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Título: Desenvolvimento de roteiro de cálculos para dimensionamento e projeto de turbina do tipo Kaplan
Título(s) alternativo(s): Development of a calculation script for the sizing and design of a Kaplan turbin
Autor(es): Fernandes, Rafael Frigo
Orientador(es): Holzmann, Henrique Ajuz
Palavras-chave: Turbinas hidráulicas
Usinas hidrelétricas
Projetos de engenharia
Hydraulic turbines
Hydroelectric power plants
Engineering design
Data do documento: 28-Ago-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Guarapuava
Citação: FERNANDES, Rafael Frigo. Desenvolvimento de roteiro de cálculos para dimensionamento e projeto de turbina do tipo Kaplan. 2024. 46 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Guarapuava, 2024.
Resumo: Esse trabalho apresenta o desenvolvimento de um roteiro de cálculos para o dimensionamento e projeto de uma turbina Kaplan. A turbina Kaplan, amplamente utilizada em usinas hidrelétricas, é especialmente eficaz em situações onde há alta vazão de água e baixa altura de queda, condições frequentemente encontradas na hidrografia brasileira. O estudo justifica-se pela relevância das usinas hidrelétricas na matriz energética do Brasil, responsável por grande parte da geração de energia no país. Além do desenvolvimento teórico, o trabalho inclui a modelagem geométrica do rotor da turbina utilizando software CAD, na qual atingiu observou-se uma semelhança na potência, rotação e nº de hélices, permitindo a visualização e análise do projeto em um ambiente virtual. No modelo gerado, também foi possível observar a falta de semelhança em alguns aspectos geométricos, como no bordo de ataque da pá gerada. Assim cria-se nesse trabalho uma ferramenta útil para engenheiros que trabalham na área de geração de energia hidrelétrica, sendo possível utilizar esse roteiro de cálculo para fazer uma análise inicial do projeto, possibilitando gerar um orçamento inicial por exemplo. O trabalho não só reforça a importância das turbinas Kaplan na matriz energética brasileira, como também propõe uma metodologia inicial para seu dimensionamento e modelagem, com aplicações práticas em projetos reais de usinas hidrelétricas.
Abstract: This paper presents the development of a calculation script for the design and sizing of a Kaplan turbine. The Kaplan turbine, widely used in hydroelectric power plants, is particularly effective in situations where there is a high water flow and a low head, conditions often found in Brazilian waterways. The study is justified by the relevance of hydroelectric power plants in Brazil's energy matrix, responsible for a large portion of the country's energy generation. In addition to the theoretical development, the paper includes the geometric modeling of the turbine's rotor using CAD software, where similarities in power, rotation, and number of blades were observed, allowing the visualization and analysis of the design in a virtual environment. In the generated model, it was also possible to observe a lack of similarity in some geometric aspects, such as the leading edge of the generated blade. Thus, this work creates a useful tool for engineers working in the field of hydroelectric power generation, making it possible to use this calculation script for an initial project analysis, enabling, for example, the generation of an initial budget. The paper not only reinforces the importance of Kaplan turbines in Brazil's energy matrix but also proposes an initial methodology for their sizing and modeling, with practical applications in real hydroelectric plant projects.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35317
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