[Música] a turbina a vapor é uma máquina térmica que converte a energia contida no vapor em energia mecânica o princípio de funcionamento da turbina a vapor é relativamente simples mais eficaz para seu funcionamento o vapor poderá ser fornecido por uma caldeira ou gerador de vapor no caso de uma usina nuclear o vapor de alta pressão É admitido no sistema através da válvula de corte rápido de vapor essa válvula tem a função de cortar o fluxo de vapor para a turbina em caso de falha evitando qualquer dano na turbina em caso de falha nessa válvula a
turbina poderá ent em sobrevelocidade essa válvula possui uma mola que força seu fechamento contínuo no momento da partida o atuador é pressurizado com óleo forçando sua abertura em caso de falha na turbina ou atuador é despressurizado fazendo com que a mole Force o fechamento da válvula após a válvula de corte rápido de vapor temos as válvulas de controle de admissão de vapor da turbina o controle poderá ser feito por válvulas parcializadas controladas por Governor ou válvulas reguladoras após isso o vapor é direcionado para a entrada da turbina quando o vapor É admitido na turbina ele
passa pelas palhetas fixas onde sofrerá expansão convertendo sua energia em energia cinética nesse processo o vapor irá ganhar velocidade e perder pressão e temperatura o então vapor é direcionado para as paletas móveis Onde teremos a conversão de energia cinética em energia mecânica simplificando o vapor em alta velocidade transmite sua energia para as palhetas móveis tendo como resultado o giro do rotor as palhetas móveis podem trabalhar com duas tecnologias sendo elas o princípio de ação e reação a diferença entre essas duas se resume ao formato da palheta a turbina de ação poderá ser do tipo rat
ou ces na turbina de ação tipo ratol temos a expansão do vapor nas paletas fixas e após isso o vapor se choca contra as paletas móveis perdendo velocidade e girando o rotor isso se repete nos estágios seguintes nesse tipo de turbina não temos queda de pressão nas palhetas móveis na turbina de ação tipo CTS temos uma grande expansão do vapor no expansor convertendo quase todas sua energia em energia cinética após isso o vapor se choca contra as palhetas móveis perdendo velocidade e girando o rotor sendo direcionado para o próximo estágio novamente até converter Toda energia
cinética em energia mecânica nesse tipo de turbina a palheta fixa tem somente a função de direcionar o vapor para o próximo estágio com vapor não sofrendo nenhuma alteração dos seu parâmetros na turbina de reação o vapor é expandido e ganha velocidade nas paletas fixas e flui pelas paletas móveis criando uma força de sustentação sem semelhante a uma asa de avião devido ao formato da palheta o vapor passa em velocidades diferentes na parte superior e inferior da paleta como Sabemos quanto maior a velocidade menor a pressão com isso a paleta movimenta para o lado de menor
pressão causando assim o giro no rotor nesse tipo de turbina perdemos pressão tanto nas paletas fixas como nas paletas móveis algumas paletas poderão ter seu formato alterado entre a base até sua extremidade é fato que quanto mais distante do eixo maior será a velocidade da palheta em determinado ponto considerando essa diferença de velocidade vamos ter uma mudança de ângulo na palheta para que o vapor passe da forma mais eficiente possível normalmente a maioria das turbinas de maior porte terá a combinação da tecnologia de ação e reação agora que já entendemos o conceito de ação e
reação vamos voltar para o funcionamento da turbina após o vapor realizar seu trabalho na turbina ele é direcionado para o condensador para ser condensado e a água retornar para a Caldeira já que toda sua energia útil já foi extraída como sabemos a turbina de condensação trabalha com sua exaustão abaixo da pressão atmosférica o vácuo no condensador está ligado diretamente à redução de volume no momento da condensação do vapor devido à redução de volume conseguirse o vácuo o vácuo também tem relação Direta com o rendimento da turbina a vapor pois com o vácuo no condensador conseguimos
aumentar o diferencial de entalpia entre admissão e escape da turbina aproveitando ao máximo a energia contida no vapor simplificando quanto menor a pressão no escape da turbina mais o vapor expandirá o condensador para condensar o vapor precisa de um fluido para seu resfriamento no caso será utilizado água de uma torre de resfriamento ou de outro ponto a água não tem contato direto com o vapor sendo que passa dentro de tubos no momento que o vapor entra a contato com os tubos perde temperatura e condensa após isso segue para o Poço quente a água após trocar
calor no condensador segue para a torre de resfriamento para ser resfriado e enviada novamente para o condensador agora que já entendemos o conceito da turbina a vapor vamos entender um pouco mais sobre seus componentes e sistemas cada componente de uma turbina a vapor segue um tipo de construção ou utiliza determinados materiais Devido as condições que enfrenta seja por questão de temperatura pressão formação de condensado ou outra condição vamos agora listar os principais componentes e sistemas de uma turbina a vapor começando pela carcaça a carcaça é a parte estacionária Onde estão fixados diafragmas palhetas fixas selagem
e válvulas normalmente são dívidas longitudinalmente para facilitar a abertura da turbina e consequentemente sua manutenção disco de ruptura o disco de ruptura é um recurso de segurança que protege a exaustão e o condensador contra pressão de vapor excessiva no caso de perda da água do condensador ou por outra razão qualquer pode ser feito de alumínio estanho ou chumbo em caso de alta pressão no condensador uma lâmina força o disco causando seu rompimento e aliviando a pressão selagem interna formada por anéis de vedação é responsável por impedir a fuga de vapor entre os estágios forçando todo
o fluxo de vapor pelas palhetas fixas rood spray a turbina a vapor em carga reduzida tende a aumentar sua temperatura na exaustão para controle dessa temperatura utilizasse rodis pren na exaustão da turbina a vapor durante cargas baixas o fluxo de vapor no último estágio fica reduzido devido ao atrito entre palhetas e vapor estagnado no local a temperatura aumentará uma temperatura alta nas palhetas pode comprometer sua estrutura para controle de temperatura durante cargas baixas existe um spray posicionado na exaustão da turbina o spray atuará ajudando na condensação do vapor na exaustão reduzindo a pressão e forçando
o fluxo de vapor evitando o superaquecimento da região a princípio rodis spren na exaustão da turbina a vapor tem sua operação baseada na temperatura de exaustão se caso ocorrer temperatura alta na exaustão a turbina na maioria das configurações irá desarmar sobretudo não é recomendável operar em cargas baixas por um tempo elevado devido o turbilhonamento na exaustão a água durro de spray poderá ser arrastada para dentro da turbina e causar erosão nas palhetas outras situações além de carga reduzida também poderão causar a elevação de temperatura como extração elevada reduzindo o fluxo de vapor para o condensador
e aumento súbito de pressão no condensador rotor o rotor é a principal peça da turbina é composto por um eixo e palhetas móveis no caso de turbinas de reação ou disco do rotor no caso das turbinas de ação é no rotor que temos a transformação de energia cinética em energia mecânica mancais radiais são normalmente do tipo deslizante responsável pela sustentação do eixo também suporta qualquer for que atue sobre o conjunto rotativo a lubrificação dos mancais é feita por sistema pressurizado de óleo na maioria das turbinas exceto alguns modelos menores que utilizam Anéis pescadores o revestimento
no mancal é feito com metal patente com boa capacidade de absorver impactos e prover uma boa lubrificação mancal axial é responsável por suportar as forças axiais no eixo e manter as folgas axiais dentro do limite o material das pastilhas oscilantes também são revestidos de metal patente diafragmas são responsáveis por separar os vários estágios de uma turbina a vapor e suportam as paletas fixas o diafragma separa um estágio do outro sem ter contato com o eixo a vedação é feita pela selagem interna disco do rotor é fixado no eixo e suporta as palhetas móveis aro de
consolidação é responsável por unir as palhetas móveis evitando a fuga de vapor pelas extremidades evitar vibração e aumentar a rigidez do conjunto normalmente são utilizadas nos estágios ação e os estágios de reação recebem um arame amortecedor que une as palhetas giro lento é responsável por manter o giro do rotor após paradas para manter o eixo sem arqueamento e uma temperatura circunferencial uniforme possui acionamento por motor e opção de acionamento manual cada turbina tem sua recomendação para quanto tempo a turbina pode ficar sem giro lento após uma parada caso ultrapasse o tempo recomendado o eixo poderá
sofrer arqueamento e ficar travado não é recomendável tentar ultrapassar o limite de torque recomendado no giro lento para vencer o travamento para não danificar as engrenagens em caso de travamento deverá aguardar o resfriamento da turbina para o rotor voltar à forma normal e após isso poderá realizar uma nova tentativa de giro antes da partida da máquina é recomendado ficar algum tempo em giro lento para remover qualquer arqueamento no eixo observando a normalização da excentricidade partir uma turbina com excentricidade fora dos padrões pode causar vibrações excessivas devido o centro de massa estar deslocado também existe risco
de contato entre partes móveis e fixas o arqueamento acontece devido após uma parada em que a turbina fica sem giro lento nessa situação o calor vai se acumular na parte superior da turbina e consequentemente causar sua dilatação causando assim o arqueamento agora que já vimos todos esses componentes vamos aprofundar nos sistemas que atu ou na turbina a vapor sistema de selagem da turbina a vapor para evitar a entrada de ar para o interior da turbina ou a saída de vapor para o exterior utilizamos dispositivos de selagem o utilizado em turbinas de maior porte são os
labirintos que estão localizados onde o eixo sai da carcaça para evitar a saída de vapor ao passar entre os anéis e o eixo com o vapor sofrendo sucessivas quedas de pressão e perde velocidade devido a turbilhonamento para evitar entrada de ar na turbina utilizando o vapor com a pressão ligeiramente acima da pressão atmosférica dessa forma o vapor sobrepõe a pressão atmosférica com parte do vapor vazando para dentro da turbina e a outra parte vazando no sentido externo sendo que esse será succionado para o condensador de vapor de selagem ou sairá por tiragem natural através de
uma tubulação direcionada para a atmosfera na selagem da turbina utilizamos vapor de fonte externa ou o próprio vapor que vasa na selagem da região de maior pressão da turbina turbinas que trabalham a terão uma válvula para aliviar o excesso de pressão para o condensador é importante ter atenção ao quebrar o vácuo do condensador sempre deverá ser quebrado o vácuo antes de retirar a selagem de operação Caso seja feito o contrário teremos grande entrada de ar para dentro da turbina como o ar está frio e a selagem quente poderemos ter a deformação dos labirintos sistema de
vácuo da turbina a vapor o sistema de vácuo de uma turbina a vapor é responsável por remover gases não condensáveis do interior do condensador caso esses gases não sejam removidos eles ocuparão o espaço entre os tubos impedindo que o vapor chegue até eles e condense dessa forma teremos problemas de vácuo o sistema de vácuo pode contar com injetores ou bombas de vácuo não existe um equipamento melhor isso vai depender da necessidade de cada planta Sistema de lubrificação é responsável por fornecer óleo para lubrificação de mancais em algumas turbinas pode ser utilizado também para fazer a
selagem do gerador ou ser utilizado como óleo para acionamento do sistema de controle da turbina esses e outros sistemas são essenciais para turbina a vapor em conclusão a turbina a vapor é uma tecnologia fascinante que desempenha um papel fundamental na produção de energia em todo o mundo Além disso sua eficiência e confiabilidade ajudaram a torná-la uma das tecnologias mais importantes no mundo da geração de energia embora existam outras tecnologias emergentes a turbina a vapor continua a ser uma opção popular para a produção de energia eficiente com o constante desenvolvimento e avanço tecnológico certamente veremos ainda
mais melhorias e inovações na turbina a vapor e em outras formas de geração de energia no futuro
