APS I - TURBINAS - YVES WILLIAM S DAS CHAGAS -1200821

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UNIVERSIDADE REDENTOR 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
YVES WILLIAM S. DAS CHAGAS -1200821 
 
 
 
 
 
 
Atividade Pratica Supervisionada Nº01 
 
 
 
 
 
Itaperuna 
2020/1 
 
YVES WILLIAM S. DAS CHAGAS -1200821 
 
 
 
 
 
 
Atividade Pratica Supervisionada Nº01 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à 
disciplina Turbinas a gás, 
à vapor e caldeiras, como 
parte dos critérios de 
avaliação para 
aprovação. 
 
 
 
Professor: Sergio Souza Dias 
 
 
 
 
Itaperuna 
2020/1 
1ª) No Brasil, a regulamentação dos critérios rigorosos de projeto, inspeção, 
manutenção e operação de caldeiras, tendo como objetivo principal a diminuição 
de acidentes envolvendo esses equipamentos, é estabelecida 
 
(A) pelo código ASME, através da Secção I - Caldeiras 
(B) pela norma DIN 2458 para Caldeiras 
(C) pela norma regulamentadora 12 
(D) pela norma regulamentadora 13 
(E) pelas normas ISO 9001 e 14001 
 
2ª) A prevenção da corrosão em caldeiras consiste em se fazerem tratamentos 
internos na água da caldeira e tratamentos externos nas águas de alimentação 
das caldeiras. É um tratamento interno na água de caldeira o (a) 
 
(A) ataque sobre depósitos 
(B) desmineralização 
(C) remoção da turbidez e cor 
(D) remoção de ferro e manganês 
(E) remoção da dureza 
 
3ª) Um ensaio simples para a verificação da dureza de águas para caldeiras 
consiste em: 
 
(A) fazer uma amostra de água passar por um filtro e, caso a água esteja dura, 
cálcio e magnésio ficarão retidos no elemento filtrante. 
(B) resfriar uma amostra de água em um recipiente translúcido e verificar se 
ocorre floculação, o que indica a presença de cálcio e magnésio. 
(C) lavar as mãos com a água, utilizando sabão, e a não formação de 
espuma é um indicativo de que a água está dura. 
(D) beber a água, e a percepção de um gosto ácido é um indicativo de que a 
água está saturada de cálcio e magnésio. 
(E) colocar uma amostra de água com óleo vegetal (de cozinha) em um 
recipiente translúcido, e a observação de que os dois líquidos não se misturam 
é sinal de uma elevada dureza da água. 
 
4ª) O pessoal de manutenção de caldeiras conhece bem a denominação 
“laranja”. Ela é uma variável provocada pelo calor devido à falha de resfriamento 
que, por sua vez, é consequência de formação de depósitos internos nas 
paredes do tubo que impedem a transferência de calor, gerando uma 
protuberância característica nos tubos. 
Esse tipo de falha é conhecido por 
 
(A) falha provocada por distúrbios da combustão 
(B) falhas dos tubos de água da caldeira 
(C) fadiga mecânica 
(D) fadiga térmica 
(E) sobreaquecimento 
 
5ª) Dentre os principais componentes da caldeira a serem contemplados num 
plano de inspeção e avaliação, aquele que é de fundamental importância, caso 
a caldeira venha a sofrer uma sobre pressão, é (são): 
 
(A) o tubulão ou tubo de chama 
(B) as válvulas de segurança 
(C) as linhas de dreno 
(D) as paredes d’água 
(E) os coletores 
 
6ª) A falha do controle de condicionamento da água da caldeira pode gerar 
acidentes devido a: 
 
(A) incrustações 
(B) queimadores mal posicionados 
(C) seleção inadequada do aço no projeto de construção da caldeira 
(D) falta de água nas regiões de transferência de calor 
(E) prolongamento excessivo dos tubos mandrilados nos espelhos 
 
7ª) Explique o princípio de funcionamento de uma turbina a gás indicando os 
principais componentes desta. 
 
R:O princípio básico de uma turbina a gás e descrito pela relação: Em primeiro 
lugar, o ar é comprimido por um compressor, e esse ar comprimido é levado para 
a câmara de combustão. Na câmara de combustão, o combustível é 
continuamente queimado para produzir gás em alta temperatura e pressão. A 
turbina a gás industrial faz com que o gás produzido na câmara de combustão 
seja expandido na turbina (um rotor de pás feito conectando diversas lâminas a 
um disco redondo) para a produção de energia rotacional, que faz com que o 
compressor funcione na fase anterior. A energia restante é fornecida com um 
eixo de saída. 
 
8ª) Explique o funcionamento e as diferenças entre os compressores radiais e 
os compressores axiais. 
 
R: Turbo Compressores axial gera compressão pela aceleração do ar que é 
aspirado. A energia do movimento, então, torna-se energia de pressão. 
Nos radiais, há uma força que leva o ar às paredes da câmara e então ao eixo. 
Ele segue, então, no sentido radial para a outra câmara e, por fim, à saída 
 
9ª) Quais são os componentes básicos de uma câmara de combustão de uma 
turbina a gás? 
 
R: A turbina a gás é composta basicamente por: Compressor de Ar; Câmara de 
Combustão; Roda de Turbina e Eixo. 
 
10ª)Quais são os principais requisitos no projeto de uma câmara de combustão 
de uma turbina a gás? 
R: O projeto da câmara de combustão deve garantir resfriamento adequado da 
camisa, combustão completa, estabilidade da chama e baixa emissão de 
fumaça. 
 
11ª)Sabemos que o ar é introduzido na câmara de combustão em estágios. 
Explique a função do ar primário, secundário e terciário na câmara de 
combustão. 
 
R:A função do ar primário é dar início a ignição do sistema e o seu fornecimento 
contínuo mantém a chama na posição correta. O deslocamento da chama é 
controlado de acordo com sua vazão e a vazão do combustível. 
 
Já o ar secundário é introduzido próximo da zona de chama e então por 
arrastamento é misturado, e não deixará que a chama se extinga. 
 
O ar terciário tem como principal função o fornecimento de oxigênio para 
completar a combustão dos gases e promover a mistura homogenia dos 
mesmos. 
 
12ª)Fale sobre os tipos e características principais das câmaras de combustão 
de turbinas a gás. 
R:Existem quatro tipos básicos de câmara de combustão: 
Câmara múltipla ou caneca 
Esse tipo de câmera de combustão é o mais antigo. Não é utilizada hoje em dia 
e constituía motores com compressor centrifugo. Sua estrutura conta com 
canecas individuais liadas entre si por tubos de conexão 
 
Anular ou tipo cesta 
Esse é o melhor tipo de câmera quando se fala em eficiência térmica, peso e 
tamanho. Tem aparência de uma cesta furada. Usa melhor o espaço entre a 
estatora/ difusor e as turbinas. Sua estrutura é composta por uma carcaça 
externa, uma única camisa interna perfurada e espaço para os bicos injetores 
serem instalados 
 
Caneca anular ou canelar 
A caneca-anular é constituída por uma carcaça externa composta por várias 
camisas internas ligadas entre si por tubos de conexão. Esse modelo de câmara 
permite que o ar entre com maior velocidade. Assim como a caneca, a canelar 
não é muito usada atualmente. Uma de suas características é acoplar as velas 
na parte inferior da estrutura. 
 
Câmara de fluxo reverso 
É usada em motores pequenos. Possui a mesma função do tipo anelar. Mas, 
nesse caso a entrada de ar fica na parte traseira da câmara e sofre uma rotação 
de 180 graus para entrar na área de queima. Depois mais 180 graus para sair 
da seção de combustão. A principal vantagem dessa câmara é o design 
compacto e menos peso. Também garante um pré-aquecimento mais intenso do 
ar de saída dos compressores. 
 
13ª) Explique o efeito dos seguintes parâmetros na eficiência térmica de uma 
unidade de potência com turbina a gás; temperatura na entrada do compressor, 
temperatura na entrada da turbina e razão de compressão no compressor. 
 
R: 
 
14ª)Sabe-se que o aumento de temperatura na entrada da turbina melhora o 
rendimento térmico das turbinas a gás e que este aumento é limitado por 
aspectos de resistência de materiais. Quais são as soluções tecnológicas para 
poder trabalhar com temperaturas mais elevadas na entrada da turbina. 
 
R: O desenvolvimento da metalurgia nos últimos 30 anos foi possível obter 
materiais que suportam temperaturas mais elevadas e que permitiram o 
desenvolvimento das turbinas a gás modernas como por exemplo as carcaças 
de turbinas em aço titânio resistente a temperaturas elevadas já são usadas hoje 
pela Rolls-Royce Systemsnos motores Trent XWB. 
 
15ª)Explique e justifique os efeitos provocados pela injeção de água ou vapor na 
entrada da câmara de combustão de uma turbina a gás. 
 
R:A adição de água líquida ou vapor na câmara de combustão diminui 
substancialmente a temperatura de chama na zona primária, obtendo baixos 
níveis de emissões de NOX. As proporções de adição estão por volta de 50% do 
fluxo de combustível utilizando água líquida e de 100 a 200% do fluxo de 
combustível para a adição de vapor 
 
16ª)Como funciona um ciclo combinado de potência formado por uma turbina a 
vapor e uma turbina a gás? 
 
R:Ciclo combinado usa o emprego de mais de um ciclo térmico em uma planta 
de geração de energia elétrica. O chamado ciclo combinado faz uso do vapor 
liberado pelas turbinas a baixa temperatura e pressão, assim como o processo 
de cogeração, porém com uma eficiência menor que este, mas com certeza 
mais eficientes que o sistema de geração convencional