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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação Curso de Graduação em Engenharia Mecânica Disciplina: Máquinas Térmicas Prof.: Leonardo de Queiroz Moreira TURBINAS A GÁS Mário Silva Neto, [email protected] Resumo: O presente trabalho aborda de maneira sucinta tópicos sobre as turbinas a gás, descrevendo as principais características relacionadas a sua aplicação, tipos, construção e funcionamento. Palavras-chave: combustão, gás, turbina. 1. INTRODUÇÃO O aproveitamento máximo das fontes de energia nos dias de hoje é um alvo a ser alcançado nas diversas áreas da indústria e do setor de geração de energia em todo mundo, o estudo e melhoramento das máquinas envolvidas na transformação das diversas formas de energia torna-se importantíssimo ao desenvolvimento sustentável. Neste cenário as turbinas a gás são máquinas de grande significância nos processos de geração de energia, diante disso o objetivo deste trabalho é abordar de forma geral o conceito e principais caraterísticas das turbinas a gás. A turbina a gás é basicamente uma máquina térmica que utiliza o ar como fluido motriz para prover energia. As primeiras ideias de concepção das turbinas a gás datam de muito antigamente, os egípcios em 150 a.C. já verificavam os efeitos da reação do ar quente ou vapor movimentado por alguns bocais sobre uma roda. O desenvolvimento das invenções foram se aprimorando e no começo do século XX já haviam resultados que possibilitavam o uso em aplicações industriais, porém as turbinas ainda não eram competitivas em relação aos motores alternativos. A utilização das turbinas a gás teve uma maior notoriedade e evolução quando foram aplicadas na indústria aeronáutica onde se tornaram imprescindíveis quanto a utilização em aeronaves. Em 1930 Frank Whittle patenteou o uso do jato como propulsor através de uma turbina a gás utilizada no avião HE178 de Heinkel. A figura 1 mostra o esquema da turbina de Whittle e o avião de Heinkel. Figura 1. Esquema da Turbina de Whittle e avião HE178 de Heinkel. Fonte: (Martinelli Júnior, 2002). Atualmente as turbinas a gás são utilizadas em diversas aplicações, como na propulsão de navios, aviões a jato, setor ferroviário, automotivo, acionamento de estações de bombeamento, geração de eletricidade, aplicações off-shore e locais de difícil acesso em função de sua alta confiabilidade e facilidade de operação. A figura 2 mostra exemplos de aplicação das turbinas a gás. Figura 2. Turbina usada para bombeamento a esquerda e uma turbina marítima a direita. Fonte: (Martinelli Júnior, 2002)

Turbinas a Gás - Mário Silva Neto

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Artigo que descreve um pouco sobre turbinas a gás.

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS

    Escola de Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao

    Curso de Graduao em Engenharia Mecnica

    Disciplina: Mquinas Trmicas

    Prof.: Leonardo de Queiroz Moreira

    TURBINAS A GS

    Mrio Silva Neto, [email protected]

    Resumo: O presente trabalho aborda de maneira sucinta tpicos sobre as turbinas a gs, descrevendo as principais

    caractersticas relacionadas a sua aplicao, tipos, construo e funcionamento.

    Palavras-chave: combusto, gs, turbina.

    1. INTRODUO

    O aproveitamento mximo das fontes de energia nos dias de hoje um alvo a ser alcanado nas diversas reas

    da indstria e do setor de gerao de energia em todo mundo, o estudo e melhoramento das mquinas envolvidas na

    transformao das diversas formas de energia torna-se importantssimo ao desenvolvimento sustentvel. Neste cenrio as

    turbinas a gs so mquinas de grande significncia nos processos de gerao de energia, diante disso o objetivo deste

    trabalho abordar de forma geral o conceito e principais caratersticas das turbinas a gs.

    A turbina a gs basicamente uma mquina trmica que utiliza o ar como fluido motriz para prover energia. As

    primeiras ideias de concepo das turbinas a gs datam de muito antigamente, os egpcios em 150 a.C. j verificavam os

    efeitos da reao do ar quente ou vapor movimentado por alguns bocais sobre uma roda. O desenvolvimento das invenes

    foram se aprimorando e no comeo do sculo XX j haviam resultados que possibilitavam o uso em aplicaes industriais,

    porm as turbinas ainda no eram competitivas em relao aos motores alternativos. A utilizao das turbinas a gs teve

    uma maior notoriedade e evoluo quando foram aplicadas na indstria aeronutica onde se tornaram imprescindveis

    quanto a utilizao em aeronaves.

    Em 1930 Frank Whittle patenteou o uso do jato como propulsor atravs de uma turbina a gs utilizada no avio

    HE178 de Heinkel. A figura 1 mostra o esquema da turbina de Whittle e o avio de Heinkel.

    Figura 1. Esquema da Turbina de Whittle e avio HE178 de Heinkel.

    Fonte: (Martinelli Jnior, 2002).

    Atualmente as turbinas a gs so utilizadas em diversas aplicaes, como na propulso de navios, avies a jato,

    setor ferrovirio, automotivo, acionamento de estaes de bombeamento, gerao de eletricidade, aplicaes off-shore e

    locais de difcil acesso em funo de sua alta confiabilidade e facilidade de operao. A figura 2 mostra exemplos de

    aplicao das turbinas a gs.

    Figura 2. Turbina usada para bombeamento a esquerda e uma turbina martima a direita.

    Fonte: (Martinelli Jnior, 2002)

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    H uma srie de vantagens associadas ao uso das turbinas a gs, devido ao fato de ocuparem um volume e terem

    um peso relativamente menor se comparado a outros sistemas de mesma potncia, a versatilidade de operao, a ausncia

    de movimentos alternativos, ou seja menos problemas de balanceamento e baixo consumo de leo lubrificante, elevada

    confiabilidade, praticamente no necessitam de fluido refrigerante, a baixa inrcia trmica que lhes permite atingir sua

    carga plena em um espao de tempo reduzido.

    Algumas das desvantagens das turbinas a gs so o baixo rendimento, rudos de alta frequncia, produo de

    grande quantidade de gases quentes.

    2. CLASSIFICAO DAS TURBINAS A GS

    Mesmo com uma grande variedade de aplicaes em que as turbinas a gs so utilizadas, algumas caractersticas

    bsicas possibilitam a sua classificao. Algumas classificaes possveis segundo Martinelli Jnior, 2002 so descritas

    na tabela 1:

    Tabela 1. Classificao das turbinas a gs.

    CLASSIFICAO DAS TURBINAS A GS

    CARACTERSTICA CLASSIFICAO

    Ciclo Aberto

    Fechado

    Construo Leves (derivadas de turbinas aeronauticas)

    Pesadas (Heavy-Duty)

    Mtodo de transmisso de fora

    Livres

    Transmisso direta

    Transmisso por engrenagens

    Rotao Velocidade constante

    Velocidade varivel

    Nmero de eixos nico eixo

    Vrios eixos

    Localizao

    Onshore (interna)

    Offshore (externa)

    Mvel (on board)

    Aplicao

    Industrial

    Martima

    Aeronutica

    A figura 3 mostra uma turbina industrial segundo a classificao apresentada na tabela 1 e alguns dos seus

    principais componentes.

    Figura 3. Turbina Industrial.(1) Admisso, (2) Compressor axial, (3) Sistema de combusto, (4) Turbina,

    (5) Cilindro de exausto e (6) Difusor de exausto.

    Fonte: (Martinelli Jnior, 2002).

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    3. COMPONENTES BSICOS DE UMA TURBINA

    As quatro partes principais de uma turbina a gs so:

    - Compressor: o compressor o componente da turbina onde o fluido de trabalho pressurizado. Os

    compressores so normalmente apresentados em dois tipos: o radial e o axial, sendo que os radiais se ajustam melhor a

    sistemas de menor potncia e os axiais so mais adequados a sistemas com maiores potncias.

    - Cmara de combusto: a combusto em uma turbina a gs um processo contnuo realizado a presso constante,

    o funcionamento da cmara de combusto em manter um suprimento contnuo de combustvel e ar que so misturados e

    queimados a medida que escoam atravs da zona de chama. O projeto da cmara de combusto deve garantir temperaturas

    adequadas ao sistema, combusto completa, estabilidade da chama, baixa emisso de poluentes. As cmaras de combusto

    mais usadas so normalmente do tipo: tubular, tubo-anular, anular ou externo, as do tipo tubular so mais usadas em

    turbinas industriais, em turbinas aeronuticas utilizam cmaras de combusto do tipo tubo-anular ou anular.

    - Turbina: as turbinas so responsveis por transformar a energia contida em um fluxo de gs a alta presso e

    temperatura em trabalho de eixo. As turbinas assim como os compressores podem ser axiais e radiais.

    - Eixo: elemento responsvel por transmitir rotao entre os compartimentos da turbina. Seu projeto deve levar

    em considerao principalmente o desgaste por fadiga e fluncia.

    A figura 4 mostra as principais partes de uma turbina a gs.

    Figura 4. Partes de uma turbina a gs.

    Fonte: (Martinelli Jnior, 2002).

    4. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

    Para que uma turbina a gs possa prover energia o ar que passa em seu interior deve ser acelerado, ou seja a

    velocidade ou energia cintica aumentada. Para obter-se esse aumento, primeiramente aumenta-se a presso e, em

    seguida, adiciona-se calor. Finalmente a energia gerada (aumento de entalpia) transformada em potncia no eixo da

    turbina.

    As turbinas a gs produzem energia a partir do resultado das etapas contnuas do ciclo Brayton que so: 1)

    compresso, 2) combusto, 3) expanso, 4) exausto. possvel se fazer uma comparao entre os ciclos de

    funcionamento de uma turbina (Brayton), e o ciclo de um motor convencional de 4 tempos (Otto). Em uma turbina a

    combusto ocorre a uma presso constante, ao passo que em um motor a combusto ocorre a volume constante. A figura

    5 mostra uma comparao entre os ciclos de uma turbina e um motor de combusto interna.

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    Figura 5. Comparao entre ciclos de uma turbina e um motor.

    Fonte: (Queiroz e Matias, 2003).

    As turbinas a gs operam no ciclo Brayton (presso constante) que comumente denominado ciclo aberto. As

    etapas deste ciclo so mostradas no grfico P x V da figura 6. O ar admitido e comprimido do ponto 1 ao ponto 2 com

    consequente aumento de presso e temperatura, e reduo do volume. Do ponto 2 ao 3 temos representado a combusto

    presso constante, mas com um aumento acentuado de volume. Este aumento de volume se manifesta em aumento de

    velocidade de escoamento dos gases, porque no h mudana acentuada na rea desta seo da turbina. A partir da

    combusto ocorre a expanso dos gases nas rodas da turbina causando uma reduo da presso e temperatura e aumento

    de volume. Este processo continua atravs da turbina de potncia. (Queiroz e Matias, 2003). Os componentes citados na

    explicao do ciclo podem ser visualizados tambm no esboo de uma turbina da figura 5.

    Figura 6. Ciclo Brayton de funcionamento de uma turbina a gs.

    Fonte: (Queiroz e Matias, 2003).

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    Para a modelagem termodinmica das Turbinas a gs, faz-se necessrio analisar o desempenho dos ciclos ideais

    das mesmas. Dessa forma, o trabalho especfico e eficincia do ciclo, dependem apenas da relao de presso e da

    temperatura mxima do ciclo.

    O ciclo Brayton uma aproximao dos processos trmicos que ocorrem nas turbinas a gs, descrevendo

    variaes de estado como presso e temperatura dos gases. A turbina a gs real difere do modelo ideal, devido s

    irreversibilidades no compressor e na turbina propriamente dita e devido perda de carga nas passagens do fluido e na

    cmara de combusto.

    Segue as consideraes feitas quando se analisa os ciclos ideais de turbinas a gs:

    - A compresso e a expanso so processos reversveis, adiabticos e isentrpicos.

    - No h perda de presso na entrada de dutos na cmara de combusto, dos trocadores de calor, dutos de exausto

    e de conexo;

    - O fluido de trabalho tem a mesma composio em todo o ciclo e trata-se de um gs perfeito com calor especfico

    constante;

    - O fluxo de massa constante em todo o ciclo;

    A figura 7 mostra o grfico T-s de um ciclo Brayton ideal.

    Figura 7. Grfico T-s Ciclo Brayton Ideal

    Fonte: (Andrade, 2008)

    O ciclo real difere-se do ciclo ideal basicamente pelas seguintes razes:

    - A velocidade do fluido nas turbomquinas alta, assim a variao da energia cintica na entrada e na sada de

    cada componente no pode ser desprezada. Alm disso, os processos de compresso e expanso so adiabticos

    irreversveis e, portanto, envolvem um aumento de entropia;

    - O atrito do fluido resulta em perdas de presso nas cmaras de combusto e nos trocadores de calor e tambm

    nos dutos de entrada e sada.

    - preciso um trabalho maior do que o necessrio no processo de compresso para superar as perdas por

    rolamento e frico na transmisso entre o compressor - turbina e para conduzir os componentes auxiliares tais como

    bombas de combustvel e leo;

    - Os valores de calor a presso constante e massa especfica do fluido de trabalho variam ao longo do ciclo devido

    a mudanas na temperatura e com a combusto, devido a mudanas na composio qumica;

    - Por conta da combusto, o fluxo de massa atravs da turbina varia, sendo o fluxo da turbina maior do que o do

    compressor em virtude do combustvel adicionado.

    A figura 8 mostra os grficos P-v e T-s do ciclo real, o ciclo ideal representado pelas linhas pontilhadas.

    Figura 8. Grfico P-V e T-s ciclo Brayton real.

    Fonte: (http://www.dem.feis.unesp.br)

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    Em resumo o funcionamento de uma turbina a gs pode ser descrito do seguinte modo: o ar (comburente)

    comprimido (elevado a presso) e conduzido a uma cmara de combusto onde introduzido o combustvel que pode ser

    gasoso, lquido ou mesmo slido, e que ser queimado sob uma condio de presso constante, num processo de queima

    em regime contnuo, aumentando a temperatura dos gases e introduzindo, desta forma, a energia primria do sistema. Os

    gases de combusto expandem-se na turbina que, por sua vez, transforma esta energia dos gases em energia mecnica a

    qual dever ser maior que a energia necessria para o acionamento do compressor. Esta diferena de energia a energia

    mecnica efetiva disponvel.

    Um aumento muito grande de calor introduzido (combustvel), resultar num aumento de potncia, sendo,

    evidente que para uma determinada vazo de ar, existe um limite para proporo de introduo de combustvel.

    importante observar que o aumento da temperatura deve respeitar os limites do material utilizado na construo da turbina.

    Portanto dois fatores que afetam o desempenho das turbinas a gs so: o rendimento dos componentes e a temperatura de

    trabalho da turbina, quanto mais altos forem melhor ser o desempenho da instalao. O aperfeioamento dos projetos

    das turbinas permitiu uma importante evoluo desde o princpio at os dias de hoje, o resultado disso que hoje tem-se

    um rendimento de componentes entre de 85 a 95% e temperaturas na entrada da turbina de 1300C.

    5. CICLOS REGENERATIVOS

    Um procedimento utilizado para melhorar o rendimento de uma turbina a gs, consiste em recuperar parte do

    calor perdido nos gases de escape a alta temperatura. Para isso se utiliza um ou vrios regeneradores entre a sada do

    compressor e a entrada da cmara de combusto, aquecendo se o ar atravs das fases de escape da turbina a gs. A figura

    9 mostra uma representao esquemtica de uma turbina a gs num ciclo aberto com regenerao.

    Figura 9. Representao esquemtica de uma turbina a gs de ciclo aberto com regenerao. C - compressor; CC

    - cmara de combusto; T - turbina; IC - trocador de calor; A alternador.

    Fonte: (http://www.dem.feis.unesp.br)

    Tambm pode-se aumentar o rendimento de uma turbina a gs, refrigerando o ar de sada do compressor e

    injetando-o em outro compressor de alta presso, os refrigeradores intermedirios trabalham a contra-corrente e, em geral,

    as turbinas correspondentes so de dois ou mais eixos e esto providas tambm de regeneradores. A Figura 10 mostra

    esquematicamente uma turbina a gs num ciclo aberto com regenerao e refrigerao. A Figura 11 mostra o ciclo

    termodinmico T-s desta instalao.

    Figura 10. Representao esquemtica de uma turbina a gs de ciclo aberto com refrigerao e regenerao:

    CBP - compressor de baixa presso; CAP - compressor de alta presso; TBP - turbina de baixa presso; TAP -

    turbina de alta presso; CC - cmara de combusto; IC - trocador de calor (regenerador); RI - refrigerador

    intermedirio (interrefrigerador); E - engrenagem de reduo; A - alternador.

    Fonte: (http://www.dem.feis.unesp.br)

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    Figura 11. Grfico T-s do ciclo com regenerao e refrigerao.

    Fonte: (http://www.dem.feis.unesp.br)

    Ainda pode-se aumentar o rendimento de uma turbina a gs se, alm da refrigerao do ar do compressor e da

    regenerao (recuperao) da temperatura do ar que vai para a cmara de combusto, for aproveitado o calor dos gases

    de escape, introduzindo-o em uma nova cmara de combusto em cuja sada aciona uma nova turbina a gs de baixa

    presso. A Figura 12 mostra esquematicamente uma turbina a gs operando num ciclo aberto com regenerao e

    reaquecimento. A Figura 13 mostra o ciclo termodinmico T-s desta instalao.

    Figura 12. Esquema de ciclo aberto regenerativo de uma turbina a gs com reaquecimento

    intermedirio.

    Fonte: (http://www.dem.feis.unesp.br)

    Figura 13. Grfico T-s do ciclo real regenerativo com uma etapa de reaquecimento.

    Fonte: (http://www.dem.feis.unesp.br)

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    Por ltimo h a possibilidade de ciclos com regenerao, refrigerao e reaquecimento. uma combinao dos

    dois ciclos apresentados anteriormente que permite alcanar elevados rendimentos trmicos (maiores que 30%). A figura

    14 mostra esquematicamente uma instalao de turbina a gs operando num ciclo aberto com regenerao, refrigerao e

    reaquecimento.

    Figura 14. Representao esquemtica de uma turbina a gs de ciclo aberto com refrigerao, regenerao e

    reaquecimento. CBP - compressor de baixa presso; CAP - compressor de alta presso; TBP - turbina de baixa

    presso; TAP - turbina de alta presso; CC - cmara de combusto; CC2 - cmara de combusto de baixa

    presso; IC - trocador de calor (regenerador); RI - refrigerador intermedirio (inter-refrigerador); E -

    engrenagem de reduo; A - alternador.

    Fonte: (http://www.dem.feis.unesp.br)

    H alguns critrios importantes na hora de se tomar uma deciso a respeito de qual ciclo dentre os citados mais

    vantajoso. Entre eles podemos citar:

    - Horas de Funcionamento Anuais (Fator de Utilizao) Se esse nmero for elevado se justificar o uso de um

    ciclo mais complexo e caro tal como o ltimo apresentado. Caso contrrio, utiliza-se o ciclo aberto bsico de Brayton

    (no regenerativo), que em igualdade de condies o mais barato, ainda que apresente o pior rendimento.

    - Velocidade de Rotao: O acionamento do alternador exige uma velocidade de rotao constante, o que

    recomenda um sistema com eixo duplo ou triplo para melhorar a regulagem das cargas intermedirias.

    - Peso e Volume (Potncia Especfica): As unidades estacionrias permitem em geral maior peso e volume que

    as unidades mveis. Por esta razo nas primeiras pode-se projetar um regenerador que tenha uma eficincia maior.

    - gua de Refrigerao: Se a gua for escassa deve-se escolher um ciclo sem refrigerao intermediria.

    - Preo do Combustvel: Se o preo do combustvel na localidade de instalao for baixo, pode ser mais vantajoso

    um ciclo mais simples e barato, ainda que de pior rendimento.

    - Variao da Carga: Se a Turbina a gs funcionar normalmente com carga constante a regulagem e o prprio

    ciclo pode ser mais simples.

    6. COMBUSTVEIS

    Os combustveis utilizados em turbinas a gs so normalmente de origem fssil. A figura 15 mostra uma tabela

    com os principais combustveis e suas principais caractersticas.

    Figura 15. Valores caractersticos de combustveis para turbinas a Gs.

    Fonte: (Martinelli Jnior, 2002).

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    Dos combustveis tradicionais tem-se 3 tipos: slido, lquido e gasoso.

    Combustveis slidos so geralmente utilizados em turbinas com circuito fechado devido ao contedo de cinzas

    e demais impurezas. Bagao de cana e cavaco de madeira so exemplos que podem ser utilizados na queima.

    Combustveis lquidos ocorrem desde os leves como querosene de uso aeronutico at aos pesados como leo

    cru (petrleo), que mais barato porm com uma desvantagem de ter um contedo de cinzas muito grande o que

    geralmente prejudicial a turbina, lcool e leo diesel so exemplos que podem tambm ser aplicados, apesar de terem

    um custo relativamente alto.

    Como combustveis gasosos tem-se o uso do gs pobre, que menos recomendvel por ser menos puro, gs

    natural que o combustvel ideal para turbinas industriais, e gaseificao de carvo que tambm muito indicada porm

    est em fase de desenvolvimento.

    7. MATERIAIS

    A escolha dos materiais para fabricao das turbinas a gs deve levar em considerao principalmente os

    seguintes aspectos: segurana, confiabilidade, vida til e economia. Diante destes aspectos importante a observao de

    alguns fenmenos que ocorrem durante o funcionamento das turbinas, tais como: fluncia, fadiga, microtrincas, dilatao

    trmica, entre outros.

    A fluncia uma caracterstica apresentada pelos metais onde h um comportamento da deformao com o

    tempo quando submetido a um determinado carregamento (tenso) e sob ao de temperatura.

    A fadiga o fenmeno que ocorre com uma pea metlica que pode falhar quando submetida a tenses cclicas

    ou flutuantes muito menores que as necessrias para causar fratura em uma aplicao esttica de carga. As falhas por

    fadiga ocorrem sem nenhum aviso, atualmente cerca de 90% das falhas mecnicas registradas em servio deve-se a fadiga

    do material.

    A corroso um importante fator a ser observado na operao das turbinas a gs, considerada como o ataque

    gradual e contnuo de um metal por parte do meio circunvizinho, como resultado das reaes qumicas entre os metais e

    elementos no metlicos contidos nesses meios, tem-se a mudana gradual em compostos que so geralmente xidos ou

    sais.

    A eroso que ocorre principalmente nos compressores pelo fato de operarem em uma atmosfera suja e cheia de

    partculas em grandes velocidades. Isto causa a alterao das caractersticas das superfcies modificando o rendimento do

    compressor. A utilizao de filtros fundamental para o combate deste tipo de problema.

    A tenso resistiva um fator decisivo na seleo de materiais. Nesta anlise as curvas de tenso resistiva so

    uma importante ferramenta na escolha do material. A figura 16 mostra uma curva de tenso resistiva.

    Figura 16. Curva de tenso resistiva.

    Fonte: (Martinelli Jnior, 2002).

    Como exemplo, tem-se da figura 16 que a temperatura de 700C, onde para B/1000 tem-se 215N/mm, significando que para esta temperatura e este carregamento, aps 1000 horas ocorrer fratura do corpo de prova. Os metais

    disponveis com boa qualidade resistiva so:

    - Aos cromo

    - Aos cromo nquel austenticos

    - Aos CrNi de alta liga, Cr-Ni-Co-Fe

    - Ligas a base de nquel

    - Ligas a base de cobalto

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    8. SISTEMAS AUXILIARES E DE CONTROLE

    Os sistemas auxiliares que se colocam perifericamente ao mecanismo de uma turbina gs so de suma

    importncia ao funcionamento da mesma, visto que sem eles seria em alguns casos impossvel estabelecer e manter um

    regime de operao destas mquinas. Abaixo sero citados alguns dos sistemas mais importantes e suas funes, este

    sistemas so geralmente utilizados em aplicaes industriais.

    - Sistema de ar de combusto: tem a funo de fornecer ar filtrado e com caractersticas controladas com a menor

    perda de carga possvel, normalmente composto por caixas de filtragem, dutos, juntas (de expanso) e silenciadores.

    - Sistema de ar de ventilao: tem a funo de retirar o calor dissipado pelo processo de combusto evitando

    danos aos equipamentos instalados ao redor da turbina, constitudo por ventiladores, dutos, filtros entre outros.

    - Sistema de leo lubrificante: sua funo fornecer leo a presso e temperatura adequados no objetivo de

    preservar os mancais, engrenagens e demais componentes, o sistema composto por reservatrio, bombas, filtros,

    vlvulas e trocadores de calor.

    - Sistema de leo de comando: tem a funo de fornecer leo na presso requerida pelos comandos hidrulicos,

    pode utilizar o mesmo leo do sistema de lubrificao, tambm composto de filtros, bombas entre outros.

    - Sistema de partida: tem a funo de retirar o sistema de um estado de inrcia permitindo a limpeza interna da

    turbina e acelerar o sistema at a velocidade ou rotao de sustentao. Composto por motor de partida (eltricos,

    pneumticos), embreagens e elementos de transmisso mecnica.

    - Sistema de combustvel: fornecer combustvel dentro da presso, temperatura, vazo e caractersticas

    necessrias para o atendimento dos diversos regimes operacionais da turbina. Normalmente composto por reservatrio,

    bombas, vlvulas, filtros entre outros.

    - Sistema de ignio: Um sistema de ignio consiste basicamente de um sistema eltrico de alta voltagem que

    gera at 40.000 volts e dois ignitores capazes de gerar centelhas na freqncia de aproximadamente 20 vezes por segundo.

    O sistema de ignio ligado antes que o combustvel seja pulverizado no interior da cmara de combusto e mantido

    ligado por meio de um rel de tempo, at um determinado momento em que a combusto iniciada e mantida

    - Sistema de controle de fluxo de ar: ajustar a vazo do compressor de ar, mantendo sua curva de desempenho

    na mxima eficincia de acordo com a condio operacional exigida pelo processo.

    Os sistemas de controle em uma turbina a gs so destinados a monitorar e evitar que os limites operacionais

    sejam ultrapassados, garantindo a segurana e a integridade da mquina e das pessoas que esto em sua proximidade.

    Algumas das principais variveis que este sistema protege so: temperatura (excessiva), sobrevelocidades, vibraes

    elevadas, deslocamentos axiais e um fenmeno chamado SURGE relacionado vazo e presso de ar.

    9. MANUTENO

    A manuteno das turbinas deve ser rigorosamente executada evitando o mximo de paradas imprevistas ou

    falhas durante a operao, para isso deve haver um grande investimento na preveno de falhas e no acompanhamento

    dos indicadores destas falhas nos componentes mais importantes (manuteno preventiva e preditiva).

    Em geral a manuteno de todos os tipos de turbina a gs pode ser classificada como se segue abaixo:

    - Em operao: tipo de manuteno feita durante a operao da mquina pelo prprio operador.

    - Inspees de rotina: podem ser dirias ou semanais. Trata-se de tarefas simples que podem ser executadas no

    campo muitas vezes pelos operadores. Como exemplo tem-se: verificao do nvel do leo lubrificante, vazamentos e

    rudos em geral, queda de presso em filtros, testes de lmpadas de sinalizao, etc.

    - Reviso parcial: geralmente feita aps o primeiro ano de uso. Deve-se remover parte da carcaa a fim de que

    se examine minunciosamente todo o caminho dos gases quentes. O aspecto geral desse caminho ir determinar o intervalo

    entre a reviso e a prxima.

    - Reviso geral: tambm conhecida como overhaul, normalmente executada aps 24000 horas de

    funcionamento. Implica na desmontagem completa da turbomquina em mdulos e at componentes, para substituio

    ou reparo devido a deteriorao, desgaste normal, falha precoce ou por fim da vida til. a reviso mais complexa da

    turbina envolvendo um grande nmero de tarefas encadeadas tais como: desmontagem, limpeza, inspeo, reparo de

    componentes, balanceamento, montagem, ajustes e testes de bancada.

    10. CONCLUSO

    Os estudos apresentados no texto deste trabalho mostram de uma forma simples a significncia das turbinas a

    gs quanto a gerao de energia as diversas aplicaes, mas mais do que isso comprova-se no s o desenvolvimento mas

    importncia dos estudos relacionados ao projeto das turbinas que foram desenvolvidos at hoje, permitindo o aumento da

    eficincia destas mquinas.

  • T ur b i n a s a G s

    11. REFERNCIAS

    Andrade, Alan Sulato de. Turbinas a Gs, set. de 2014. 34f. Notas de Aula.

    Jnior, Luiz Carlos Martinelli, 2002, Introduo s mquinas trmicas Turbinas a vapor e a gs, Curitiba, Brasil, 135p.

    Matias, Jose Augusto; Queiroz, Manoel, 2003, Bsico de Turbinas a Gs, Petrobrs, So Paulo, Brasil, 87p.

    http://www.dem.feis.unesp.br/intranet/capitulo12.pdf, in 21/06/2015 14:00h.