Atps máqui,termica

- Não aeroderivativas

- Aeroderivativas

1.2.2 - Comparativo

- Turbina a gás - Vantagens:

•Possui pequeno peso e volume;

•Possui versatilidade;

•Ocupam pouco espaço em relação às demais máquinas térmicas;

•Pode ser utilizado em regiões onde não há abundância de água, o que não é possível com a turbina a vapor.

Por não possuírem movimentos alternativos, possuem vantagens sob os motores alternativos, pois praticamente não possuem problemas de balanceamento e possuem baixo consumo de óleo lubrificante;

Possuem vantagens sob as turbinas a vapor, pois não necessitam de fluido refrigerante.

Possuem duas vantagens sob os motores dieseis: têm uma ótima relação potência/peso, se comparadas a motores de pistão; são menores do que um motor de pistão com mesma potência;

- Desvantagens de uma turbina a gás

* Possuem rendimento baixo;

* Comparadas a motores de pistão de mesmo tamanho, são caras;

* São de difícil projeto;

* Operam a altas temperaturas;

* Tendem a consumir mais combustível quando estão em marcha lenta e preferem uma carga constante à variável turbina a vapor.

- Vantagens dasturbinas a vapor

* Utilização de vapor a alta pressão e alta temperatura;

* Alta eficiência;

* Alta relação potência/tamanho;

* Operação suave, quase sem vibração;

* Não há necessidade de lubrificação interna;

* Vapor na saída sem óleo.

* Desvantagens das turbinas a vapor

* É necessário um sistema de engrenagens para baixas rotações;

* A turbina a vapor não pode ser feita reversível;

* A eficiência de turbinas a vapor simples pequenas é pobre.

1.3 - PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO

Motores térmicos são máquinas usualmente projetadas para transformar a maior parcela possível da energia liberada pela queima de um combustível em trabalho no eixo.

A queima de um combustível em um espaço aberto produziria apenas calor.

A transferência da energia liberada pela queima de um combustível em um motor térmico para o eixo de saída é obtida pelo uso apropriado de um fluído de trabalho gasoso, normalmente o ar, que é obrigado a escoar através da máquina.

A maneira usual de tratar o fluído de trabalho é o ciclo termodinâmico composto pelas fases de admissão, compressão, aquecimento, expansão e descarga.

Em um motor alternativo, estes processos são realizados sequencialmente em um mesmo espaço fechado, formado entre o pistão e o cilindro onde atua intermitentemente uma quantidade definida de massa.

Ao contrário, em uma turbina a gás, o fluido de trabalho escoa sem interrupção, passando continuamente em cada componente que possui uma função específica para este fim.

Oarranjo básico de uma turbina a gás de ciclo simples é mostrado abaixo. O compressor tem como função conduzir o fluído de trabalho até o aquecimento.

O fluído é aquecido por combustão interna num ciclo aberto, ou por troca de calor com uma fonte externa em um ciclo fechado.

A turbina é acionada pela expansão do fluído de trabalho comprimido e aquecido e tem como função, além de acionar o compressor, produzir um saldo positivo de potência no eixo, que pode ser usado para acionar uma carga qualquer.

1.4 - FATORES QUE INFLUENCIAM A PERFORMANCE

A turbina a gás tem sua performance afetada pela variação da vazão mássica de ar que o compressor comprime, pela relação de compressão em que a máquina opera e a temperatura limite de operação (temperatura do gás que entra na turbina).

Daí, os fatores que influenciam a performance são :

* Perdas de carga na sucção e descarga

* Variação da temperatura ambiente

* Variação da umidade relativa do ar

* Altitude

* Temperatura limite de operação

* Tipo de combustível

1.5 - APLICAÇÕES

A baixa eficiência das turbinas a gás, quando usadas para acionamento mecânico, é decorrente da alta temperatura dos gases descarregados no exausto e de sua pressão muito baixa para produzir trabalho.

A eficiência pode ser melhorada pela recuperação deste calor residual (os gases saem a aproximadamente 510 ºC) para aquecer água para geração de vapor que por sua vez pode ser usado em uma turbina à vapor ou diretamente no processo paraaquecimento.

1.6 – CICLOS

Os ciclos de cogeração e combinados são ciclos que recuperam o calor dos gases de exaustão da turbina.

Como a eficiência das turbinas a gás em ciclo simples variam de valores inferiores a 20% para unidades de até 3 MW e de valores próximo a 40% para máquinas aeroderivativas de potência em torno de 35 MW, significa que de 80% a 60% da energia térmica é perdida para a atmosfera, daí a importância dos ciclos de Cogeração e Combinados.

Entretanto, devemos observar que todos os sistemas de recuperação provocam uma perda adicional de potência na turbina, já que aumentam a pressão do exausto da máquina.

1.7 - COMPONENTES PRINCIPAIS

1.7.1 - COMPRESSOR DE AR

É o componente da turbina a gás onde o fluído de trabalho é pressurizado. O compressor usado em turbinas a gás é sempre do tipo dinâmico.

Quando é usado um compressor axial temos um grande número