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Turbina a Gs
Alexandre Kardec
Daniel Mozart
Diego Melo
Fernando Francino
Ruiter Santos
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Turbina a Gs
A turbina a gs definida como sendo uma mquina trmicapotencial termodinmica contida nos gases quentes provenientes de convertida em trabalho mecnico ou utilizada para propulso.
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Turbina a Gs
O termo turbina a gs empregado em referncia a um coequipamentos: compressor, cmara de combusto e turbina.
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Turbina a Gs
A denominao turbina a gs no se refere ao combustvel utilizado. Se queima de gases combustveis, que so fluido de trabalho da turbina. Nestemistura de gases resultante da combusto.
O combustvel pode ser gasoso, como gs natural, gs liquefeito de p(GLP), gs de sntese ou lquido, como querosene, leo diesel e at mesmo lepesados.
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Turbina a Gs
O uso da turbina a gs como mquina motora tem sido umantigo dos Engenheiros. A evidncia disto a grande quantidadedecorrer da histria.
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Turbina a Gs
Em 150 a.C., Hero, filsofo e matemtico grego, inventou a Eolpila, um motofoi considerado um brinquedo. Este girou em cima gua fervente, pelo efeito vapor movendo bicos de uma panela de dispostos em uma roda.
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Turbina a Gs
John Barber da Inglaterra patenteou o motor de turbina ags.
1Turbina2Compressor de Ar ou Gs3Cmara de Combusto4- Receptor5Produtor de Gs
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Componentes da turbina a g
A turbina a gs possui trs principais componentes: o compresspropriamente dita e o sistema de combusto.
Compressor de ar
Cmara de combusto
Turbina
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Compressor de ar
o componente da turbina a gs onde o fludo de trabalhoPodem ser do tipo radial (ou centrfugo) e do tipo axial.
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Cmara de combusto
A cmara de combusto (combustor) onde ocorrem as condide temperatura e presso. A temperatura mxima na zona de combda cmara est na faixa de 1800 a 2000 C.
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Turbina
A roda de turbina o meio mais eficaz para transformar a eneum fluxo de gs a alta presso e temperatura em trabalho no eixo.
O gs ao escoar atravs da turbina perde presso e temperatuse expande e transforma sua energia em trabalho.
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Classificao
Apesar das muitas aplicaes e dos diversos tipos de turbinas a gs, h entre ede aspectos que possibilitam uma classificao. Entre vrias classificaes, pode-se c
Quanto ao CicloAberto eFechado
Quanto ConstruoLeves ePesadas
Quanto ao Nmero de EixosDe um eixo e
De vrios eixos
Quanto InduMar
Aeron
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Quanto ao Ciclo
As turbinas podem operar em um Ciclo Aberto ou Ciclo Fechado.
Por Ciclo Aberto entende-se que o fluido de trabalho no retorna ao incio dretirado da atmosfera, comprimido, levado cmara de combusto onde, juntacombustvel, recebe uma fasca, provocando a combusto da mistura. Os gases desento expandem-se na turbina, fornecendo potncia mesma e ao compressor, esaem pelo bocal de exausto.
Ao contrrio do ciclo aberto, no Ciclo Fechado, o fluido de trabalho permanec
Para isso, o combustvel queimado fora do sistema, utilizando-se um trocador fornecer a energia da combusto ao fluido de trabalho.
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Ciclo Aberto e Fechado
Ciclo Aberto (a) e Fechado (b)
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Quanto construo
Leves (Jet-drived GT)
Caractersticas:
Altas velocidades
Vrios eixos girando em diferentes velocidades
Aplicaes:
Energia mecnicaMotor para mquinas (bombas, compressores)
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Quanto construo
Pesadas (Heavy-duty GT)
Caractersticas:
Gerao de energia de 10 MW a100 MW
Estruturas muito pesadas e volumosas
Cmaras de combusto no circulares e dispostas entorno do cilindroda turbina
Aplicaes:
Indstria aeronutica
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Quanto ao nmero de eixos
1 Eixo
A potncia dividida entre o compressor e a potncia til do eixo.
2 Eixos
O primeiro eixo ligado a um gerador de gs e a turbina livre ligada ao segundo eixo.
Vrios Eixos
O conjunto pode ter um, dois ou trs eixos concntricos com a finalidade de aumenpresso do ciclo e consequentemente sua eficincia trmica.
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Quanto Aplicao
Industrial
Utilizadas para gerao de energia mecnica, com rotao constanteou varivel
Martima
Utilizadas na gerao de energia mecnica e eltrica em navios
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Quanto Aplicao
Aeronutica
Podem ser classificadas em turbohlice, turbofan , turbojato e
Seus gases de escape no possuem efeito propulsivo, o que da hlice acoplada ao eixo redutor de velocidade.
Ci l id l
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Ciclo ideal
o ciclo terico de funcionamento das Turbinas a gs. um ciclo a presso con
Ci l l
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Ciclo real
Denomina-se ciclo real, aquele em que a compresso e considerados como transformaes irreversveis. Nas transformaaumento de entropia, mesmo sem que haja intercmbio de calor entexterior.
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Funcionamento em ciclo aber
Durante a partida a turbina necessita de um sistema de arranque para pr o co
funcionamento. Assim que este alcana uma dada velocidade, o ar atmosfricocomprimido e conduzido cmara de combusto, onde misturado ao combustvgasoso).
A energia resultante da combusto libera gases quentes que se expandemturbina, produzindo energia mecnica.
A estabilidade da combusto, bem como a temperatura na seo da turb
mantida atravs do controle da relao ar/combustvel.
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Funcionamento em ciclo aber
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Funcionamento em ciclo fecha
Os gases de escape saindo da turbina e sendo diretamente excludos reciclada, fazem com que o ciclo deva ser classificado como um ciclo aberto
No ciclo fechado, os processos de compresso e expanso continuamno entanto o processo de combusto substitudo por processos de troca aproveitamento de parte da energia perdida no ciclo em forma de calor.
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Funcionamento em ciclo fecha
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Ciclo brayton com regenera
Nos motores de turbina a gs, a temperatura dos gases de esc
turbina geralmente muito maior do que a temperatura do ar deixandoPortanto, o ar de alta presso deixando o compressor pode ser transferncia de calor dos gases de escape quente em um troccontracorrente, que conhecido tambm como regenerador ou recupe
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O ciclo ideal da turbina a gsusando compresso em vrio
Uma aproximao do ciclo de Brayton com a idealidade se d na utiliza
mesmo com o uso de compresso em vrios estgios, com resfriamento intermeentre os estgios, expanso em vrios estgios, com reaquecimento entre os este um regenerador
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Ciclo brayton
O ciclo Brayton um ciclo ideal, uma aproximao dos processos trm
ocorrem nas turbinas a gs, descrevendo variaes de estado (presso e temdos gases. O conceito utilizado como base didtica e para anlise dos cique se desviam do modelo ideal, devido a limitaes tecnolgicas e fenirreversibilidade, como o atrito.
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Ciclo brayton
Uma turbina a gs produz energia a partir do resultado das seguintes etapas
ciclo BRAYTON:
Admisso
Compresso
Combusto
Exausto
Ad i
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Admisso
O ar atmosfrico admitido passando por uma seo de filtragem norma
de trs estgios. O primeiro estgio de filtragem do tipo inercial com umaao inoxidvel e venezianas verticais com a finalidade de reter partculas (insetos) e gua proveniente de chuvas. O segundo estgio composto por eledo tipo manta de fibra sinttica coalescedora extratora de nvoa de alta ecom densidade progressiva. O terceiro estgio composto por elementos tipou multibolsa para a filtragem final de partculas finas.
C
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Compresso
O ar comprimido em um compressor dinmico (axial ou cen
normalmente do tipo axial de vrios estgios onde a energia de pretemperatura do fluido (ar) aumentada. O compressor de ar o componturbina responsvel pelo aumento da presso do ar no ciclo Brayton e acionaturbina do gerador de gs. O princpio de funcionamento do compressor axiaacelerao do ar com posterior transformao em presso.
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Combusto
Na cmara de combusto, 25% do ar comprimido e o combustvel injetad
presso promovem a mistura e queima a uma presso praticamente constanteAs cmaras de combusto podem ser do tipo anular, tubular ou tuboan
cmaras do tipo tubular so normalmente utilizadas nas turbinas industriais dpesado e as cmaras do tipo anular so mais utilizadas nas turbinas industporte leve. As turbinas aeroderivadas utilizam as cmaras do tipo tuboananular.
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Exausto
Em um avio a jato os gases remanescentes da expanso na turbin
atravs de um bocal para aumentar sua velocidade e consequentemente o(propulso). Na aplicao industrial os gases so direcionados para uma treao ou turbina de potncia com um ou mais estgios (estator e rotorenergia disponvel dos gases convertida em potncia no eixo para accompressores de gs. Finalmente os gases fluem para o duto de exausto, energia remanescente pode opcionalmente ser aproveitada em um sisrecuperao de calor (aquecimento de gua).
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Principais Aplicaes
Aeronuticas
Turbo-jatos;
Turbo-fans;
APUAuxiliary Power Unit;
Turbo-hlices;
Helicpteros
Estacionrias
Gerao local;
Gerao distribuda;
Planta de biogs;
Transmisso de gs natural;
Bombeamento de lquido e leo;
Armazenagem e extrao de gs;
Transporte (propulso martima,
Compresso de CO2 (processos inetc).