Bombas E Turbinas

Objetivo

A presente pesquisa consiste no estudo do comportamento de máquinas rotativas (bombas e turbinas), tendo em vista a grande utilização atual das mesmas e a alta tecnologia para o desenvolvimento de processos.

Introdução

Atualmente, com o grande crescimento tecnológico, é possível observar inúmeras modificações e aperfeiçoamentos em projetos antigos, além da constante criação de novas máquinas e ferramentas de alto desempenho, e através desta nova fase da tecnologia, é possível observar uma grande mudança nas já seculares máquinas rotativas. Uma máquina rotativa, não é um simples projeto, pois o mesmo possui uma enormidade de novos equipamentos, além de um grande campo em que se podem introduzir conceitos básico a fim de economizar recursos naturais e financeiros .Uma definição clara e objetiva de máquinas rotativas são todos os tipos de máquinas que possuam um eixo sobre o qual o mesmo é rotacionado ao redor de si mesmo. Outra definição importante é a de rotor; um rotor nada mais é que a parte rodante do sistema rotativo (geralmente um eixo cilíndrico) .Ainda de acordo com o mesmo autor, toda máquina rotativa é formada por três componentes principais: o rotor, os mancais e a estrutura de suporte. Um exemplo bem comum de máquinas rotativas é o ventilador e também bombas centrífugas, que são máquinas de fluxo motoras que transferem energia a gases e líquidos, respectivamente, através da ação de um rotor.

As turbinas têm a finalidade de transformar um tipo de energia que a natureza nos oferece em trabalho mecânico. Ela é, portanto, uma máquina de fluxo motriz. Existem vários tipos de turbina, relacionadas com os tipos de fontes de energia oferecidas pela natureza (vento, água, calor, etc).

Aplicações que podemos dar às turbinas: como gerar energia elétrica normalmente é o objetivo, suas aplicações estão ligadas com o local de onde elas vão trabalhar - iluminação elétrica, geração de calor, funcionamento de outras máquinas de fluxo, etc. Em geral, as turbinas têm sido aplicadas em substituição de motores a diesel.

Como as fontes oferecidas pela natureza são de tipos muito variados, existem vários tipos de turbinas. A energia potencial da água, a energia hidráulica, é transformada em trabalho mecânico pelas turbinas hidráulicas (ex.: Francis, Propeller, Kaplan, Pelton....). A energia cinética do vento pode ser transformada em trabalho mecânico por turbinas eólicas. A energia térmica, ou seja, a energia dos combustíveis e a energia nuclear, pode ser utilizada através das turbinas a vapor e das turbinas a gás.

Tipos de turbina:

Turbina a vapor é o mais usado entre os diversos tipos de acionadores primários existentes, com exceção do motor elétrico. Uma turbina a vapor tem como objetivo transformar a energia contida no fluxo contínuo de um vapor que recebe em trabalho mecânico. O rendimento do ciclo térmico a vapor, bastante satisfatório, melhora a medida que aumentam a potência das máquinas e as pressões e temperaturas de geração de vapor. É uma máquina rotativa pura, isto é, a força acionadora é aplicada diretamente no elemento rotativo da máquina. Os impulsos aplicados pelo vapor nas palhetas da turbina são regulares, fazendo com que o torque aplicado no acoplamento da turbina seja uniforme.

Entre as características mais importantes das turbinas a vapor, podemos citar: facilidade de controle e a possibilidade de variação de velocidade, grande confiabilidade operacional, facilidade de operação, manutenção simples e econômica e vida útil longa. Os principais usos de uma turbina a vapor são: acionamento de geradores elétricos em centrais termelétricas convencionais ou nucleares e acionamento mecânico de outros equipamentos rotativos (bombas, compressores, ventiladores). Com relação ao seu funcionamento, a transformação de energia do vapor em trabalho é feita em duas etapas. Inicialmente, a energia do vapor é transformada em energia cinética. Isso ocorre quando o vapor escoa através de pequenos orifícios (Expansores), adquirindo grande velocidade. Na segunda etapa, essa energia cinética é transformada em trabalho mecânico, o que pode ocorrer de duas maneiras: segundo o princípio da ação ou segundo o princípio da reação. No princípio da ação, o vapor é completamente expandido em uma ou mais boquilhas fixas, antes de atingir as pás do rotor; as velocidades de escoamento do vapor são muito altas. No princípio da reação, o vapor realiza um trabalho de distensão durante sua ação sobre as palhetas; nas turbinas de reação, a queda de pressão através de cada conjunto de boquilhas é relativamente pequena e as velocidades correspondentes são moderadas.

Classificação Turbinas a Vapor

• Conforme a trajetória do vapor:

- Turbinas Axiais: o vapor flui axialmente de boquilhas dispostas radialmente em torno do rotor;

- Turbinas Radiais: o vapor se dirije de dentro para fora radialmente, através de canais fomados por palhetas móveis dispostas axialmente;

- Turbinas Tangenciais: o vapor é conduzido tangencialmente ao rotor.

• Conforme o número de estágios:

- Turbinas de um único rotor;

- Turbinas de vários conjuntos de pás no mesmo eixo (com estágio de pressão, de velocidade ou de ambos - figura ao lado);

- Turbinas com recuperação direta;

- Turbina com recuperação indireta.

• Conforme o número de pás sobre as quais incide o vapor:

- Turbinas de admissão total: quando o vapor enche por completo a coroa de pás;

- Turbinas de admissão parcial: quando o vapor incide inicialmente somente sobre uma parte da coroa.

• Conforme as condições do vapor de escape da turbina:

- Turbinas de escape livre: o vapor sai direto na atmosfera;

- Turbinas de condensação: o vapor vai a um condensador;

- Turbinas de contra-pressão: o vapor é conduzido a dispositivos para sua posterior utilização;

- Turbinas combnadas: uma partedo vapor é subtraído da máquina antes de sua total utilização e é conduzida a outros dispositivos (calefação, por exemplo).

Turbinas a gás

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