Kaplan vs Francis Turbine
Água, sempre em movimento, carrega energia consigo. Os humanos sempre se perguntaram sobre o tremendo poder disso e muitas vezes fizeram uso do poder. Mas, apenas no início do século 19, os engenheiros desenvolveram máquinas para aproveitar essa energia com eficiência. As turbinas são as máquinas projetadas para capturar a energia do fluxo do fluido e transformá-la em energia mecânica.
A turbina Francis e a turbina Kaplan são dois tipos de turbinas de reação usadas em usinas hidrelétricas para acionar o gerador. São os tipos mais comuns de turbinas usadas nas usinas modernas.
Francisco Turbina
A turbina Francis foi desenvolvida pelo inglês James B. Francis em 1849 enquanto trabalhava como engenheiro-chefe da Locks and Canals Company. A turbina foi projetada para alimentar as máquinas da fábrica têxtil usando o rio próximo. Usando métodos científicos e experimentação, ele foi capaz de desenvolver o projeto para atingir até 90% de eficiência. Hoje as turbinas Francis são as turbinas mais usadas no mundo.
A turbina Francis é fechada em uma carcaça e as pás possuem características curvas especiais projetadas para obter o melhor desempenho da turbina. As turbinas Francis operam sob uma altura manométrica de 10-650 metros e o gerador acionado pela turbina pode fornecer uma potência de até 750 MW. As turbinas têm uma faixa de velocidade de 80 a 100 rotações por minuto.
A turbina Francis possui um conjunto de eixo vertical e um conjunto de rotor orientado horizontalmente, chamado de rotor, que opera debaixo d'água. A entrada de água também é vertical e é direcionada para o corredor por palhetas-guia controláveis. O corredor gira principalmente devido ao peso/pressão da água.
Turbina Kaplan
A turbina Kaplan foi desenvolvida em 1913 pelo professor austríaco Viktor Kaplan. Também é conhecida como turbina de hélice porque seu rotor se assemelha à hélice de um navio. Possui lâminas e comportas ajustáveis para obter a eficiência ideal em diferentes condições de pressão/cabeça. Portanto, a turbina Kaplan pode ganhar eficiências de até 95% e operar em condições de baixa queda, o que não é possível em turbinas Francis.
Na turbina Kaplan também o rotor é acionado pela pressão e o nível de entrada de água é controlado pelas palhetas guia. A altura manométrica da turbina Kaplan varia de 10 a 70 metros e a potência do gerador pode ser de 5 a 120 MW. O diâmetro do corredor é de cerca de 2-8 metros e oferece 80-430 rotações por minuto. Como as turbinas Kaplan são capazes de operar em condições de baixa queda, elas são usadas na produção de energia de alto fluxo e baixa queda em todo o mundo.
Qual é a diferença entre Kaplan e Francis Turbines?
• Na turbina Kaplan a água entra axialmente e sai axialmente, enquanto na turbina Francis a água entra no rotor radialmente e sai axialmente.
• O rotor da turbina Kaplan tem 3-8 lâminas enquanto o rotor da turbina Francis tem 15-25 lâminas em geral.
• A turbina Kaplan tem uma eficiência maior que a turbina Francis.
• A turbina Kaplan é menor e compacta em comparação com a turbina Francis.
• A velocidade de rotação (RPM) é maior que a da turbina Francis.
• A turbina Kaplan tem menor perda por atrito e maior eficiência.
• As turbinas Kaplan podem operar sob uma ampla gama de condições de carga, mas a turbina Francis requer condições de carga relativamente mais altas.
• As turbinas Kaplan são usadas em pequenas centrais hidrelétricas.
