TRABALHO TURBINA MAQUINAS TÉRMICAS

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL
Campus Ibirubá
GUILHERME DE BORTOLLI DO AMARAL
MÁQUINAS TÉRMICAS
 Turbina à gás e à vapor
Ibirubá
2022
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho apresentará um estudo conceitual sobre turbinas. Mais precisamente as turbinas a gás e a vapor e suas características, como aspectos construtivos, classificação combustível entre outros.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1. TURBINAS
É um dispositivo mecânico que converte energia cinética do escoamento em trabalho através de um eixo, por isso são chamadas de máquinas motoras.
2.2.1. TURBINAS A VAPOR 
	As turbinas a vapor surgiram no século passado com o aparecimento do modelo de Herón, o modelo mais simples do equipamento, consiste em uma esfera com duas aberturas direcionadas realizando movimento. Como pode ser visto na Figura 1. 
Figura 1: turbina de Herón.
Fonte: Apostila UNESP.
2.2.2. ASPECTOS CONSTRUTIVOS
	
As turbinas a vapor possuem os elementos construtivos a seguir:
Uma carcaça, que normalmente é dividida em 2 partes longitudinalmente para facilitar o acoplamento e desmontagem, e que contém o sistema de pás fixas ou distribuidores, um rotor com pás em sua periferia, sobre o qual incide o vapor e onde é feita a transformação na direção e magnitude da velocidade do vapor, um sistema de comando e válvulas para regular a velocidade e potência da turbina modificando a descarga do vapor, um acoplamento para conexão mecânica com o gerador que vai acionar, um dispositivo de expansão, sempre constituído de um bocal fixo ou móvel, no qual a energia de pressão do vapor se transforma em energia cinética, junta de labirinto, necessária para reduzir o calor gerado quando acontece o contato rotor/estator, já que, devido as altas velocidades, o calor gerado quando ocorresse qualquer contato poderia produzir calor suficiente para fundir o material do rotor ou até mesmo danificar o eixo.
Figura 2: Turbina a vapor.
Fonte: Google imagens.
2.2.3. FUNCIONAMENTO
	Geralmente utiliza o ciclo de Rankine que é reversível, o ciclo inicia em uma bomba que alimenta uma caldeira onde o líquido e transformado em vapor após passa pelo turbina ocorrendo uma expansão dos gases e após trocador de calor onde o calor e totalmente rejeito e transformado em líquido novamente, pode ser observado na forma de tópicos.
· O vapor entra na turbina a uma determinada temperatura e pressão;
 
· O vapor é direcionado para uma peça (placa expansora ou diafragma) que direciona todo o fluxo do vapor para as palhetas;
 
· As palhetas estão fixadas em rodas, que por sua vez estão ligadas a um eixo ou o rotor da turbina;
Portanto, durante o funcionamento de uma turbina a vapor, o vapor sempre será direcionado para as palhetas, onde em cima do perfil, ou seja, por dentro da palheta ocorre uma pressão maior e por fora, uma pressão menor do vapor.
Essa diferença de pressão ajudada pela força de ação e reação de Newton, cria uma espécie de força de sustentação, e é essa força a responsável por fazer o rotor girar.
Figura 3: Fluxo nas pás de uma turbina a vapor.
 
Fonte: Google imagens.
2.3.1. TURBINA A GÁS
A turbina a gás é uma máquina térmica na qual se aproveita diretamente a energia liberada na combustão, armazenada nos gases produzidos que se expandem, de forma parecida que o vapor nas turbinas a vapor, sobre as palhetas móveis de um rotor.
Figura 4: Turbina a gás.
	
Fonte: Google imagens.
2.3.2. ASPECTOS CONSTRUTIVOS
	A turbina a gás é constituída pelos seguintes componentes, um compressor de ar, o qual alimenta a câmara de combustão com ar comprimido, a câmara de combustão em si, onde ocorre a queima, produzindo então o combustível para a turbina que expande os gases e provoca um trabalho em um eixo, passando então para um alternador onde pode-se aproveitar o trabalho.
Figura 5: Componentes turbina a gás.
Fonte: Apostila UNESP
2.3.3 FUNCIONAMENTO
	O ciclo ideia para este tipo de turbina é o Brayton. O funcionamento da turbina é da seguinte forma, ar atmosférico aspirado pelo compressor alimenta a câmara de combustão a uma pressão entre 5 e 8 atm. Na câmara de combustão, se injeta o combustível de forma contínua, por meio de uma bomba adequada. A combustão, que se inicia eletricamente durante o arranque, continua a pressão constante, com temperaturas que alcançam de 650 a 1200oC. Os gases de combustão se expandem sobre o rotor da turbina a gás gerando a energia necessária para acionar o compressor, o gerador e fornecer uma potência útil (30% da potência total). (APOSTILA, UNESP).