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Turbinas - Equipamentos Industriais

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  • 20. Verifique se h vazamentos de gua. 21. Verifique o filtro de linha de controle de ar e ar de instrumentao. Drene o

    condensado que possa ter se acumulado e substitua o elemento do filtro, se

    necessrio.

    22. Verifique e registre a presso do filtro de leo ou presso diferencial. Substitua o elemento se for necessrio.

    23. Verifique a amperagem do motor. 24. Verificar o sistema de controle. 25. Verificar a regulagem das vlvulas "By-pass" e de entrada. 26. Inspecione os elementos primrios do filtro de ar de entrada. Limpe-os ou

    substitua-os, se necessrio.

    27. Lubrificar o acoplamento do motor principal se for necessrio. 28. Inspecionar o coletar de nvoa de leo. 29. Inspecionar o motor principal

    3. Turbinas

    3.1-Definio

    Turbina um equipamento construdo para captar e converter energia mecnica e

    trmica contida em um fluido, em trabalho de eixo.

    3.2-Classificao

    Os principais tipos encontrados so:

    Turbinas a vapor

    Turbinas a gs

    Turbinas hidrulicas

    Turbinas aeronuticas

    Turbinas elicas

    3.3-Princpios de funcionamento

    A forma construtiva bsica a mesma para todos os tipos: um rotor dotado de certo

    nmero de ps ou palhetas, ligados a um eixo que gira sobre um conjunto de mancais de

    deslizamento ou mancais de pastilha (mancais de rolamento, por questes de

    durabilidade no so usados).

    As turbinas podem ser usadas para movimentar outro equipamento mecnico rotativo,

    como uma bomba, compressor ou ventilador, ou podem ser usadas para a gerao de

    eletricidade e nesse caso so ligadas a um gerador.

    Tambm tem aplicao na rea de propulso naval, ou aeronutica.

    Todos os tipos podem ter uma rotao fixa ou varivel, dentro de uma determinada

    faixa. Contudo, quando so usadas para gerao de energia eltrica a rotao costuma

    ser mantida num valor fixo para manter a freqncia da rede constante.

  • A principal diferena entre os diversos tipos o fluido de trabalho. Em decorrncia

    disso, claro, h outras, tais como a temperatura mxima de operao, a potncia

    mxima, a vazo mssica de fluido, a presso de trabalho, os detalhes construtivos e as

    dimenses. As maiores j construdas em termos de dimenses so as turbinas

    hidrulicas; as que trabalham a maiores temperaturas so as turbinas a gs, e as que so

    submetidas maior presso so as turbinas a vapor. Todos os tipos possuem aplicao

    em uma ampla faixa de potncia, que pode variar de 300 kW, para acionamento de

    ventiladores, at 1200 MW, estas ltimas em instalaes nucleares.As turbinas tem 2

    aspectos principais que as caracterizam:

    1. Potncia

    2. Eficincia

    3.4-Aplicaes

    3.4.1-Turbinas a vapor

    Turbina a vapor um equipamento que aproveita a energia calorfica do vapor e

    transforma em energia mecnica, sendo um equipamento com boa eficincia quando

    utilizado em condies de projeto. Essa energia mecnica pode ser utilizada para mover

    equipamentos e quando acoplado um gerador a turbina a vapor, se obtm a

    transformao da energia mecnica em energia eltrica.

    A turbina pode ser dividida em 3 tipos com relao sua construo:

    Turbinas de ao

    Nas turbinas de aco, o rotor converte energia cintica do vapor em energia mecnica.

    Este tipo de turbinas foi assim baptizado uma vez que fazem uso da Segunda Lei de

    Newton [que afirma que a fora exercida por um objecto igual ao produto da sua

    massa pela acelerao que lhe exercida] para extrair energia de um fluido.

    Para melhor entendimento, sigamos o percurso do vapor desde que entra no estator at

    ao momento em que dele sai:

    Ao entrar no estator da turbina, o vapor sobreaquecido produzido pela caldeira

    enviado a um distribuidor, que o distribui por um conjunto de difusores ou tubeiras. As

    tubeiras, cujo nome correcto Tubeira De Laval, so tubos com uma seco de sada

    inferior seco de entrada, assemelhando-se a um funil, por onde um fluido passa.

    Mantendo-se o caudal de fluido, com a diminuio da seco [afunilamento] vem um

    aumento substancial de velocidade [que conduz a uma acelerao no nula e,

    consequentemente, ao aumento da fora aplicada] e uma diminuio da presso. Neste

    tipo de turbinas, as tubeiras alm de converterem a entalpia em velocidade, orientam

    tambm o vapor de modo a que atinja tangencialmente nas ps, onde, saliente-se, no h

    perda de presso. Assim, nas turbinas de ao, a queda de presso verifica-se nica e

  • exclusivamente nos difusores. Ao incidir tangencialmente nas ps da roda da turbina, o

    vapor muda de direo, transferindo uma certa quantidade de movimento s ps. Esta

    cedncia de movimento do vapor s ps traduz-se numa transformao de energia

    cintica, contida no vapor, em energia mecnica transmitida ao rotor. Ao sair da roda da

    turbina, o vapor pode ser conduzido para um outro distribuidor, a partir de onde este

    processo se pode repetir.

    Quando chega ao final da turbina, o vapor enviado para o condensador, um

    componente das caldeiras que condensa o vapor que sai da turbina antes de reutilizar a

    gua resultante para um novo ciclo.

    Porque a gua que usada para gerar vapor cara e necessita de ser mantida dentro de

    certos parmetros qumicos bastante apertados, todo o ciclo funciona em circuito

    fechado, i.e., o vapor gerado, utilizado e depois condensado para ser, novamente,

    usado sucessivamente. O arrefecimento pode ser feito com ar atmosfrico, como nas

    centrais termo-elctricas terrestres, ou com a gua de rios ou do mar, o caso de algumas

    centrais trmicas e da totalidade dos navios [quer movidos a vapor ou com outra

    mquina trmica, acrescente-se].

    Turbinas de reao

    As turbinas de reao so aquelas mais usadas para instalaes a vapor e foram

    aquelas mais comuns a bordo de navios, sendo sobre este tipo de turbinas que o

    presente artigo incidir maioritariamente.

    Rotor de uma turbina SST-500 fabricada pela Siemens AG, uma turbina de fluxo duplo e baixa

    presso para grandes caudais de vapor. usada no s para a produo de energia elctrica

    em centrais termo-elctricas, como tambm para conduzir mquinas que funcionem a elevadas

    rotaes ou ainda para aproveitar a energia trmica libertada por processos exotrmicos,

    como na indstria petroqumica ou como aproveitamento dos gases de escape de incineradores.

    Este modelo pode gerar at 100 MW de potncia e funcionar em regimes at s 15000 rpm. O

    vapor pode entrar a uma temperatura mxima de 400 C e a uma presso de 30 bar, saindo a

    uma outra de at 1 bar.

  • Estas turbinas geometricamente diferem bastante das turbinas de ao: no s no tm

    tubeiras mas coroas de ps fixas, como as ps mveis so bastante diferentes das das

    turbinas de ao. Tanto as ps mveis como as fixas, neste tipo de turbina, tm uma

    seco de escoamento varivel, assemelhando-se a asas de avio. O fenmeno de

    sustentao que se observa num avio o princpio de funcionamento elementar destas

    turbinas, na medida que so as diferenas de velocidade dos escoamentos [e a

    conseqente expanso do fluido] nas duas faces da mesma p mvel que a fazem

    mover; j nas ps fixas, verifica-se um aumento de velocidade do escoamento devido

    diminuio de seco.

    O vapor entra na turbina pelo seu lado de menor dimetro [turbina de alta presso],

    onde convenientemente direcionado, por uma primeira coroa de ps fixas, para ir de

    encontro primeira roda de ps mveis. O vapor tem que ser direcionado de tal modo

    que o contacto com as ps mveis se d tangencialmente sua superfcie, i.e., sem

    choques. A, expande-se e parte da sua entalpia transformada em energia mecnica,

    resultando numa diminuio de presso. O nome destas turbinas deve-se reao [i.e.,

    fora] produzida pela acelerao do vapor atravs destas ps. Dirige-se, depois, para

    uma segunda coroa de ps fixas onde torna a ser re-direcionado de encontro a uma

    segunda coroa de ps mveis e assim sucessivamente, sempre incidindo

    tangencialmente em todas as ps, expandindo-se por diversos andares de presso.

    Analogamente s turbinas de aco, as rodas de ps mveis e tambm as coroas de ps

    fixas aumentam gradualmente de dimetro em cada andar de presso e tambm aqui o

    vapor circula em circuito fechado, sendo, portanto, reutilizado em novos ciclos.

    Devido ao seu funcionamento, e ao contrrio do que sucede nas turbinas de ao, existe

    um impulso axial bastante considervel que obriga ao emprego de chumaceiras de

    impulso para suportar o rotor.

    Turbinas mistas (de ao e reao) A parte inicial da turbina construda para ao (alta presso) e a outra parte como

    turbina de reao.

    Turbina vapor Curtis (1905).

  • Moderna turbina vapor de uma usina termoeltrica.

    Classificao das turbinas de vapor. Conforme a trajetria da partcula

    Turbinas axiais: o vapor flui axialmente de boquilhas dispostas radialmente em torno do

    rotor.

    Turbinas radiais: o vapor se dirige de dentro para fora radialmente, atravs de canais

    formados por palhetas mveis dispostas axialmente.

    Turbinas tangenciais: o vapor conduzido tangencialmente ao rotor. O escoamento no

    roto r uma composio de escoamento axial e radial.

    rgos de uma turbina

    Expansor constitudo de uma ou mais boquilhas fixas, ou de diretrizes fixas dispostas

    na periferia do rotor, no qual a energia de presso de vapor se transforma em energia

    cintica. Rotor dotado de palhetas na periferia, sobre as quais incide o jato de vapor.

    fabricado fo