Coisas que você precisa saber sobre turbina de impulso

A turbina de impulso é uma das turbinas mais simples que existem, classificadas como turbinas hidráulicas junto com turbinas de reação. Essas turbinas são agrupadas com base em como a energia é trocada entre o fluido e a turbina. Eles são instalados para converter a energia potencial e a energia cinética do fluxo de água em trabalho mecânico. As usinas hidrelétricas usam amplamente uma turbina de impulso e pode ser usada para bombeamento de água.

Hoje você conhecerá a definição, aplicações, função, componentes, diagrama, tipos e princípio de funcionamento de uma turbina de impulso. Você também conhecerá as vantagens e desvantagens desta turbina de impulso em suas diversas aplicações.

O que é uma turbina de impulso?

Uma turbina de impulso é um dispositivo que usa a energia cinética do fluido para atingir as pás através do bocal. nessas turbinas, um conjunto de máquinas rotativas opera à pressão atmosférica. Eles são adequados para altas alturas manométricas e baixas taxas de fluxo. As turbinas de impulso funcionam com base na mudança dos vetores de velocidade, ou seja, a energia potencial da água (ou outras fontes de fluido, por exemplo, vapor) dependendo da altura da cachoeira é convertida em energia cinética por um ou mais bicos.

Quando a água atinge as pás da turbina em alta velocidade, fazendo com que a turbina gire e um eixo conectado ao gerador permitirá que a eletricidade seja gerada. Isso o torna adequado para extrair energia das condições de alta pressão e baixo fluxo.

As turbinas de impulso são de três tipos, Pelton, Turgo e Cross-flow. A construção das turbinas Pelton e Turgo é muito semelhante. No entanto, uma turbina de fluxo cruzado é uma versão modificada de uma turbina de impulso, classificada como uma turbina de impulso. Isso ocorre devido à rotação do rotor à pressão atmosférica e não como uma turbina submersa.

Aplicações da turbina de impulso

As aplicações de uma turbina de impulso são amplamente utilizadas para geração de energia elétrica. De fato, uma grande proporção da energia elétrica do mundo é gerada por turbogeradores.

Os motores principais do ônibus espacial usavam turbobombas (uma máquina que consiste em uma bomba acionada por um motor de turbina) para alimentar os propulsores (oxigênio líquido e hidrogênio líquido) na câmara de combustão do motor.

Turbinas hidráulicas são usadas em usinas hidrelétricas. Eles usam a água como seu fluido de trabalho. Finalmente,

As turbinas a vapor são usadas em usinas nucleares e térmicas. A água é aquecida para formar vapor e, em seguida, flui através de turbinas para produzir eletricidade.

Observação :a principal função de uma turbina de impulso é a geração de energia e bombeamento de água.

Componentes da turbina de impulso

Abaixo estão os principais componentes de uma turbina de impulso, bem como suas funções:

Corredor:

Esta parte em uma turbina de impulso é como um disco circular contendo várias lâminas curvas ligadas a ele. Há um eixo de cilindro no centro que é feito de aço inoxidável, bem como o corredor. Bem, o corredor pode ser feito de ferro fundido quando a cabeça de fluxo é menor.

Baldes:

Os baldes são como um conjunto de copos em forma de colher que são montados ao redor do corredor para trocar energia entre o fluido e a turbina. O fluido em alta velocidade atinge essas caçambas após sair do bocal, fazendo com que as pás da turbina girem e saiam pela borda externa da caçamba. O projeto da turbina determinará a mudança na direção do fluido durante a saída em comparação com o ângulo de impacto. O maior momento é obtido em um ângulo de 180 graus.

Bocal:

A função de um bocal em uma turbina de impulso é ajustar, modificar e injetar o fluxo de fluido para atingir as caçambas. É uma parte importante desta turbina que causa mudanças de pressão e permite que a cabeça de fluxo seja convertida em energia cinética. Uma parte chamada lança neste dispositivo é usada para ajustar o volume do jato de água que chega aos baldes. Esses bicos são projetados a partir de um carboneto de tungstênio, que é muito duro e pode suportar partículas erosivas.

Invólucro:

A carcaça de uma turbina de impulso serve como um escudo sobre a turbina para evitar que a água espirre. Também o orienta para o vertedouro, que existe para a água extra para proteger a integridade estrutural da barragem. Geralmente, esta peça é produzida com ferro fundido.

Conduto forçado:

A peça é amplamente utilizada em usinas hidrelétricas como tubulações e canais que transportam água de barragens e reservatórios ou turbinas. A água flui nele a uma pressão muito alta. as comportas são normalmente feitas de aço

Diagrama da turbina de impulso:

Tipos de turbina de impulso

Abaixo estão os vários tipos de turbinas de impulso utilizadas em usinas hidrelétricas, bem como seu funcionamento:

Pelton:

Uma turbina Pelton tem seus principais componentes como rotor, bocal e defletor. É usado para altura de queda de água alta. Um ou mais bicos (até 6) ajudam a converter a cabeça de água em fluxo de alta velocidade. À medida que o fluxo de água, consequentemente, a potência da turbina é controlada regulando a quantidade de fluxo de água.

O sistema apresenta uma série de caçambas simetricamente ao redor do rotor cilíndrico da turbina. O design e a forma desses baldes fazem com que o jato de água atinja o centro do balde e saia de ambos os lados. Essa saída ocorre de forma que a água que sai do balde não atinge o próximo, resultando em um freio. O eixo da roda da turbina pode ser montado verticalmente ou horizontalmente. Para altas potências, eficiência e maior número de bicos, o eixo da roda é sempre vertical e o gerador é instalado acima da turbina.

Um defletor está localizado entre o corredor e o bocal. Ajuda a evitar que a água seja pulverizada do bocal para os baldes quando a carga é removida repentinamente da turbina. Isso aumenta sua velocidade de rotação. Finalmente, uma lança é usada para interromper o fluxo de água.

Diagrama da turbina de impulso Pelton:

Turgo:

As turbinas de impulso do tipo turgo funcionam de forma semelhante à da Pelton. A principal diferença é que o jato de água atinge os baldes obliquamente (cerca de 20 graus). Isso ocorre porque o formato da caçamba é complicado e mais difícil de fabricar. As turbinas Turgo têm uma velocidade específica mais alta que a Pelton. Uma vantagem desses tipos de turbinas de impulso é o jato maior e um tamanho de máquina menor em comparação com o Pelton para potência igual. Pequenas usinas hidrelétricas fazem uso dessa turbina.

Diagrama da turbina de impulso Turgo:

Fluxo cruzado:

Esses tipos de turbinas são a modificação das turbinas de impulso frequentemente usadas em pequenas usinas hidrelétricas. Assim como as turbinas de impulso, o rotor está girando no ar e não totalmente submerso como uma turbina de reação. Os benefícios desta turbina incluem operação em uma ampla faixa de vazão, altura manométrica e, consequentemente, potência. Além disso, ele pode se adaptar bem a mudanças no fluxo, economizando eficiência. Existe um sistema de controle especial que pode ajustar a parte ativa da turbina de acordo com a quantidade de fluxo de água.

Diagrama de uma turbina de fluxo cruzado:

Princípio de funcionamento de uma turbina de impulso

O funcionamento de uma turbina de impulso é diferente, pois existem vários tipos por aí. bem, ao explicar os vários tipos, mencionei como eles funcionam. Geralmente, no processo de geração de energia em turbinas de impulso, as seguintes etapas devem ser cumpridas.

• A água armazenada flui de uma fonte a montante através do conduto forçado para ser entregue ao bocal.
• A energia potencial da água dentro do bocal é convertida em energia cinética e injetada nas lâminas ou baldes; assim, o corredor gira.
• Existe um mecanismo para controlar o fluxo de água injetado no corredor. A lança geralmente desempenha um papel importante nesse processo.
• O gerador conectado ao eixo converte energia mecânica em energia elétrica.

Assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre o funcionamento de uma turbina de impulso:

Vantagens e desvantagens de uma turbina de impulso

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios das turbinas de impulso em suas diversas aplicações.

• Fácil de manter.
• Construção simples.
• Alta eficiência de trabalho.
• Pode funcionar à pressão atmosférica.
• Sua velocidade de rotação é alta.

Desvantagens:

Apesar das boas vantagens de uma turbina de impulso, ainda ocorrem algumas limitações. Abaixo estão as desvantagens de uma turbina de impulso em suas diversas aplicações.

• Ocupa muito espaço devido ao seu tamanho.
• O custo de instalação é alto.
• A eficiência do trabalho diminui com o tempo.
• Não é adequado para altas taxas de fluxo.
• Ideal apenas para descarga baixa.
• Requer uma cabeça erguida que é difícil de gerenciar.

Conclusão

Turbinas de impulso são tipos especiais de turbinas para geração de energia e bombeamento de água. Eles são de três tipos, incluindo Pelton, Turgo e fluxo cruzado. esse é todo este post onde foi explicado a definição, aplicações, função, componentes, diagrama e funcionamento de uma turbina de impulso. Suas vantagens e desvantagens também foram indicadas.

Espero que tenham gostado da leitura, se sim, compartilhem com outros alunos. Obrigado por ler, até a próxima!