Kaplan vs Francis Turbine
A água, sempre em movimento, carrega energia consigo. Os humanos sempre se maravilharam com o tremendo poder disso e frequentemente fizeram uso desse poder. Mas, apenas no início do século 19, os engenheiros desenvolveram máquinas para aproveitar essa energia com eficiência. 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. Eles são os tipos mais comuns de turbinas usados nas usinas modernas.
Francis Turbine
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 no rio próximo. Usando métodos científicos e experimentação, ele foi capaz de desenvolver o design para atingir uma eficiência de até 90%. Hoje, as turbinas Francis são as turbinas mais amplamente utilizadas no mundo.
A turbina Francis é encerrada em um invólucro e as lâminas têm características curvas especiais projetadas para obter o desempenho ideal da turbina. As turbinas Francis operam sob uma queda de água 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 sob a água. A entrada de água também é vertical e é direcionada para o corredor por aletas-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. É também conhecida como turbina de hélice porque seu corredor se assemelha à hélice de um navio. Possui lâminas ajustáveis e portões integrados para obter a eficiência ideal em diferentes condições de pressão / pressão. Portanto, a turbina Kaplan pode ganhar eficiências de até 95% e operar sob condição de baixa pressão, o que não é possível nas turbinas Francis.
Na turbina Kaplan também o rotor é movido pela pressão e o nível de entrada de água é controlado pelas palhetas-guia. A queda de água da turbina Kaplan varia de 10 a 70 metros e a potência do gerador pode ser de 5 a 120 MW. O diâmetro do rotor é de cerca de 2-8 metros e fornece 80-430 rotações por minuto. Uma vez que as turbinas Kaplan são capazes de operar sob condições de queda livre, elas são usadas na produção de energia de alto fluxo e baixa queda em todo o mundo.
Qual é a diferença entre Turbinas Kaplan e Francis?
• 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 do que a turbina Francis.
• A turbina Kaplan é menor e compacta em comparação com a turbina Francis.
• A velocidade de rotação (RPM) é superior à da turbina Francis.
• A turbina Kaplan tem menor perda de fricção 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.
