A turbina Francis é o modelo de turbinas mais utilizados nas usinas hidrelétricas. Nessa modelo de turbina a água entra por um tubo espiral com seção decrescente. Ela ganha pressão e velocidade e é direcionada para o rotor através de pás diretrizes. Devido à sua grande versatilidade e eficiência, esse modelo de turbina é utilizado em CGHs, PCHs e UHEs, com rotores que variam de 0,5 metros até 12 metros de diâmetro. Nesses casos, os rotores podem pesar até 300 toneladas.
Os principais mecanismos de desgastes encontrados na turbina Francis são a erosão, cavitação e abrasão. A erosão e cavitação são encontrados nos rotores, tampas e pás diretrizes, enquanto que a abrasão é encontrado, na maioria das vezes, no eixo onde é montado o rotor.
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O desgaste por erosão é o mais abundante por que existem muitas partículas de areia na água. Elas impactam a superfície do rotor, tampas e palhetas diretrizes e removem material. O desgaste é tão expressivo que o rotor, em alguns casos, perde o balanceamento e acaba acarretando em problemas bastante graves para o conjunto. Além disso, a turbina vai ter uma expressiva perda de eficiência, que grandes perdas de faturamento para as empresas geradoras.
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O revestimento mais apropriado para resolver os problemas de desgaste das peças de uma Turbina Francis é o Carboneto de Tungstênio Cromo. Ele é aplicado por aspersão térmica, possui dureza bastante elevada capaz de suportar o impacto de partículas sólidas. Além disso, as partículas sólidas impactam a superfície das peças em um ângulo raso, o que potencializa a resistência à esse mecanismo de desgaste pela liga aplicada. Um grande case de sucesso dessa aplicação foi na Central Hidrelétrica Fruteiras, que teve a durabilidade de alguns de seus componentes aumentada em mais de 300% e ajudou a melhorar os principais indicadores de manutenção. Esse incremento reduziu sensivelmente o custo de manutenção desse equipamento, além de ter proporcionado uma maior disponibilidade para geração. Abaixo disponibilizamos o material técnico em pdf que apresenta o resultado dessa aplicação. Outro case importante é o da Central Hidrelétrica de Chaglla, no Peru. Nesse caso, uma usina de 450 MW.
