Turbina
Energia
Turbina a vapor sem cobertura
Turbinas de impulso e turbinas de reacção
Uma turbina é um mecanismo rotativo que extrai energia do fluxo de um fluido e o...
Parsons (1854-1931), que construiu a primeira turbina de de reacção, como ao engenheiro
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Turbina

  1. 1. Turbina Energia Turbina a vapor sem cobertura
  2. 2. Turbinas de impulso e turbinas de reacção Uma turbina é um mecanismo rotativo que extrai energia do fluxo de um fluido e o converte em trabalho útil. As turbinas mais simples são constituídas por apenas um elemento móvel, a estrutura do rotor (um veio ou tambor com pás agarradas). O fluido em movimento actua sobre as pás para que estas se movam, impondo desta forma energia rotativa ao rotor. Por Ricardo Pinto História As turbinas primitivas são os moinhos de vento e as noras de água, dos quais os exemplos mais antigos remontam à Antiguidade Clássica. As modernas turbinas a água, a vapor e a gás possuem um invólucro em redor das pás ou lâminas que contém e controla o fluido de trabalho. A invenção da turbina a vapor é tanto atribuída ao engenheiro britânico Charles
  3. 3. Parsons (1854-1931), que construiu a primeira turbina de de reacção, como ao engenheiro sueco Gustaf de Laval (1845-1913), reponsável pela primeira turbina de impulso. As actuais turbinas a vapor utilizam habitualmente tanto o princípio da reação como o do impulso na mesma unidade, que variam no grau de cada um deles da raíz das lâminas até à sua periferia. O cientista francês Claude Burdin cunhou o corrente termo a partir da palavra latina turbo (“vórtice”) em 1828 durante uma prova de engenharia. Benoit Fourneyron, um dos seus estudantes, construiu a primeira turbina prática de água. Bombas As bombas ou compressores são dispositivos semelhantes a turbinas, embora operem em sentido oposto. Um dos seus exemplos mais comuns são os compressores axiais de certas turbinas a gás. Nestes os princípios de reacção e de impulso são também ambos usados. Teoria de funcionamento Um fluido de trabalho contém energia potencial (pressão) e energia cinética (velocidade) e pode ser compressível ou incompressível. As turbinas usam vários princípios da física para captar a energia contida por estes fluidos. As turbinas de impulso alteram a direcção do fluxo de um fluido a alta velocidade. O impulso resultante faz girar a turbina, deixando o fluxo de fluido com uma energia cinética mais reduzida. Não há alterações da pressão do fluido nas pás do rotor e, tal como acontece numa turbina a vapor ou a gás, toda a queda de pressão ocorre nas lâminas fixas (conhecidas como agulhetas). Antes de chegar à turbina, a carga de pressão do fluido é alterada para carga de velocidade por meio da aceleração do fluido com as referidas agulhetas. As turbinas de tipo Pelton e Laval usam exclusivamente este processo. As turbinas de impulso não precisam de um invólucro de pressão em redor do rotor porque o jacto de fluido é produzido pelas agulhetas antes de alcançar as lâminas no rotor. As turbinas de reacção desenvolvem por seu lado um binário por meio da sua reacção à pressão ou massa do fluido. A pressão de um gás ou fluido altera-se à medida que este passa através das lâminas do rotor da turbina. É por isso necessário um invólucro de pressão que contenha o fluido de trabalho à medida que ele actua sobre as fases da turbina, ou então a própria turbina tem de estar totalmente imersa no fluxo do fluido (tal como acontece com as turbinas eólicas ou aerogeradores). O invólucro contém e direcciona o fluido de trabalho para além de, no caso das turbinas hidráulicas, manter a sucção gerada pelo tubo de captação. As turbinas Francis e a maioria das turbinas a vapor utilizam este princípio. Em
  4. 4. fluidos de trabalho compressíveis são normalmente utilizadas múltiplas fases de turbinas, que servem para capturar eficientemente o gás em expansão. No caso das turbinas a vapor como as que são usadas em aplicações marítimas e também na produção de energia eléctrica em terra, uma turbina de reacção de tipo Parsons precisa de perto do dobro do número de lâminas que uma turbina de impulso Laval para o mesmo grau de conversão de energia térmica. Embora isto torne as turbinas Parsons mais longas e pesadas a sua eficiência geral, e a da maior parte das turbinas de reacção, é ligeiramente superior do que as das turbinas de impulso equivalentes. As turbinas eólicas utilizam um aerofólio que cria sustentação a partir do fluido dinâmico e a passa para o rotor (este fenómeno é uma forma de reacção). Os aerogeradores também ganham alguma energia com base no impulso do vento através da sua deflecção com um determinado ângulo das pás. Tipos de Turbinas As turbinas a vapor são utilizadas na geração de electricidade em centrais termoeléctricas (a vapor, fuelóleo, biomassa, e fissão nuclear). Já foram aplicadas na propulsão directa de aparelhos mecânicos como as hélices de navios mas a maioria das suas aplicações actuais utiliza mecanismos de redução, ou estágios intermédios de tipo eléctrico. Nestes a turbina é usada para gerar electricidade que por sua vez alimenta um motor eléctrico responsável pela carga mecânica. As turbinas a gás, também conhecidas por motores de turbina, são actualmente utilizadas na propulsão de aeronaves a jacto e também de veículos espaciais. Incluem uma entrada de ar, uma ventoinha, um compressor, um combustor e uma agulheta. Entre as turbinas hidráulicas as mais habituais são a turbina Pelton (um tipo de turbina de impulso), a turbina Francis (um turbina de reacção), e a turbina Kaplan (uma variação da turbina Francis). Já as turbinas eólicas funcionam habitualmente numa única fase sem quaisquer tipos de agulhetas ou canais de orientação de fluxo. Existem, porém excecções.

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