Turbinas de Impulso vs. Reação: Diferenças Principais e Como Operam

Geralmente, turbinas hidráulicas são classificadas em turbinas de impulso e turbinas de reação, havendo algumas diferenças entre elas. Uma principal é como a energia é trocada entre o fluido e a turbina. Suas semelhanças serão como turbinas hidráulicas convertem energia potencial e cinética do fluxo de água em mecânica. Isso será explicado mais adiante!

Hoje você conhecerá a diferença entre uma turbina de impulso e uma turbina de reação, e seu funcionamento. Sua diferença também será apresentada em forma tabular.

Diferença entre turbina de impulso e turbina de reação

Turbina de impulso

Uma turbina de impulso basicamente funciona sob o princípio da 2ª lei de Newton. Em vez de pás no cubo do rotor, um número de baldes elípticos de meia-lua são ajustados. Então, quando a água atinge os baldes em alta velocidade, o rotor começa a rotacionar, isso significa, a energia cinética da água é convertida em energia mecânica rotacional. Portanto, eletricidade é gerada quando uma extremidade do eixo da turbina é conectada ao gerador. Exemplos de turbina de impulso incluem Pelton, Turgo e Cross-flow.

As turbinas Pelton e Turgo são semelhantes em construção. No entanto, a turbina cross-flow é uma modificação de uma turbina de impulso que é classificada como uma, isso ocorre por causa da rotação do rotor em pressão atmosférica e não como turbina submersa.

Diagrama de turbina de impulso:

Assista ao vídeo abaixo para aprender como funciona o tipo de turbina de impulso:

Turbina de reação

Em uma turbina de reação, a soma da energia potencial e energia cinética da água devido à pressão e velocidade, respectivamente, causa a rotação das pás da turbina. Todo o corpo desta turbina é imerso em água e mudanças na pressão da água junto com a energia cinética da água causam troca de potência. Aplicações desta turbina são geralmente em quedas menores e vazões maiores que o tipo impulso.

As pás da turbina ou pás do impulsor são projetadas para serem capazes de gerar uma força em um lado quando a água flui através delas assim como um aerofólio. Em um avião, a força produzida por um aerofólio é responsável por sua sustentação. Similarmente, aqui, a força causa a rotação das pás.

Diferentes tipos de turbinas de reação têm suas próprias condições ideais de operação. Por exemplo:

• Turbinas Pelton são preferidas onde uma baixa taxa de descarga pode ser obtida & uma alta queda (80-1600m) está disponível.
• Turbinas Kaplan requerem alta taxa de descarga junto com quedas baixas ou médias (2-70m).
• Turbina Francis trabalha em taxa de fluxo média & queda média. Turbina Francis é uma combinação de turbinas de impulso & reação.

Turbinas Francis são as turbinas mais amplamente usadas porque oferecem a mais alta eficiência & também poderiam trabalhar em uma ampla gama de condições operacionais.

Diagrama de turbina de reação:

Assista ao vídeo abaixo para aprender o funcionamento de um tipo de turbina de reação:

Diferença entre turbina de reação e turbina de impulso em forma tabular

Abaixo está a diferença entre turbina de impulso e turbina de reação em forma tabular:

Turbina de Reação	Turbina de Impulso
Mais manutenção é requerida.	Requer menos manutenção.
Apenas alguma quantidade de energia hidráulica é transformada em E.C.	A quantidade total de energia hidráulica é transformada em E.C.
Fluxo de água é em direção axial e radial à roda da turbina.	A direção do fluxo de água é tangencial à roda da turbina.
Seu grau de reação está entre '0' e '1'.	Seu grau de reação é zero.
Requer alta e média descarga de água.	Requer baixa descarga de água.
Turbina de reação trabalha em quedas baixas e médias.	Trabalha em alta queda.
A turbina de reação tem eficiência hidráulica comparativamente alta.	Turbina de impulso tem eficiência comparativamente menor.
Turbinas Francis e Kaplan são seus exemplos.	Turbina de roda Pelton é seu exemplo.
Água entra ao redor do impulsor.	Água é admitida apenas na forma de jatos.
O rotor deve ser fechado em carcaça estanque.	Nestas turbinas, carcaças não são obrigatórias. Carcaça funciona como proteção.
Velocidade e pressão variam à medida que o fluido passa pelo impulsor. A pressão no ponto de sucção é muito maior que no ponto de descarga.	A velocidade do jato varia a pressão através do restante atmosférico.
O controle de fluxo ocorre via palheta guia. Outras partes importantes são caracol espiral, anel de apoio, rotor e tubo de sucção.	O controle de fluxo ocorre via válvula de agulha ajustada no bico.
Água preenche a passagem entre os baldes e, enquanto flui entre seções de entrada e saída, faz trabalho nas pás.	A turbina não roda inteiramente, e o ar tem livre acesso aos baldes.
A turbina de reação não tem pás simétricas.	Turbina de impulso tem pás simétricas.
A pressão da água diminui durante seu fluxo.	A pressão da água permanece constante durante seu fluxo.
Tem alta velocidade de trabalho que turbina de impulso.	Tem baixa velocidade de trabalho que turbina de reação.
A eficiência dos baldes é alta.	A eficiência dos baldes é baixa.
Estas turbinas requerem menos espaço.	Requer alto espaço comparado à turbina de reação.
A 3ª lei de Newton define a transferência de energia de turbinas de reação.	A 2ª lei de Newton define a transferência de energia de turbinas de impulso.

Conclusão

A principal diferença entre uma turbina de impulso e uma turbina de reação é como a energia é trocada entre o fluido e a turbina. Este post explicou a diferença entre turbina de impulso e reação em forma tabular. Também explicamos seu princípio de funcionamento em formato de vídeo.

Espero que você tenha aproveitado este conteúdo. Se gostou, compartilhe com outros estudantes. Obrigado pela leitura, até a próxima!