Bombas Compressores Turbinas

8/13/2019 Bombas Compressores Turbinas

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MQUINAS DE FLUXO

RESUMO

2011


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BOMBASCENTRFUGAS

DEFINIODEBOMBAS

Bombas so mquinas geratrizes, isto , que recebem trabalho mecnico

geralmente fornecidos por umamquinamotriz, e o transformam em energia

hidrulica, comunicando ao lquido um acrscimo de energia sob as formas de

energiapotencialdepressoecintica.

CLASSIFICAO

Omodopeloqualfeitaatransformaodotrabalhoemenergiahidrulicaeo

recurso para cedla ao lquido aumentado sua presso e/ou velocidade

permitemclassificarasbombasem:

a) BombasdeDeslocamentoPositivo;b) Turbobombas;c)

Bombas

Especiais

(bombas

com

ejetor;

pulsmetro;

bomba

de

emisso

de

ar);

BOMBASDEDESLOCAMENTOPOSITIVO

CARACTERSTICA

Uma partcula lquida em contato com o rgo que comunica a energia tem

aproximadamenteamesma

trajetria

que

ado

ponto

do

rgo

com

oqual

est

emcontato.

FUNCIONAMENTO

Possuem uma ou mais cmaras em cujo interior o movimento de um rgo

propulsor comunica energia de presso ao lquido, provocando o seu


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escoamento.Proporcionaentoascondiesparaque se realizeoescoamento

natubulaodesucoatabombaenatubulaoderecalqueatopontode

utilizao.

TIPOS

Podemser:

Palhetas

PistoRotativo

UmsRotor ElementoFlexvel

ParafusoSimples

Rotativas

Engrenagens

RotoresMltiplos RotorLobular

PistesOscilatrios

Parafusos

DuploEfeito

Pistooumbolo

SimplesEfeito/DuploEfeito

Alternativas

Diafragma


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TURBOBOMBAS

CARACTERSTICAS:

PossuemumrgorotatriodotadodepschamadoROTOR,queexercesobreo

lquidoforasqueresultamdaaceleraoqueorotorimprimeaolquido.

Adescargageradadependedascaractersticasdabomba,donmeroderotaes

edascaractersticasdosistemadeencanamentosaoqualestiverligada.

A finalidadedorotorcomunicarmassa lquidaacelerao,paraqueadquira

energiacinticaeserealizeassima transformaodaenergiamecnicadeque

estdotado.emessncia,umdiscoouumapeadeformatocnicodotadade

ps.

ORotortambmchamadodeImpulsorouImpelidor.

TiposdeRotores

Fechado:almdodiscoondesefixamasps.Existeumacoroacirculartambm

presoasps.Usaseparalquidossemsubstnciasemsuspenso.

Aberto: quando no existe essa coroa circular. Usase para lquido contendo

pastas,lamas,areias,esgotossanitrios.

As turbobombas necessitam de um outro rgo, o difusor, tambm chamado

recuperador, onde feita a transformao, em energia de presso, damaior

partedaelevadaenergiacinticacomqueolquidosaidorotor.

TiposdeDifusores

Detuboretotroncnico,nasbombasaxiais;

De caixa com formas de caracol ou voluta, nos demais tipos de bombas

(chamadonestecasosimplesmentedecoletoroucaracol).


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Entre a sada do rotor e o caracol, em certas bombas, colocamse palhetas,

devidamenteorientadas,aspsguias,paraqueo lquidoque saido rotor seja

conduzidoaocoletorcomvelocidade,direoesentidotaisqueatransformao

daenergiacinticaemenergiapotencialdepressoseprocessecomummnimo

deperdas

por

atrito

ou

turbulncias.

Nasbombasdemltiplosestgios,aspsguiasoudiretrizessonecessrias.

CLASSIFICAODASTURBOBOMBAS

CLASSIFICAOSEGUNDO

A

TRAJETRIA

DO

LQUIDO

NO

ROTOR

A. BOMBACENTRFUGARADIALOUPURACARACTERSTICAS

O lquidopenetranorotorparalelamenteaoeixo,sendodirigidopelaspsp/a

periferia,segundotrajetriascontidasemplanosnormaisaoeixo.

VANTAGENS

Pelasuasimplicidade,seprestamafabricaoemsrie,sendogeneralizadaasua

construoeestendidasuautilizaoagrandemaioriadasinstalaescomunsde

gua limpa, para pequenas, mdias e grandes alturas de elevao, e baixas

vazes,possuibaixocustoemaiorflexibilidadedeoperao.

DESVANTAGENS

Quando se trata de grandes descargas e pequenas alturas de elevao, o

rendimentodasbombasradiaistornasebaixoeoseucustoseelevaemvirtude

dassuasdimenses,tornandopoucoconvenienteempreglas.


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UTILIZAO

Bombeamentodegualimpa,guadomar,condensados,leos,parapressesde

at16

kgf/cm

etemperaturas

de

at

140C;

Bombas centrfugas tambm de voluta, para indstria qumica, petroqumica,

refinarias,indstriaaucareira,paraguaquenteat300Cepressesdeat25

kgf/cm;

Bombasdeprocessopodemoperarcomtemperaturasdeat400Cepressesde

at45kgf/cm.

B. BOMBADIAGONALOUDEFLUXOMISTOO lquidosaidorotorcomdireo inclinadacomrelaoaoeixo.Atendeafaixa

intermediriaentreacentrfugaeaaxial.Partedaenergia fornecidaaofluido

devidaforacentrfuga,partedevidaaforadearrasto.Utilizadaparavazes

altasemdiascargasmanomtricas.

B1.BOMBASHELICOCENTRFUGA

O lquidopenetranorotoraxialmente,atingeaspscujoobordodeentrada

curvo e inclinado em relao ao eixo. Segue uma trajetria que uma curva

reversa, pois as ps so de dupla curvatura e atinge o bordo de sada, que

paraleloaoeixoouligeiramenteinclinadaemrelaoaele.

B2.BOMBASHELICOIDALOUSEMIAXIAL

Olquidoatingeobordodasps,quecurvoebastanteinclinadoemrelaoao

eixo.A trajetriaumahlicecnica,reversaeaspssosuperfciesdedupla

curvatura.Obordodesadadaspsbastante inclinadaemrelaoaoeixo.As


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bombasdessetipoprestamseagrandesdescargas(vazes)epequenasemdias

cargasmanomtricas.Por seremaspsdedupla curvatura, seuprojetomais

complexoesuafabricaoapresentaalgunsproblemasdefundio.

C. BOMBAAXIALOUPROPULSORAA gua sai do rotor com direo aproximadamente axial com relao ao eixo.

Neste tipo de bomba o rotor tambm chamado de hlice. No so

propriamentebombascentrfugas,poisaforacentrfugadecorrentedarotao

daspsnoaresponsvelpeloaumentodaenergiadapresso.indicadapara

grandesvazesebaixasalturasmanomtricas.Aenergiatransmitidaaofluido

devidapuramente

s

foras

de

arrasto

(propulso).

Grfico CampodeEmpregodasBombas


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CLASSIFICAOSEGUNDOONMERODEROTORESEMPREGADOS

A. BOMBASDESIMPLESESTGIONelaexisteapenasumrotore,portanto,ofornecimentodaenergiaaolquido

feitoem

um

nico

estgio

(constitudo

por

um

rotor

eum

difusor)

no

se

utilizam

paragrandesalturasdeelevaodevidosdimensesexcessivas,custoelevadoe

baixorendimento.

B. BOMBASDEMLTIPLOSESTGIOSQuandoaalturadeelevaogrande, fazseo lquidopassarpordoisoumais

rotoressucessivamente

fixados

ao

mesmo

eixo

ecolocados

em

uma

caixa

cuja

formapermitaesseescoamento.

Apassagemdo lquidoemcadarotoredifusorconstituiumestgionaoperao

debombeamento.

So prprias para instalaes de alta presso. Utilizadas para alimentao de

caldeirascompressessuperioresa250kgf/cmeparapoosprofundosdegua

ounapressurizaodepoosdepetrleo.

CLASSIFICAOSEGUNDOONMERODEENTRADASPARAASPIRAO

A. BOMBASDEASPIRAOSIMPLESOUDEENTRADAUNILATERALEntradadolquidosefazdeumladoepelaaberturacircularnacoroadorotor.

B. BOMBASDEASPIRAODUPLAOUDEENTRADABILATERALO rotorpermite recebero lquidopordois sentidosopostos.Paralelamenteao

eixoderotao.


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Para permitir amontagem do eixo com os rotores (ou o rotor), a carcaa da

bomba bipartida para temperatura de bombeamento acima de 205C e/ou

quando se tratarde lquidos txicos ou inflamveis com densidademenorque

0,7.

FUNCIONAMENTODEUMABOMBACENTRFUGA

A bomba Centrfuga necessita ser previamente enchida com o lquido a

bombear,isto,deveserescorvada.

Logo que se inicia o movimento do rotor e do lquido contido nos canais

formados pelas ps, a fora centrfuga decorrente destemovimento cria uma

zonademaiorpressonaperiferiadorotore,consequentemente,umadebaixa

pressonasuaentrada,produzindoodeslocamentodolquidoemdireosada

doscanaisdorotorebocaderecalquedabomba.

POTNCIANASBOMBASCENTRFUGAS

POTNCIAMOTRIZ: tambm denomonada consumo de energia da bomba, a

potnciafornecidapelomotoraoeixodabomba(Lm).

POTNCIADEELEVAO:apotnciacedidapelorotoraolquido(Le).

POTNCIATIL:

aenergia

aproveitada

pelo

lquido

para

seu

escoamento

fora

da

prpriabomba(Lu).


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RENDIMENTOSNASBOMBASCENTRFUGAS

RENDIMENTOMECNICO:arelaoentreapotnciadeelevaoeamotriz

= Le = He

Lm Hm

RENDIMENTOHIDRULICO:arelaoentreapotnciatileadeelevao

= Lu = Hu

Le He

RENDIMENTOTOTAL:arelaoentreapotnciatileamotriz

= Lu = Hu

Lm Hm


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ASSOCIAODEBOMBASCENTRFUGAS

Dentreasrazesqueconduzemanecessidadedeassociarmosbombas,citamos:

a)A inexistncia,nomercado,debombasquepossam, isoladamente,atendera

vazonecessria;

b)Aumentoescalonadodevazescomocorrerdotempo;

c) Inexistncianomercadodebombascapazesdevenceraalturamanomtrica

deprojeto.

Asrazes(a)e(b)requeremassociaoemparalelo,queconsisteemfazerduas

oumaisbombasrecalquememumaoumais linhascomuns,de formaquecada

bombarecalque

uma

parte

da

vazo.

Para satisfazer a razo (c) necessria a associao em srie.Neste caso as

bombasrecalcamem linhacomum,detal formaqueaanteriorbombeiaparaa

sucodaposterior,que recebe o fluido commaiorquantidade de energia de

presso.

ASSOCIAODE

BOMBAS

EM

PARALELO

recomendvel neste tipo de associaoque asbombas tenham asmesmas

caractersticas,oupelomenosmuitoprximas.

Nestetipodeassociaotemse:

Bombasoperandocomamesmaalturamanomtrica: HB1=HB2 Avazodosistema: QS=Q1+Q2


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ASSOCIAODEBOMBASEMSRIE

Seduasoumaisbombasestooperandoemsriesasvazessemantmeas

alturasmanomtricastotaissesomam.

Para

aassociao

em

srie,

acurva

resultante

tem

as

seguintes

caractersticas:

HBS=HBS1+HBS2 QS=Q1=Q2


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COMPRESSORES

DEFINIO:

So mquinas operatrizes que transformam trabalho mecnico em energia

comunicada a um gs, preponderantemente sob forma de energia de presso.

Graasenergiadepressoqueadquire,isto,pressurizao,ogspode:

Deslocarsealongasdistnciasemtubulaes;

serarmazenadoemreservatriosparaserusadoquandonecessrio,isto

,acumularenergia;

realizar trabalhomecnico, atuando sobre dispositivos, equipamentos e

mquinasmotrizes

(motores

aar

comprimido,

por

exemplo).

UTILIZAO:

Almde serempregadopara comprimiroar,o compressor aplicadoa

outrosgasesemisturasdegases, sendode imensa importncianas instalaes

qumicas,petroqumicas,mecnicas,naconstruocivileoutrasmais.

Faamos uma referncia s aplicaes de ar comprimido, conforme as

caractersticasdosequipamentosqueoutilizam:

a) Equipamentos presso de ar ou de ao fechada: trabalhossubmarinos; inflagem de cmaras de ar de veculos; transporte

pneumtico.

b) Equipamentosajatodearoudeaolivre:resfriadoresouaquecedoresaar;

jateamento

de

areia;

pintura

apistola;

metalizao;

projeo

de

revestimentosplsticos.

c) Equipamentosemquinasdepercusso:marteletesaar comprimido;perfuratrizesderocha;bateestacas.


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d)Motoresaarcomprimidodepistes,depalhetas,deengrenagens.e) Bombasdeinjeodeconcreto.f) Mquinas ferramentas fixas e portteis de todos os tipos: furadeiras,serras,aparafusadeiras,etc.

g) Aberturaefechamentodeportas.

CLASSIFICAO

Oscompressoresvisam conseguirqueapressodogsvenhaaalcanar

uma presso consideravelmente maior do que a presso atmosfrica. Se

classificamem:

a) CompressoresdeDeslocamentoPositivoOgsadmitidoemumacmaradecompresso,que,por isso, isolada

doexterior.Pormeiodareduodovolumetildacmarasobaaode

umapea

mvel,

alternativa

ou

rotativa,

realiza

se

acompresso

de

gs.

b) CompressoresDinmicosOgspenetraemumacmaraondeumrotoremaltarotaocomunicas

partculas gasosas acelerao tangencial e, portanto, energia. Atrav da

descargaporumdifusor,grandepartedaenergiacinticaseconverteem

energia de presso, forma adequada a transmisses por tubulaes a

distnciasconsiderveiserealizaodeoperaesespecficas.


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COMPRESSORESDEDESLOCAMENTOPOSITIVO

1) COMPRESSORESALTERNATIVOSDEPISTOCARACTERSTICAS

Podemserde:

umcilindro,parapressesde6a8kgf/cm;

maisdeumcilindro:duplex,comdoiscilindrosedoispistes;triplex,com

trscilindrosetrspistes,eexistemoutrosdeaindamaiornmerodecilindros.

Oscompressoresalternativos,conformeaatuaodopisto,podemser:

de simples efeito, quando apenas uma das faces do pisto atua

comprimindoogs;

deduploefeito,quandoocorreaaodasduas facesdopistosobreo

gs

Podemaindaserclassificadosem:

compressoresdeumestgio,quepossuemumscilindro;

compressoresdedoisestgiosouduploestgio,nosquaisosgs,depois

desair

comprimido

do

primeiro

cilindro,

resfriado

eentra

num

segundo

cilindro

pararecebernovacompresso.

compressoresdevriosestgios,nosquaisoarpassasucessivamentepor

vrioscilindros.

Orendimentodocompressordedoisestgiosmaiordoqueodeumestgio.

O compressor necessita ser resfriado, e esse resfriamento pode ser a ar

(ventilaonatural,ventilaoforadacomventilador)ouagua.

Devemosfazer

uma

distino

entre

os

compressores

convencionais

de

ar

comprimido e os compressores de gases diversos chamados compressores de

processo. Estes possiem caractersticas construtivas e empregam materiais

altamenteresistentesaodosgasesaosquaissedestinam.


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Podesedizerqueotipomaisverstilparaamaioriadasaplicaesindustriais,

principalmentequandosetratadearcomprimido,sendo,porissomesmo,omais

usado.

VANTAGENS

So facilmente controlados de acordo com a demanda do gs comprimido.

Podem operar em plena carga, meia carga ou em vazio, mediante abertura

automticadasvlvulasdeadmisso,desortequenohcompressoduranteos

perodosemquenohdemandadegscomprimido.

Operaoeconmica.

Manuteno

simples.

Umaparcelaelevadadaenergia fornecidaaoeixodo compressordissipada

sob formadecalorepode seraprovaitadaparaaquecimentodeelementosde

umainstalaoindustrial.

Consumoespecficodepotnciaemcompressoresalternativos


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COMPRESSORESDINMICOS

Possuem um oumais rotores parecidos com os das turbobombas e que

giramcom

elevada

rotao

no

interior

de

uma

caixa.

Podem

ser

dos

seguintes

tipos:

1) CENTRFUGOOUTURBOCOMPRESSORPossuipssemelhantessdasbombascentrfugas.Aunidadecompressora

dessetipoconhecidanaprticacomoumacentrfuga.

2) HELICOCENTRFUGOOUHELICOIDALAspssodeduplacurvaturasemelhantes,emalgunstipos,sdeturbinas

Francis.Asvazesobtidassomaioresqueasdoturbocompressoreaspresses

somenores.

3) COMPRESSORAXIALPossui grande nmero de palhetas e proporciona um escoamento no

sentidolongitudinal.

compressor

para

grandes

descargas

at

1.000.000

m/h,

compressodetrabalhodeat6bars.

4) COMPRESSORAXIALCENTRFUGORene em um mesmo eixo rotores do tipo axial e rotores centrfugos,

conseguindoaliarasvantagensdevazeselevadas(500.000m/h)apressesde

at9bars.


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5) COMPRESSORCENTRFUGOSUNDYNEumcompressordealta rotao (4.800a3.400 rpm), isentodeleo,de

um estgio, pra presses elevadas com vazes reduzidas (at 3.200m/h nos

tiposmaiores).

Existem

dois

modelos:

a) O de emisso parcial, para vazesmenores.O rotor possui oito lminasradiais.

b)Odeemissototal,paragrandesvazes.Orotorpossuide16a19lminasradiais.

FATORESA

CONSIDERAR

NA

ESCOLHA

DO

COMPRESSOR

ParaBaixoCustodeOperao=BaixosCustosdeFuncionamento.

Baixocustodeenergia.

Altoatendimentosetraduzembaixoconsumoespecficodeenergia.

Seguranadeoperao.

Bom

balanceamento,

mnima

vibrao,

materiais

edimenses

adequados,

alta

qualidadenafabricaodaspeascomponentes.

Baixocustodemanuteno.

Aspeas sujeitas desgastedevem serde fcil substituioeprojeto simples,

possibilitandomanutenoporpessoaladequado.

Baixocustodeguaderesfriamento

Em

certos

casos,

baixo

consumo

de

gua

de

resfriamento

Baixocustodesuperviso

Lubrificaoautomtica;drenagemautomticadeguacondensada;dispositivos

decontroleedeseguranatornamdesnecessriasupervisomanualcontnua.


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ParaBaixoCustodeInstalao=BaixosCustosIniciais

Pequenoespaonecessrio.

Compressordeprojetocompactoeequipamentoauxiliarreduzidoeconomizam

reade

construo.

Baixopeso.

Economiadefundaesedeequipamentosdelevantamento.

Instalaosimples.

Equipamento de instalao simples e adequado para a montagem sobre

amortecedoresdeborrachaemfundaessimples(pequenoscompressores).

Equipamentoeltricosimples

Um compressor projetado para motores e chaves de partida padronizadas

contribuiparabaixocustoinicial.

Preosmoderados.

CONSUMOESPECFICO

Parauma

comparao

entre

vrios

tipos

de

compressores,

faz

se

referncia

grandezadenominadaconsumoespecfico.

Consumoespecficoapotnciaabsorvidaporunidadedevolumedeare

naunidadedetempoescolhida.

Oconsumoespecficodepotnciamedidoemcv/m/min,ouemHP/100

ps/mindedescargalivrepadrodear.

Umconsumo

especfico

de

7vc/m/min

j

bastante

baixo,

e6,5

cv/m/min considerado extremamente baixo, portanto excelente.Os valores

baixossoobtidosemgeralemcompressoresparacapacidademdiaegrande.

Paraseconseguirumbomdesempenho,isto,umbaixoconsumodepotncia,


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preciso que o compressor seja adequadamente resfriado, e que a gua de

resfriamentosejafornecidaacercade10abaixodatemperaturaambiente.

Compressoresresfriadosaarpossuemconsumoespecfico3a5%superior

aodos

resfriados

agua,

sendo

oventilador

responsvel

por

cerca

de

1a1,5%

desteacrscimo.

Oconsumoespecficodeenergia,portanto,umparmetrodaqualidade

deumcompressor.

DESCARGALIVREPADRO(DLP)OUDESCARGALIVREEFETIVA(DLE)

aquantidade

de

ar

livre

descarregada

por

um

compressor,

corrigida

para

as condies de presso, temperatura e umidade reinantes na admisso.

Considerarse na admisso o ar livre, isto , o ar submetido presso

atmosfrica, cujo valor corresponde a um coluna de 760mm demercrio,

temperaturade15Ceaumaumidaderelativaiguala36%.

Consumoespecficodepotnciaemfunodadescarga.Escolhadotipodecompressor


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TURBINASAVAPOR

DEFINIO

TurbinaaVaporaMquinaTrmicaqueutilizaaenergiadovaporsobformade

energia cintica. Deve transformar em energiamecnica a energia contida no

vaporvivosobaformadeenergiatrmicaedepresso.

FUNCIONAMENTO

A

turbina

um

motor

rotativo

que

converte

em

energia

mecnica

a

energia

deumacorrentedegua,vapordguaougs.Oelementobsicodaturbinaa

roda ou rotor, que conta com paletas, hlices, lminas ou cubos colocados ao

redordesuacircunferncia,deformaqueofluidoemmovimentoproduzauma

foratangencialqueimpulsionaorotor,fazendoogirar.Essaenergiamecnica

transferidaatravsdeumeixoparamovimentarumamquina,umcompressor,

umgeradoreltricoouumahlice.Asturbinasclassificamcomohidrulicasoude

gua,avaporoudecombusto.

Emumaturbinaavapor,atransformaodeenergiadovaporemtrabalho

feita em duas etapas. Inicialmente, a energia do vapor transformada em

energia cintica. Para isso o vapor obrigado a escoar atravs de pequenos

orifcios,de formatoespecial,denominadosexpansoresonde,devidopequena

readepassagem,adquirealtavelocidade,aumentandosuaenergiacintica,mas

diminuindoemconsequncia, suaentalpia.Emumexpansor,almdoaumento

develocidadeedadiminuiodaentalpiaocorrem tambmquedanapresso,

queda

na

temperatura

e

aumento

no

volume

especfico

do

vapor.

Nasegundaetapadatransformao,aenergiacinticaobtidanoexpansor

transformadaem trabalhomecnico.Esta transformaodeenergiapodeser

obtidanoexpansortransformadaemtrabalhomecnico.Estatransformaode


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energia pode ser obtida de duasmaneiras diferentes: Segundo o princpio da

AoousegundooprincpiodaReao.

EXPANSORESCONVERGENTES

ECONVERGENTES

DIVERGENTES

Os expansores so restries ao fluxo de vapor e tem o objetivo de

converteraenergiadovaporemenergiacintica.

Expansores Convergentes: so usados sempre que a presso de descarga for

maiorouiguala53%dapressodeadmisso(pequenossaltosdeentalpia).

Expansores ConvergentesDivergentes: so usados sempre que a presso de

descargaformenorque53%dapressodeadmisso(grandessaltosdeentalpia).

Expansor

TURBINADE

AO

ETURBINA

DE

REAO

Setivermosumexpansor,montadoemumacmaradevaporestacionria,

dirigindoumjatodevaporparaumapalheta,montadanaperiferiadeumaroda,

teremosumaturbinadeaorudimentar.


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Por,outrolado,montarmosaprpriacmaradevaporcomoexpansor,na

periferiadarodaeconseguirmos levarvapor,deformacontnua,aestacmara,

atravsdeumeixooco,teremosconstrudoumaturbinadereaoelementar.

Emboraestas

duas

turbinas

rudimentares

ilustrem

os

princpios

bsicos

envolvidos,algumasmodificaessonecessriasparaconvertlasemunidades

prticas.

TURBINADEAO

Em um estgio de ao, toda a transformao de energia do vapor

(entalpia)emenergiacinticaocorrernosexpansores.Emconsequncia,noarco

ounoaneldeexpansores(rodadepalhetasfixas)deumestgiodeao,haver

umaquedanapressodovapor(diminuemtambmaentalpiaeatemperatura,

enquantoaumentaovolumeespecfico)eumaumentodavelocidade.Narodade

palhetas mveis no haver expanso (queda de presso), pois as palhetas

mveistmseosimtricaequeresultaemreasdepassagensconstantespara

ovapor.

TURBINADEREAO

Na realidade, o que chamamos comercialmente de turbina de reao uma

combinao com grandes saltos de entalpia e onde a preocupao com a

eficincia essencial, seramos levados a velocidades excessivas nas palhetas,

incompatveiscomsuaresistnciamecnica.Asoluoparaoproblemadividir

o aproveitamentodo saltodeentalpia em vrios saltosmenores subsequentes

que chamamos de estgios. Mquinas de grande potncia tem, portanto,

usualmente,vriosestgioscolocadosemsrie,podendosertantodeaocomo

dereao.


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ESTGIOSDEAO

Osestgiosdeaopodemserdedoistipos:estgiosdepresso,tambm

conhecidoscomoestgiosRATEAU,eestgiosdevelocidadesconhecidoscomo

estgiosCURTIS.

Osestgiosdepressosocompostosporumarcodeexpansoreseuma

rodadepalhetasmveis,seforoprimeiroestgiodamquina,ouporumanelde

expansores (rodadepalhetas fixas) euma rodadepalhetasmveis, se forum

estgiointermedirio.

Oestgiodevelocidadecompostodeumarcodeexpansores,seguidopor

duasrodasdepalhetasmveisentreasquaishumarcodepalhetasguias.Toda

aqueda

de

presso

do

estgio

ocorre

nos

expansores.

A

velocidade

do

vapor,

pormabsorvidaapenasparcialmentenaprimeirarodadepalhetasmveis.O

vapordeixaentoestarodacomumaenergiacinticaaindaelevada.

Estgiosde

Ao


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EstgiosdeReao(esq.)TurbinadeReaodeEstgiosMltiplos(dir.)

ESTGIOSDE

AO

EESTGIOS

DE

REAO

ESTGIOSDEAO

Osestgiosdeaopodemserdedoistipos:estgiosdepresso,tambm

conhecidos como estgios Rateau e estgios de velocidade conhecidos como

estgioCurtis.

Oestgiodepressocompostodeumarcodeexpansoreseumarodade

palhetamveis

se

for

oprimeiro

estgios

da

mquina,

ou

por

um

anel

de

expansores (roda de palhetas fixas) e uma roda de palhetasmveis se for um

estgiointermedirio.

Oestgiosdevelocidadecompostodeumarcodeexpansores, seguido

porduasrodasdepalhetasmveis,entreasquaishumarcodepalhetasguias.

Toda a queda de presso do estgio ocorre nos expansores. A velocidade do

vapor porm, absorvida apenas parcialmente na primeira roda de palhetas

mveis.O

vapor

deixa

ento

esta

roda

com

uma

energia

cintica

ainda

elevada

queseraproveitadaemumasegunda rodadepalhetasmveis.Apenascoma

finalidadedereorientarojatodevapor,paraqueoesforosobreasegundaroda

depalhetamveis sejade sentido igualaodoesforo sobreaprimeira roda,

colocadoentreambasumarcodepalhetasguias.importantenotarquenoh


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expansonaspalhtasguias,permanecendo constantes,ao longodelas, tantoa

pressocomoavelocidade.

Emumestgiodevelocidade,comoapenasmetadedavelocidadedovapor

absorvida

por

roda,

admite

se

que

avelocidade

do

vapor

na

entrada

da

primeira roda seja igual aquatro vezes a velocidade perifrica dapalheta. Por

estarazo,emumestgiodevelocidadeconseguimosaproveitarumgrandesalto

deentalpia,emboracomalgumprejuzodaeficincia.

OestgioCURTIStemduasaplicaescaractersticas:comoestgionico

demquinas de pequena potncia e como primeiro estgio demquinas de

grandepotncia.

ESTGIOSDEREAO

Os estgios de reao, chamados tambm de estgios PARSONS, so

sempre constitudos de uma roda de palhetas fixas, seguidas de uma roda de

palhetasmveis.Comoas turbinasdeestgionicososempredeao,ouso

dos estgios de reao restringese aos estgios intermedirios e finais das

turbinasdereaodeestgiosmltiplos,poismesmonestasoprimeiroestagio

usualmenteum

estgio

de

ao.

Estgiodeaoedereao


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VANTAGENSDASTURBINASAVAPOR

a) Dopontodevistatermodinmico:O ciclo trmico a vapor do qual a turbina parte integrante, apresenta

rendimentosbastante

satisfatrios

quando

comparados

com

os

ciclos

trmicos de outrasmquinas (Turbinas Gs eMotores de Combusto

Interna)

b)Dopontodevistamecnico: AsTurbinasaVaporsopuramenterotativasisto,aforaacionadora

aplicada diretamente no elemento rotativo da mquina. Tm

balanceamento bastante fcil, resultando em um funcionamento bem

suavedamquina.

umamquina de alta rotao (3.500 a 6.000 rpm) sendo ideal para

acionarbombasecompressorescentrfugos.

Nohlubrificaointerna.Oleocirculasomenteatravsdosmancaise

dosistemadecontrole,sendocontinuamentefiltradoeresfriado.

Afacilidadedecontroleeapossibilidadedevariaodevelocidadefeita

pelogovernador

bastante

simples,

precisa

econfivel.

CLASSIFICAODASTURBINASAVAPOR

SEGUNDOTRAJETRIADESCRITAPORUMAPARTCULADEVAPOREMRELAO

BASEDATURBINA

TURBINASAXIAIS

Ovaporfluiaxialmentedeboquilhasdispostasradialmenteemtornodorotor.


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TURBINASRADIAIS(tipoLjungstrom)

Ovaporsedirigededentroparaforaradialmenteatravsdecanaisformadospor

palhetasmveis

dispostas

axialmente.

TURBINASTANGENCIAIS

O vapor conduzido tangencialmenteao rotor.Oescoamentono rotoruma

composiodeescoamentoaxialeradial.

CONFORMEOMODODEATUAODOVAPORNOROTOR

TURBINASDEAO

Ovaporseexpandeunicamenteemrgosfixos(boquilhasouexpansores)eno

nosmveis

(rotores),

de

modo

que

apresso

sobre

as

faces

das

palhetas

dos

mesmosnovariasensivelmente.

TURBINASDEREAO

O vapor se expande tambm no rotor, demodo que a presso entrada do

mesmomaiorquenasada.

TURBINASMISTAS(deaoereao)

Aparte inicialdaturbinaconstrudaparaaao(altapresso)eaoutraparte

comoturbinadereao.


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TURBINADECONTRAPRESSO

Ovapordeescapeconduzidoadispositivosespeciaisparaasuaposterior

utilizao,comoporexemplo,nacalefao.

TURBINASCOMBINADAS

Partedo vapor subtradadamquinaantesde sua totalutilizao,e

conduzidaaoutrosdispositivos (paracalefao,porexemplo).O restante

do vapor continua sua evoluo no interior da turbina, passando a um

condensadoroudiretamenteatmosfera.


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TURBINASAGS

DEFINIO

O termo turbina a gs mais comumente empregado em referncia a um

conunto de trs equipamentos: compressor, cmara de combusto e turbina

propriamentedita.Estaconfigurao formaumciclo termodinmicoags,cujo

modeloidealdenominaseCicloBrayton.Esteconjuntooperaemcicloaberto,ou

seja,o fluidode trabalho (ar)admitidonapressoatmosfricaeosgasesde

escape, aps passarem pela turbina, so descarregados de volta na atmosfera

semqueretornemadmisso.

Apalavragsnosereferequeimadegasescombustveis,massim,aofluido

detrabalho

da

turbina,

que

neste

caso

amistura

de

gases

resultante

da

combusto.

UTILIZAO

Turbinas a gs so amplamente empregadas na propulso de avies e outros

tiposdeaeronaves.Istosedeveprincipalmentesuaaltadensidadedepotncia,

emrelao

aoutras

mquinas

como

os

MCI.

Ou

seja,

as

turbinas

ags

geram

maiorespotnciacomparadasamquinasdomesmopeso.

FUNCIONAMENTO

A turbina a gs umamquina feita para empurrar, usando a terceira lei de

Newton.Aaode forarmassaem formadegasesquentesparaumadireo

gera

uma

fora

em

sentido

contrrio.

TodasaspeasqueestodentrodaTurbinaaGstmafinalidadedecaptaroar

eexpulslocomamaiorvelocidadepossvel.

Parafazeristo,emumaturbinadetamanhoadequadoausoparaaeromodelo,

usadoumcompressorradialqueaogirarexpulsaoaragrandevelocidadeparaa


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sua periferia. Ou seja, este compressor retira energia mecnica do eixo e

transfereestaenergiaparaoar.Estearcomaltavelocidadeobrigadoapassar

pelo difusor que com passagens divergentes, reduzem a velocidade,

transformandoestavelocidadeempresso.

Este ar sob presso entra na cmara de combusto, onde recebe energia pela

queima do combustvel, e se expande ao ser aquecido. Este ar quente e sob

presso obrigado a passar pelo estator da turbina, que pela forma das suas

palhetas,direcionaestearemaltavelocidadeparaorotordaturbina.Aoalcanar

orotor,oarentregaumapartedasuaenergia,aoobrigloagirar.

Observarquea turbinasomente tema finalidadede fornecerenergiamecnica

paraocompressor.Asobradeenergiadoardoescapamentoqueutilizada

comoenergiadepropulso.

TurbinaaGs

VANTAGENS

Tendemasermaiscompactas,isto,temumamaiorrazopotncia/peso(at70%emrelaoaoutrosmotores).Por isso,elassoadequadaspara

sistemas de transportes como avies, navios e at mesmo transporte

terrestre.


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Partidaeparadamaisrpidas. Tempoderespostabaixo. Equipedeoperaoemanutenoreduzida. Consomemenosmatriaprimanafabricao. Menorcusto. Produzmenosvibrao. (Quase)norequerguaderesfriamento.

DESVANTAGENS

Menorpotnciaespecfica. Menoreficincia. Menorvidatil. Maissensvelqualidadedocombustvel. Muitoscomponentessobaltatensomecnica. Rudosdealtafreqncia. Necessidadedegrandequantidadedear. Produodegrandequantidadedegasesquentes(objetivo). Nopodeserconsertadonaplanta.

RAZODEPOTNCIA

Parcelasignificativadapotnciadaturbinautilizadaparaacionarocompressor

(backwork).


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TURBOGERADORES

Turbinas a gs dedicadas gerao de energia eltrica so divididas em duas

principaiscategorias,noqueserefereconcepo.

Soelas

as

pesadas

Heavy

Duty,

desenvolvidas

especificamente

para

agerao

de

energiaeltricaoupropulsonavaleasaeroderivativas,desenvolvidasapartirde

projetosanterioresdedicadosaaplicaesaeronuticas.

Ocompressorutilizadogeralmentetrabalhacomfluxoaxial,tipicamentecom17

ou18estgiosdecompresso.Cadaestgiodocompressor formadoporuma

fileira de palhetas rotativas que impemmovimento ao fluxo de ar (energia

cintica) e uma fileira de palhetas estticas,que utiliza a energia cintica para

compresso.O

ar

sai

do

compressor

auma

temperatura

que

pode

variar

entre

300Ce450C.Cercademetadedapotnciaproduzidapelaturbinadepotncia

utilizadanoacionamentodocompressoreorestanteapotncialquidagerada

quemovimentaumgeradoreltrico.

Saindodacmaradecombusto,osgasestmtemperaturadeat1250C.Aps

passarpelaturbina,osgasessoliberadosaindacomsignificantedisponibilidade

energtica,tipicamenteatemperaturasentre500Ce650C.Considerando isso,

astermeltricas

mais

eficientes

ede

maior

porte

aproveitam

este

potencial

atravsdeumsegundociclotermodinmico,avapor(ouCicloRankine).

Estes ciclos juntos formam um ciclo combinado, de eficincia trmica

frequentementesuperiora60%.Ciclossimplesagstmtipicamente35%.

Turbinas projetadas para operar em ciclo simples, tendo em vista a eficincia

trmicadociclo,tmtemperaturadesadadegasesreduzidaaomximoetm

otimizadataxadecompresso.Ataxadecompressoarelaoentreapresso

doar

entrada

esada

do

compressor.

Por

exemplo,

se

oar

entra

a1atm,

edeixa

ocompressora15atm,ataxadecompressode1:15.

Turbinasagsespecficasparaoperaremciclocombinado,sodesenvolvidasde

modoamaximizaraeficincia trmicado ciclo comoum todo.Desta forma,a

reduo de temperatura dos gases de escape no necessariamente o ponto


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maiscrtico,emtermosdeeficincia,umavezqueosgasesdesadada turbina

aindasoutilizadosparagerarpotncia.

OUTRASAPLICAES

Turbinasagstambmpodemacionardiversosoutrostiposdemquinamovidas

poreixo,taiscomonavios,nibus,helicpteros,locomotivas,tanquesdeguerra,

bombasecompressores(externosaoprpriociclodaturbina).

Documents

Bombas Compressores Turbinas