbinas bulbo.

1939 As firmas J. M. Voith e Escher Wyss, constrem as turbinas Francis para queda de 87m, potncia de 85 MW e 4,5 m de dimetro.

1956 A firma suca, Nohab, constri 3 turbinas Francis com rotores completamente soldados para a usina de Stornorfors com potncia de 147 MW.

1957 A firma francesa, Neyrpic, constri a primeira srie de 24 bombas-turbina Kaplan para a usina mar motriz de La Rance (Frana).

1965 A firma Leningrad Metallindrustrie constri 8 turbinas Kaplan com potncia de 60 MW e dimetro externo do rotor de 10,3m, at hoje o maior que se tem notcia, para a usina Satarow, no rio Volga.

1966 A firma italiana, Riva, constri duas turbinas Pelton de dois jatos e eixo horizontal com 130 MW cada e altura de queda 1300 m, para a usina de Monte Cerusio (Itlia).

1969 As firmas Andritz (ustria), e Escher Wyss (Sua), constroem 4 turbinas Francis com altura de queda de 672m (at ento maior do mundo), e potncia de 60 MW cada para a usina de Rosshag (ustria).

1973 A firma canadense Dominion e americana Allis Chalmers constroem as turbinas Francis para usina de Grand Coulle II, no rio Columbia, estado de Washington, at ento as maiores turbinas do mundo com dimetro externo de 10,30 m. potncia de 700 MW.

1980 A firma Escher Wyss constri duas turbinas Pelton com potncia de 265 Mw cada uma, e 6 jatos, para a usina de Silz (Austria).

1981 As firmas Voith e Neyrpic com suas associadas brasileiras Voith S.P. e Mecnica Pesada, constrem 18 turbinas com 750 MW, com dimetro da roda, tipo Francis, de 8,60 m, peso de 310 ton., para maior usina at ento construda no mundo (Itaipu Binacional).

1984 As firmas Andritz (ustria) e Escher Wyss (Sua), constroem para a usina de Husling, na ustria, duas turbinas Francis para altura de queda mxima de 740m e potncia de 180 MW. Desde ento, esta a mais alta queda para este tipo de turbina.

1991 As firmas GE Hydro e J.M. Voith iniciam a fabricao das turbinas de "Three Gorges Project", Sanxia, China, com 710 MW, e queda de 80,6 m, a qual aps concluda, com previso entre 2.020 a 2.030, ser a maior central hidreltrica do mundo, com 25.000 MW.

1998 O consrcio formado pelas empresas: VA TECH VOEST MCE, austraca, SULZER HYDRO e HYDRO VEVEY, suas, instalam a turbina Pelton de BIEUDRON, na Sua, com dois recordes mundiais, maior queda, de 1.800 m, e maior potncia para uma turbina Pelton, 423 MW, com dimetro do rotor de 3,993 m.Anexo B - "Pelton turbine design of Gilgel Gibe II", Voith Siemens, Retrieved 27 September 2010. (pgina separada para adicionar o pdf)(imprimir PDF e adicionar)