Turbina Francis
A turbina Francis é um tipo de turbina hidráulica com fluxo radial de fora para dentro, concebida por Jean-Victor Poncelet por volta de 1820 e aperfeiçoada pelo engenheiro norte-americano James Francis em 1849.[1]
Neste tipo de turbina, a água sob pressão entra por um duto circular de secção decrescente, onde é desviada por um conjunto de pás estáticas para um rotor central. A água atravessa a parede lateral do rotor, empurrando outro conjunto de pás fixas no mesmo, e sai pela base do rotor com pressão e velocidade muito reduzidas. A potência mecânica extraída da água é transmitida pelo rotor a um eixo fixado na base oposta. As pás estáticas podem ser ajustáveis.
Turbinas Francis são as mais comuns em usinas hidrelétricas por sua flexibilidade e eficiência. O rotor geralmente tem entre 1 e 10 m de diâmetro. São usadas com quedas de água de 10 até 650 m, a velocidades de 80 a 1000 rpm; sua potências varia de menos de 10 a 750 MWs. Uma turbina Francis bem projetada pode extrair até 90% da energia potencial da água. Em geral, turbinas de tamanho médio ou grande são instaladas com o eixo vertical.
A Usina hidrelétrica de Itaipu assim como a Usina Hidrelétrica de Belo Monte, Usina hidrelétrica de Tucuruí, Usina Hidrelétrica de Furnas, Usina Hidrelétrica de Foz do Areia, AHE de Salto Pilão, Usina Xavantes e outras no Brasil funcionam com turbinas tipo Francis, com cerca de 100 m de queda de água.
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Duto de entrada de uma turbina Francis da usina hidrelétrica de Grand Coulee. -
Turbina Francis com dutos (em azul) parcialmente removidos, mostrando o rotor (vermelho) e as pás estáticas (amarelo) ajustadas para fluxo mínimo. -
Turbina Francis com pás estáticas ajustadas para fluxo máximo.
