Relatório de Pesquisa sobre Turbinas a Gás

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – CAMPUS RUSSAS 
DISCIPLINA DE MÁQUINAS TÉRMICAS 
 
 
 
 
GRUPO 04 
RELATÓRIO DE APRESENTAÇÃO 
TURBINAS A GÁS – CICLO BRAYTON 
 
 
 
 
HENRIQUE FERREIRA LIMA (399242) 
LUCAS FELIPE AGUIAR MAIA (402783) 
IGOR JOSÉ GOMES HOLANDA (402511) 
RAIMUNDO MOTA DA SILVA NETO (385647) 
JOSÉ EURISMAR DE FREITAS E SILVA JR (400851) 
 
 
 
 
RUSSAS – CE 
2020 
 
 
I. Introdução: 
A história do desenvolvimento das turbinas a gás é bastante antiga, 
longa e difícil, tendo relatos de um provável início do que viria a ser o modelo de 
uma turbina a gás, o exemplo proposto por Leonardo Da Vinci na Itália, por volta 
de 1500 (D.C.) que elaborou um esquema de um dispositivo que poderia utilizar 
os gases quentes rejeitados para uma chaminé para promover a rotação de um 
alimento com o intuito de assá-lo. 
 
Muito anos depois, por volta de 1791, um inglês chamado John Barber, 
desenvolveu um equipamento que reunia muitos elementos de uma turbina a gás 
moderna (Figura 1), porém utilizava um compressor alternativo. Sua invenção foi 
projetada para impulsionar uma carruagem sem cavalos. 
 
 Figura 1 Figura 2 
Vários outros equipamentos foram desenvolvidos durante a mesma 
época, mas não poderiam ser consideradas verdadeiras turbinas a gás devido ao 
fato que utilizavam vapor em um certo ponto do processo. Muitos anos mais tarde, 
em 1892, Dr. F. Stolze, Alemão, desenhou o que seria o primeiro modelo de 
turbina a gás (Figura 2). 
 
Dando um salto na história, as turbinas a gás tiveram um avanço 
significativo no período da Segunda Guerra Mundial devido ao avanço tecnológico 
no campo da aeronáutica, onde as grandes potências tinham a necessidade de 
melhorar, atualizar as tecnologias existentes e aumentar a velocidade de seus 
aviões. Esse processo continuou com a industrialização no período pós 2ª Guerra. 
Atualmente as aplicações das turbinas a gás na indústria são bem 
extensas. Podendo ser divididas nas seguintes categorias: 
 Turbinas Aeronáuticas 
 Turbinas para transporte marítimo 
 Turbinas para geração de eletricidade 
 Turbinas para acionamento de equipamentos 
O mercado mundial das turbinas a gás está em pleno processo de 
expansão e que as grandes potências estão investindo muito nesse setor. 
Mundialmente falando, têm-se as seguintes empresas que fabricam esse tipo de 
equipamento. Entre elas estão: 
 SIEMENS: 
Vindo com a frota Turbina a gás SGT5-9000HL, SGT5-8000HL, SGT6-
9000HL. Possui os modelos de turbinas a gás pesadas, que são motores robustos 
usados para usinas de ciclo simples ou combinado. Os modelos industriais são 
ideais para geração de energia industrial e para aplicações mecânicas 
. 
 KAWASAKI: 
Traz à campo às séries turbinas Green GPB, que possui uma 
tecnologia avançada para medidas ambientais; GPS que são turbinas a gás de 
alto desempenho e baixo custo que aplicam o auto resfriamento, assim não 
necessita de água para resfriamento: E por último os modelos MGP/TGB, que são 
conjuntos de geradores móveis aplicado à um caminhão ou trailer. Fornece 
eletricidade estável e de alta qualidade, e possui uma alta confiabilidade. 
 
 
 MITSUBISHI: 
Líder mundial no mercado de turbinas a gás a Mitsubishi, possuindo 
em seu catálogo turbinas FT4000, que são motores amplamente usados na 
aviação; MOBILEPAC utiliza a turbina FT8 em um pacote que fornece energia 
rápida e confiável. Ambas prometem que são mais confiáveis e proporcionam 
melhor eficiência e produção de combustível em relação aos concorrentes. 
 
 GENERAL ELETRIC: 
Com seu modelo PGT25 é ciclo simples, duas turbinas a gás de eixo 
formado por um gerador a gás aero derivado acoplado a uma robusta turbina de 
potência industrial. Suas aplicações vão desde produção de eletricidade, para 
aplicações de acionamento mecânico, para aplicações marítimas 
. 
 ROLLS-ROYCE: 
Com a série 501, que oferece um design compacto oferecendo alta 
eficiência, fácil manutenção e excelente confiabilidade. Tem como aplicações para 
produção de eletricidade, e aplicações para que necessitam acionamento 
mecânico. 
 
 
Na esfera nacional, tem-se um modelo de turbina gás desenvolvida em 
conjunto pelos Institutos Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e de Aeronáutica e 
Espaço (IAE), junto ao Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial 
(DCTA). Com intuito de fabricar eles desenvolveram a tecnologia para a 
fabricação no país de turbinas a gás para propulsão aeronáutica. Esse projeto 
teve início em 2005 sendo conhecido como TAPP, e foi concluído no ano de 2012 
com a entrega de dois motores TAPP, que após algumas modificações ficou 
conhecida com TR-5000. 
 
II. Objetivos: 
O viés deste trabalho em forma de apresentação audiovisual e 
complementado através deste relatório era incentivar os alunos da disciplina de 
máquina térmicas a estudar, analisar e compreender de forma mais sucinta e 
objetiva os principais componentes, maquinários, turbinas, motores e indústrias 
que compõem o conceito de máquinas térmicas e suas aplicações. Visamos na 
nossa apresentação sobre ‘Turbinas a Gás – Ciclo Brayton’, mostrar o conceito 
inicial do são esses modelos de turbinas e como elas operam tomando o ciclo 
Brayton como ciclo ideal; demonstramos as principais aplicações que é, 
sobretudo, nos ramos aeronáutico, naval e térmico. Paralelamente, analisamos à 
mudança de temperaturas sob diferentes modelos de turbinas assim como a 
variação de pressão e, em seguida, apresentamos três grandes empresas que 
são líderes de mercado nesse ramo. Com isso, apresentamos uma análise sucinta 
do mercado de turbinas a gás no passado, presente e futuro e seu impacto na 
sociedade contemporânea. 
 
 
 
 
 
III. Principais equipamentos e seu uso na indústria: 
Para cada um dos processos termodinâmicos do ciclo Brayton há um 
equipamento relacionado. Tomando como referência a figura 1: o processo 1-2 é 
realizado pelo compressor, o 2-3 pela câmara de combustão, o 3-4 pela turbina e 
o 4-1 pela própria atmosfera (visto que se trata de um ciclo aberto). A seguir é 
apresentada uma descrição sucinta de cada um dos componentes da máquina 
térmica em estudo. 
 
Os compressores utilizados em turbinas a gás são os denominados 
turbo compressores e são classificados em dois tipos: o radial ou centrífugo, figura 
3, e o axial, figura 4, classificação realizada conforme a direção de saída do fluxo 
do fluido de trabalho. Compressores radiais geralmente são usados quando se 
necessita de maiores taxas de compressão e menores vazões, quando 
comparados aos compressores axiais. 
 
Figura 3 – Compressor Radial 
Figura 1 
Diagrama de fase: p-v 
 
 
 
Figura 4 – Compressor Axial 
 
O calor de entrada para uma turbina a gás, que opera segundo um ciclo 
Brayton, é fornecido pelo combustor (também chamado de câmara de 
combustão). Ele recebe ar do compressor e entrega gás com temperatura elevada 
à turbina (idealmente sem perda de carga), ver figura 5. Há vários tipos de 
combustores e, independentemente do tipo de projeto, todos eles possuem três 
características: zona de recirculação responsável por atomizar o combustível, zona 
de queima - finaliza o processo de combustão e zona de diluição - responsável por 
misturar os gases da combustão com o ar utilizado para refrigeração e entregar tal 
mistura à turbina. 
 
Figura 5 – Câmara de Combustão 
O equipamento que recebe os gases da combustão e realiza a expansão deles, 
realizando trabalho, é denominado turbina, que pode ser do tipo radial ou axial. 
 
A turbina de fluxo radial, figura 6, tem sido usada por muitos anos. Ela é oriunda 
das turbinas hidráulicas utilizadas para geração de energia elétrica. Este tipo de 
turbina tem a grande vantagem operacional de, em um único estágio, produzir o 
equivalente a dois ou três estágiosde uma axial. Por isso tem sido utilizada em 
turbinas de pequeno porte, como em helicópteros e sistemas de stand-by. As 
turbinas de fluxo axial, figura 7, são as turbinas mais empregadas com um fluido 
de trabalho compressível. Este tipo de turbina consegue desenvolver maiores 
potências, exceto para turbinas de pequeno porte, e também é mais eficiente na 
maioria das faixas de operação. 
 
Figura 6 – Turbina Radial 
 
Figura 7 – Turbina Axial 
 
 Tipos de turbinas a gás: 
Turbofan; 
Turbojato; 
Turboélice; 
Turbojato de pós-combustão. 
 
 
 
 Exemplo de análise termodinâmica de uma turbina turbojato: 
1. Fluido (ar): 
 
2. Temperatura: 
 
 
 
 
3. Pressão: 
 
 
IV. Métodos de Modelagem: 
a. Modelos matemáticos de uma turbina a gás: 
Segundo o desenvolvimento de uma turbina pode ser dividido nos seguintes 
estágios: pesquisa científica, projeto de engenharia, testes experimentais, 
produção em massa até o uso em uma aplicação específica. 
Dependendo do estágio, podem-se utilizar modelos mais ou menos 
elaborados. Por exemplo, para o projeto e análise de desempenho térmico do 
equipamento, normalmente se utilizam modelos termodinâmicos detalhados 
(levam em consideração questões como: escoamento do fluido, perdas por 
atrito etc.). Já para uma turbina que trabalha numa faixa pequena em torno de 
um ponto de operação, um modelo linear pode ser suficiente, como em uma 
aplicação de uma unidade de geração de energia. 
Dentro do ciclo de desenvolvimento de uma turbina, pode-se imaginar uma 
etapa chamada de projeto do controlador, de acordo com, a qual pode se 
estender por vários dos estágios citados anteriormente. De maneira análoga 
à citada para a turbina, o nível de complexidade de um modelo utilizado para 
a síntese do controlador dependerá do estágio de desenvolvimento da turbina 
e do tipo de aplicação. 
b. Modelos Lineares: 
Apesar das turbinas possuírem características dinâmicas não lineares, a 
utilização de modelos lineares pode facilitar a aplicação de métodos clássicos 
para análise da planta, assim como o projeto de controladores. Além disso, a 
utilização desse tipo de modelo é uma forma de se evitar a complexidade na 
resolução das equações de um sistema não linear. 
 
Os modelos lineares podem ser obtidos através de alguma técnica de 
identificação. Entretanto, para isso, dados de entradas-saídas e as 
respectivas condições iniciais são necessárias, como, por exemplo, um 
conjunto de respostas ao degrau. Também se faz necessário o uso de um 
conhecimento a priori da estrutura do modelo. 
Representações lineares de uma turbina também podem ser obtidas através 
de uma técnica de linearização. Como o uso de uma expansão em série de 
Taylor, do Jacobiano ou ainda com o uso de equações quase-polinomiais, 
técnica citada em. 
Contudo, nem sempre um único modelo linear consegue representar toda a 
faixa de operação de um equipamento real. Portanto, surge a necessidade da 
utilização dos modelos não lineares para aplicações onde o desempenho da 
representação linear não é satisfatório. 
 
c. Modelos não lineares: 
Os modelos não lineares são baseados na termodinâmica e, tipicamente, de 
ter- ceira ordem. São uma abordagem no espaço de estado e faz uso de 
equações dinâmicas obtidas dos balanços de massa, de energia e de energia 
mecânica do sistema, as quais descrevem o comportamento da turbina a gás. 
Para o caso de uma turbina de eixo único, uma primeira equação dinâmica 
pode ser obtida através do balanço de energia mecânica (potência) no 
compressor e turbina do gerador de gás: 
 (I): 
Para a obtenção das demais equações é necessário definir um volume de 
controle através do combustor, e, a partir deste obter uma equação baseada 
no balanço de massa (II) e outra no balanço de energia térmica (III): 
 
 
 
 
 
d. Modelos não lineares simplificados: 
Tal forma de representação das turbinas visa diminuir a complexidade do 
modelo não linear obtido inicialmente através das equações dinâmicas e 
estáticas. São caracterizados por reduzir a faixa de validade do modelo, de 
 
forma similar aos modelos lineares, contudo, levando em consideração fatores 
como: saturação, banda morta, retardo em transporte, dinâmica da combustão 
etc. 
 
e. Modelo para turbinas aeroderivadas de dois eixos: 
O modelo de Rowen foca em turbinas a gás industriais (heavy duty) ou turbinas 
nas quais a massa rotacional ou carga é acoplada diretamente no eixo único 
delas. Como a variedade de aplicações de turbinas aeroderivadas é grande, 
um modelo para este tipo de turbina também foi desenvolvido. Tais turbinas 
são desenvolvidas a partir de um modelo derivado de motores de avião e têm 
vantagens em relação às industriais, como por exemplo: melhor eficiência ao 
operar com velocidade diferente da nominal. 
Neste tipo de equipamento, o compressor é ligado à turbina de alta pressão 
(HP) e a turbina de baixa pressão (LP) está em outro eixo que é conectado à 
carga. Isso faz com que se tenha rotações diferentes para cada conjunto. 
Desta forma, pode-se atingir melhores relações de compressão e, portanto, 
um melhor desempenho global. Tal esquema de turbina pode ser visto na 
figura abaixo. 
 
Diagrama de uma turbina aeroderivada de eixo duplo. 
 
A figura abaixo exibe o diagrama de blocos de uma turbina de eixo duplo. O 
modelo pode ser divido em duas partes: no bloco engine, que está conectado 
ao compressor, e no free turbine, que é a turbina LP conectada à carga. De 
acordo com o modelo descrito neste diagrama; é similar ao modelo de Rowen, 
 
entretanto, mecaniza mais um sinal entrando no seletor de menor valor no 
diagrama, o sinal de velocidade da turbina LP, também chamada de turbina 
de potência livre. Nos reguladores das turbinas de potência livre e do gerador 
de gás, é possível observar blocos com a expressão sKp + KI, a qual 
representa um controlador PD (Proporcional-Derivativo). 
 
Modelo de uma turbina aeroderivada de eixo duplo. 
Na parte do modelo que se refere à dinâmica da turbina, pode-se que a 
variável de saída é a velocidade da turbina de potência livre Nf, diferente do 
que ocorre no modelo de Rowen. Além disso, mecânica uma função Pm que 
relaciona a potência mecânica entregue pelo gerador de gás (motor) à turbina 
de potência, cuja integração resulta em Nf. 
f. Considerações finais sobre os modelos: 
Os modelos apresentados neste texto constituem apenas uma parcela dos 
existentes para turbinas a gás. Outros modelos de importância para a 
simulação e testes de estratégias de controle poderiam ser detalhados, mas 
não são de interesse deste trabalho, como os modelos: IEEE, Rowen, GAST 
e GAST2A, WECC/GGOV11, dentro outros... 
 
 
 
 
V. Descrição do projeto dos equipamentos: 
As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação 
(aeroderivativas ou industriais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, 
anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-
eixo). 
As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins 
aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e 
alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu 
arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já 
as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de 
eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua 
manutenção no local e de forma menos frequente. 
Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas 
apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de 
combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em 
torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente 
empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de 
tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, 
distribuídos uniformemente,apresentando uma resistência estrutural melhor 
do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos. 
Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, 
a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo 
de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de 
energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina 
divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada 
ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu 
funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando 
a energia transmitida na produção de eletricidade. Esta tecnologia é utilizada 
em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor 
desempenho contra as variações de carga. Turbinas a gás são amplamente 
empregadas na propulsão de aviões e outros tipos de aeronaves. Isto se deve 
principalmente a característica de alta densidade de potência, em relação a 
outras máquinas como motores de combustão interna. Ou seja, as turbinas a 
gás geram maiores potências comparadas a maquinas de mesmo peso, o que 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Avi%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aeronaves
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Densidade_de_pot%C3%AAncia&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combust%C3%A3o_interna
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAncia
 
é vantajoso, uma vez que a redução do peso (melhor relação peso-potência) 
das aeronaves acarreta em maior eficiência e capacidade de carga. 
Existem diferentes configurações de turbina aeronáuticas. Por 
exemplo, em turbinas do tipo turbojato, o eixo, movimentado pela turbina 
propriamente dita, apenas aciona o compressor. Em última análise, através 
da tumbeira, o restante da potência útil é consumida na aceleração dos gases, 
responsável pelo empuxo gerado. 
Outros tipos de propulsores (turboélices ou turbofans) também 
baseados em ciclos a gás têm o eixo acoplado a hélices ou ventiladores que 
impelem parte do ar por by-pass, ou seja, sem que o mesmo passe através 
da turbina. Nestes casos, o empuxo se deve em parte aos gases de escape 
da turbina e em parte ao fluxo de ar externo. 
 
Compressor de 17 estágios e Câmaras de Combustão 
Turbinas a gás dedicadas à geração de energia elétrica são divididas 
em duas principais categorias, no que se refere à concepção. São elas as 
pesadas (Heavy-duty), desenvolvidas especificamente para a geração de 
energia elétrica ou propulsão naval e as aeroderivativas, desenvolvidas a 
partir de projetos anteriores dedicados a aplicações aeronáuticas. 
Com a exceção das microturbinas (dedicadas à geração 
descentralizada de energia elétrica) o compressor utilizado geralmente 
trabalha com fluxo axial, tipicamente com 17 ou 18 estágios de compressão. 
Cada estágio do compressor é formado por uma fileira de palhetas rotativas 
que impõem movimento ao fluxo de ar (energia cinética) e uma fileira de 
palhetas estáticas, que utiliza a energia cinética para compressão. O ar sai do 
compressor a uma temperatura que pode variar entre 300°C e 450°C. Cerca 
de metade da potência produzida pela turbina de potência é utilizada no 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Peso
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rela%C3%A7%C3%A3o_peso-pot%C3%AAncia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efici%C3%AAncia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_aeron%C3%A1utica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbojato
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tubeira
https://pt.wikipedia.org/wiki/Empuxo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbo%C3%A9lice
https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbofan
https://pt.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice_(aeron%C3%A1utica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ventilador
https://pt.wikipedia.org/wiki/By-pass
https://pt.wikipedia.org/wiki/Compressor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gera%C3%A7%C3%A3o_de_energia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Propuls%C3%A3o_naval
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aeron%C3%A1utica
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Microturbina&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_cin%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C2%B0C
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Compressor_Stage_GE_J79.jpg
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Combustion_chamber_GE_J79.jpg
 
acionamento do compressor e o restante é a potência líquida gerada que 
movimenta um gerador elétrico. 
 
Motor de pistão livre funcionando em conjunto com uma turbina a gás. 
Saindo da câmara de combustão, os gases têm temperatura de até 
1250°C. Após passar pela turbina, os gases são liberados ainda com 
significante disponibilidade energética, tipicamente a temperaturas entre 500 
e 650 Celsius. Considerando isso, as termelétrica mais eficientes e de maior 
porte aproveitam este potencial através de um segundo ciclo termodinâmico, 
a vapor (ou Ciclo Rankine). Estes ciclos juntos formam um ciclo combinado, 
de eficiência térmica frequentemente superior a 60%, ciclos simples a gás têm 
tipicamente 35%. 
Turbinas projetadas para operar em ciclo simples, tendo em vista 
a eficiência térmica do ciclo, têm temperatura de saída de gases reduzida ao 
máximo e têm otimizada taxa de compressão. A taxa de compressão é a 
relação entre a pressão do ar à entrada e saída do compressor. Por exemplo, 
se o ar entra a 1 atm, e deixa o compressor a 15 atm, a taxa de compressão 
é de 1:15. 
Turbinas a gás específicas para operar em ciclo combinado, são 
desenvolvidas de modo a maximizar a eficiência térmica do ciclo como um 
todo. Desta forma, a redução da temperatura dos gases de escape não é 
necessariamente o ponto mais crítico, em termos de eficiência, uma vez que 
os gases de saída da turbina ainda são utilizados para gerar potência. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_pist%C3%A3o_livre
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Disponibilidade_energ%C3%A9tica&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Usina_temoel%C3%A9trica&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vapor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Rankine
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efici%C3%AAncia_t%C3%A9rmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efici%C3%AAncia_t%C3%A9rmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Taxa_de_compress%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_combinado
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efici%C3%AAncia_t%C3%A9rmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pescara_avec_turbine.gif
 
 
Turbina a gás GE série H, para geração elétrica, de potência de 480 MW em ciclo combinado. 
Turbinas a gás também podem acionar diversos outros tipos de máqui
nas movidas por eixo, tais como navios, ônibus, helicópteros, locomotivas, ta
nques de guerra, bombas e compressores (externos ao próprio ciclo da turbi
na). 
VI. Manutenção e Instalação: 
As turbinas a gás, como já informado antes, são máquinas térmicas 
que transformam a energia química do combustível em energia mecânica 
através de sua queima em uma câmara de combustão. Na sua manutenção, 
as partes que necessitam de mais atenção e cuidados são as relacionadas 
com o processo de combustão e aquelas expostas a altas temperaturas dos 
gases, as chamadas “partes” no percurso dos gases quentes. São incluídas: 
 Tubos de chama; 
 Tubos de carregamento do fogo; 
 Peças de transição; 
 Bocais da turbina; 
 Cintas de fixação das palhetas estacionárias; 
 Palhetas da turbina. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Megawatt
https://pt.wikipedia.org/wiki/Navios
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%94nibus
https://pt.wikipedia.org/wiki/Helic%C3%B3ptero
https://pt.wikipedia.org/wiki/Locomotiva
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carro_de_combate
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carro_de_combate
https://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_(mec%C3%A2nica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Compressor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:GE_H_series_Gas_Turbine.jpg
 
 Tiposde manutenção de turbinas a gás: 
Elas podem ser manutenções corretivas planejadas ou não. Na 
planejada é feita a correção da falha de uma peça já esperada seja em 
desempenho ou quebra, através de acompanhamento. As principais 
informações necessárias para programar e planejar a manutenção de turbinas 
a gás são as seguintes: 
 Quantidade de horas de operação e número de partidas 
 Cálculo do número equivalente de horas de operação. 
 Exemplo: Cada partida corresponde a um número de horas de operação. 
Assim, de acordo com as recomendações de cada fabricante, é 
calculada uma determinada quantidade de horas equivalentes para se realizar 
uma manutenção de turbinas a gás. Por exemplo, um fabricante pode prever 
uma inspeção com 24.000 horas de operação, porém este valor diminui 
conforme a quantidade de partidas que a turbina a gás executou. Fatores 
como a operação a carga pico (altas temperaturas de queima), a injeção de 
água e vapor e o tipo de combustível podem fazer com que a manutenção 
seja requerida antes do momento planejado. Os disparos da máquina durante 
a partida (trips) e as partidas rápidas podem adiantar o momento da inspeção. 
Esse planejamento da manutenção de turbinas a gás também pode ser 
afetado pelo tipo de combustível utilizado pois o uso, por exemplo, do diesel 
ou hidrocarbonetos pesados em turbinas a gás leva a uma deterioração mais 
rápida do equipamento e a necessidade de se realizar a manutenção geral 
com maior frequência. 
Já na manutenção de turbinas a gás corretiva não planejada 
acontece na quebra ou perda de desempenho de alguma peça de maneira 
aleatória e repentina, onde não se pode observar e determinar a falha. 
No caso da manutenção de turbinas a gás preventiva existe um 
estudo mais elaborado dos processos para chegar a um diagnóstico de troca 
ou manutenção de alguma peça antes que ela venha apresentar falha ou 
queda de rendimento, este diagnóstico acontece com a observação e 
acompanhamento das máquinas periodicamente. 
Também existe a manutenção de turbinas a gás preditiva que 
basicamente estabelece um ponto ou período específico de tempo, onde se é 
melhor fazer a manutenção das máquinas, que através de estudo indique uma 
 
maior probabilidade de falha das máquinas, existe um monitoramento regular 
das condições reais de utilização. A determinação deste ponto é muito técnica 
e interfere diretamente no custo da operação, que minimiza paradas não 
programadas e melhora a disponibilidade geral das plantas operacionais. 
 
VII. Operação e problemas de operação (cuidados, medidas preventivas contra 
acidentes): 
1. Importância das medidas de manutenção para prevenir acidentes de 
trabalho: 
Para a operação de uma turbina ser confiável, é necessário que haja 
condições adequadas de infraestrutura para monitorar o seu funcionamento, 
do combustível e a situação dos componentes internos da turbina. É 
fundamental que se use os procedimentos de operação e manutenção 
corretos, a fim de evitar acidentes de trabalho. Os tipos de falhas mais comuns 
na operação das turbinas a gás são: vibrações mecânicas, corrosão, 
isolamento térmico e erosão. 
Para evitar as vibrações mecânicas, geralmente há um sistema de 
monitoramento contínuo e automático, com sensores espalhados por essa 
área. Os sensores podem servir apenas para mostrar os valores de leitura da 
vibração, mas também podem disparar alarmes quando passam de um 
patamar estipulado. 
 
Análise de vibração de turbina a gás. 
 
A corrosão pode causar perda de material na peça, impedindo a 
garantia de sua integridade. Quando esse tipo de falha é identificado em 
turbinas aeroderivadas, por exemplo, é importante analisar as vibrações 
mecânicas com bastante atenção, pois a falha pode vir de uma vibração por 
falta de balanceamento. As partes soltas do rotor se movem a altas 
velocidades dentro da turbina e podem causar sérios danos. 
 
Vanes do compressor de ar com corrosão. 
O problema de isolamento térmico ocorre quando a turbina opera 
com temperatura em torno de 700ºC e esses isolamentos sofrem muito e 
podem vir a falhar. O desprendimento de chaparias dos dutos de descarga 
causa a fuga de calor para a atmosfera. Esse calor da combustão aumenta 
muito a temperatura do ambiente dos módulos onde estão instaladas as 
turbinas, ocasionando danos na proteção dos cabos que passam pelo local, 
gerando falhas em sensores e consequentemente parando a máquina de 
forma forçada por atuação de algum sistema de emergência. 
 
Cabo danificado por falha no isolamento térmico. 
 
A erosão costuma acontecer por causa da poeira presente no ar de 
entrada. Também causam o aparecimento de trincas, o que pode significar o 
fim da vida útil do material. 
 
Nozzles da GG com erosão. 
2. Alguns números sobre acidentes envolvendo turbinas a gás: 
É notório que uma aplicação muito comum de turbinas a gás é a 
aeronáutica. Nessa perspectiva, vale levar em consideração o fato de boa 
parte dos acidentes aéreos envolverem problemas com o motor das 
aeronaves durante o voo, o que representa mais de 20% das causas dessas 
tragédias no Brasil. 
 
Percentual de acidentes ocorridos no Brasil entre 2005 e 2014 por tipo de 
ocorrência. Fonte: CENIPA (2015). 
 
 
VIII. Conclusão: 
Portanto, iniciamos na introdução abordando uma descrição sucinta do 
funcionamento das turbinas a gás: o seu surgimento e suas primeiras 
aplicações quando criadas. Mostramos, também, uma breve explicação do 
ciclo que essas turbinas atuam; o ciclo Brayton. Com base nesse projeto 
vimos a importância das turbinas a gás no mundo, o seu funcionamento 
detalhado com todos os equipamentos empregados na sua construção. Por 
conseguinte, foram expostas as empresas multinacionais e seus respectivos 
modelos de turbinas a gás desenvolvidas em diversos setores industriais, 
como também em aeronaves e em setores de geração de energia. E, 
finalizando o nosso trabalho, exibimos o mercado dessas turbinas, mostrando 
o seu alto valor de mercado devido sua robustez e sua eficiência. 
Com isso, vimos que as turbinas a gás são de extrema importância para 
a sociedade moderna: melhorando o transporte, a eficácia no uso de energia, 
uso para a defesa nacional e inúmeras outras funções. Esse projeto foi de 
suma importância para a disciplina de ‘máquinas térmicas’, pois aprendemos 
e discutimos o ciclo Brayton, seu funcionamento dentro das turbinas e, 
sobretudo, suas aplicações. Assim, a conclusão deste trabalho contribuiu 
elevadamente para com os conhecimentos técnico-científicos para nossa 
forma formação como engenheiros mecânicos. 
 
IX. Referências: 
http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf 
https://pt.slideshare.net/FernandoMendona3/apresentacao-turbina-a-gs-
oficial 
http://www.dem.feis.unesp.br/intranet/capitulo12.pdf 
http://www.ita.br/noticias/turbinas_a_gas 
https://www.directindustry.com/pt/prod/rolls-royce/product-22649-
664915.html 
https://www.diman.com.br/manutencao-turbinas-gas 
https://www.muradas.com.br/index.php/news/128-manutencao-de-turbinas-a-
gas 
https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-
12/airplane/Animation/turbtyp/Images/flowtj.gif 
https://www.directindustry.com/pt/prod/rolls-royce/product-22649-664915.html
https://www.directindustry.com/pt/prod/rolls-royce/product-22649-664915.html
https://www.diman.com.br/manutencao-turbinas-gas
https://www.muradas.com.br/index.php/news/128-manutencao-de-turbinas-a-gas
https://www.muradas.com.br/index.php/news/128-manutencao-de-turbinas-a-gas
 
https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-
12/airplane/Animation/turbtyp/Images/temptj.gif 
https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-
12/airplane/Animation/turbtyp/Images/presstj.gif 
http://pee.ufrj.br/teses/textocompleto/2014040101.pdf 
RIBEIRO, Gabriel. Elaboração de planos de manutenção mecânica para 
turbinas aeroderivadas. 31 de ago. de 2019. Disponível em: < 
https://app.uff.br/riuff/bitstream/1/12979/3/TCC%20II%20-
%20GABRIEL%20E%20VICTOR.pdf>.Acesso em: 12 de out. de 2020. 
PANORAMA de acidentes aéreos e suas principais causas: CFIT E LOC-I. 
out. de 2016. Disponível em: < http://www.abraphe.org.br/artigos-
academicos/panorama-de-acidentes-aereos-e-suas-principais-causas-CFIT-
E-LOC-I.pdf>. Acesso em: 12 de out. de 2020. 
IDENTIFICAÇÃO de padrões de operação em turbinas a gás para predição 
de falhas e suporte à decisão gerencial. Enegep, Belo Horizonte, 07 de out. 
de 2011. Disponível em: < 
ttp://www.abepro.org.br/biblioteca/enegep2011_tn_sto_135_861_18222.pdf>
. Acesso em: 12 de out. de 2020.