Usina de Itaipu (e outras hidrelétricas)

Nas turbinas Kaplan, o angulo de inclinação das pás moveis da turbina depende da abertura das paletas do distribuidor.

Para um dado valor de abertura do distribuidor (inclinação das paletas), corresponde a um dado valor de inclinação das pás da turbina.

Com isso a turbina Kaplan tem uma curva de rendimento "plana" para uma ampla faixa de operação.

A turbina Kaplan é um "caso particular" da turbina Francis.

Nas imagens abaixo é possivel ver o mecanismo hidraulico que muda a inclinação das paletas do distribuidor e das pás da turbina.




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Turbina Kaplan (Vertical)



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Turbina Kaplan Bulbo (Horizontal)




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Paletas do distribuidor e pás moveis de uma turbina Kaplan de pequeno porte



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Na imagem abaixo, o anel que gira simultaneamente os pivôs das paletas do distribuidor de uma turbina Kaplan de pequeno porte



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ABB, Siemens e Alstom projetam e fabricam unidades geradoras a vapor para usinas termoeletricas a carvão e usinas nucleares.

Turbinas a vapor giram em rotações bem mais altas que turbinas hidraulicas.



Unidades geradoras a vapor da Siemens chegam a gerar 1900 MW


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Turbinas a vapor e geradores eletricos em uma usina nuclear



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Turbina a vapor e gerador eletrico de uma usina nuclear



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Cutaway de uma turbina a vapor



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Turbina a vapor



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Motores a jato tambem são usados para gerar energia eletrica.

O eixo de gerador elétrico é conectado ao eixo do motor a jato, assim como nos aviões turbo-helices, em que o eixo do motor a jato é conectado a helice.

O motor a jato abaixo (Siemens SGT5-8000H) produz 340 MW (456 mil HP) e pode queimar gás natural.

Se for usado em um ciclo combinado (aproveitando o calor dos gases que saem da turbina para ferver agua, produzir vapor e girar uma turbina a vapor), o SGT5-8000H produz 530 MW, com rendimento de 60%.

O SGT5-8000H pesa 390 toneladas.



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A represa da Usina Hidrelétrica Sayano-Shushenskaya tem 246 metros de altura, equivalente a um edifício residencial de 82 andares


Objetos grandes e pesados que giram em torno de um eixo são potencialmente perigosos caso apresentem problemas de vibração, seja por desbalanceamento ou desalinhamento. Se a roupa não ficar bem distribuída dentro de uma simples maquina de lavar, a assimetria na distribuição de massa fará o cesto balançar violentamente para os lados.

Sistemas que giram em altíssimas rotações também estão sujeitos a problemas de vibrações, como o conjunto (compressor + eixo + turbina) de motores a jato.

O problema é grave em usinas hidrelétricas onde o conjunto (turbina + eixo + rotor) pesa milhares de toneladas.

Durante anos a turbina nº 2 (640 MW) da Usina Hidrelétrica Sayano-Shushenskaya (6400 MW) na Rússia apresentou vibração acima dos limites de projeto, que foi negligenciada pelos engenheiros da usina.

A vibração ao longo dos anos causou fadiga nos parafusos e porcas que prendiam a estrutura de suporte do conjunto (turbina + eixo + rotor) no prédio da sala de maquinas.

No dia 4 de outubro de 2009 os parafusos e porcas romperam e o conjunto (turbina + eixo + rotor) fora de controle destruiu toda a estrutura que o sustentava.

Centenas de milhares de litros de água por segundo invadiram o andar das turbinas, depois atingindo o andar dos eixos e o andar dos geradores.

75 funcionários morreram (a maioria afogados), varias unidades geradoras foram destruídas e 40 toneladas de óleo de transformador vazaram, poluindo o rio.


Unidades geradoras destruídas



● Turbine 6: Flooded
● Turbine 5: Flooding and electrical damage
● Turbines 3 and 4: Electrical and mechanical damage to the middle level. Some damage to the concrete structures around them.
● Turbines 1, 8, and 10: Electrical and mechanical damage to the high level. Some damage to the concrete structures around them.
● Turbines 7 and 9: Completely destroyed, with extreme damage to the concrete structures around them.
● Turbine 2: Destroyed completely, including the concrete structures around it.



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