Ex:
Nota-se que ao empurrar o carrinho, na reação, o fato dele sair em direção oposta, ocasiona o levante do peso. Na ação a força é aplicada diretamente ao carrinho que puxa o bloco.
Em ambos os casos o recipiente de vapor é o expansor que transforma a energia cinetica do vapor em energia mecanica realizada pelo carrinho/anteparo.
COMPONENTES DE UMA TURBINA À VAPOR
- Estator (roda fixa);
É o elemento fixo da turbina (que envolve o rotor) cuja função é transformar a energia potencial (térmica) do vapor em energia cinética através dos distribuidores.
- Rotor (roda móvel);
É o elemento móvel da turbina (envolvido pelo estator) cuja função é
transformar a energia cinética do vapor em trabalho mecânico através dos
receptores fixos.
- Expansor;
A função do expansor é orientar o jato de vapor sobre as palhetas móveis. No expansor o vapor perde pressão e ganha velocidade. Podem ser convergentes ou convergentes-divergentes, conforme sua pressão de descarga seja maior ou menor que 55% da pressão de admissão. São montados em blocos com 1, 10, 19, 24 ou mais expansores de acordo com o tamanho e a potência da turbina e conseqüentemente terão formas construtivas específicas, de acordo com sua aplicação.
- Palhetas;
Palhetas móveis são aquelas fixadas ao rotor, enquanto que palhetas fixas são fixadas no estator. As palhetas fixas (guias, diretrizes) orientam o vapor para a coroa de palhetas móveis seguinte. Podem ser encaixadas diretamente no estator (carcaça) ou em rebaixos usinados em peças chamadas de anéis suportes das palhetas fixas, que são, por sua vez, presos à carcaça.
As palhetas móveis tem a finalidade de receber o impacto do vapor proveniente dos expansores (palhetas fixas) para movimentação do rotor. São fixadas ao aro de consolidação pela espiga e ao disco do rotor pelo “malhete” e, ao contrário das fixas, são removíveis, conforme podemos ver na figura 5 e 6.
- Diafragmas;
São constituídos por dois semicírculos, que separam os diversos estágios de uma turbina de ação multi-estágio. São fixados no estator, suportando os expansores e “abraçando” o eixo sem tocá-lo.
Entre o eixo e o diafragma existe um conjunto de anéis de vedação que reduz a fuga de vapor de um para outro estágio através da folga existente entre diafragma-base do rotor, de forma que o vapor só passa pelos expansores. Estes anéis podem ser fixos no próprio diafragma ou no eixo. Este tipo de vedação é chamado de selagem interna.
- Disco do rotor;
É a peça da turbina de ação destinada a receber o empalhetamento móvel.
- Tambor rotativo;
É basicamente o rotor da turbina de reação, que possui o formato de um tambor cônico onde é montado o empalhetamento móvel.
- Coroa de palhetas;
É o empalhetamento móvel montado na periferia do disco do rotor e dependendo do tipo e da potência da turbina pode existir de uma a cinco coroas em cada disco do rotor.
- Aro de consolidação;
É uma tira metálica, secionada, presa às espigas das palhetas móveis com dupla finalidade: aumentar a rigidez do conjunto, diminuindo a tendência à vibração das palhetas e reduzindo também a fuga do vapor pela sua periferia.
São utilizadas nos estágios de alta e média pressão envolvendo de 6 a 8 palhetas cada seção. Nos estágios de baixa pressão, é substituído por um arame amortecedor, que liga as palhetas, não por suas extremidades, mas em uma posição intermediária mais próxima da extremidade que da base da palheta.
- Labirintos;
São peças metálicas circulantes com ranhuras existentes nos locais onde o eixo sai do interior da máquina atravessando a carcaça cuja função é evitar o saída de vapor para o exterior nas turbinas não condensantes e não permitir a entrada de ar para o interior nas turbinas condensantes. Esta vedação é chamada de selagem externa.
Nas turbinas de baixa pressão utiliza-se vapor de fonte externa ou o próprio vapor de vazamento da selagem de alta pressão para auxiliar esta vedação, evitando-se assim não sobrecarregar os ejetores e não prejudicar o vácuo que se obtém no condensador.
- Deflectores de Óleo;
Tem por finalidade evitar que um possível vazamento axial de óleo, venha a contaminar o sistema de alimentação por intermédio da drenagem do engaxetamento, ou vice-versa, que o vapor venha a se condensar no mancal, causando a contaminação do óleo que ali trabalha.
- Carcaça;
A carcaça de uma turbina nada mais é que o suporte das partes estacionárias tais como diafragmas, palhetas fixas, mancais, válvulas, etc. Na grande maioria das turbinas são de partição horizontal, na altura do eixo, o que facilita a manutenção.
- Mancais de deslizamento e escora;
São distribuídos, normalmente, um em cada extremo do eixo da turbina com a finalidade de manter o rotor numa posição radial exata. Os mancais de apoio suportam o peso do rotor e também qualquer outro esforço que atue sobre o conjunto rotativo, permitindo que o mesmo gire livremente com um mínimo de atrito. São na grande maioria mancais de deslizamento, constituídos por casquilhos revestidos com metal patente, com lubrificação forçada (uso especial) o que melhora sua refrigeração e ajuda a manter o filme de óleo entre eixo e casquilho.
- Elementos de controle (periféricos).
O mancal de escora é responsável pelo posicionamento axial do
conjunto rotativo em relação às partes estacionárias da máquina, ou
seja, pela manutenção das folgas axiais.
VÁLVULAS DE CONTROLE DE ADMISSÃO
Depois de se estabilizar, a turbina trabalha sob condições de vapor estáveis, isso depende da vaza do vapor que a maquina admite. Esta função é executada e comandada pela valvula de controle de admissão, controlada pelo regulador (governador).
Esse regulador, ligado ao eixo da turbina, as flutuações da carga por intermédio de seu efeito sobre a velocidade da turbina. Assim, se a vazão do vapor permanecer inalterada, quando ocorre aumento de carga, vai ocorrer uma queda da velocidade da turbina.
O regulador sente essa queda e manda que o comando de valvulas se abra ainda mais para passar uma quantidade maior de vazão de vapor. Sendo assim, mantém a mesma velocidade inicial e responde ao aumento de carga.
VÁLVULAS DE CONTROLE DE EXTRAÇÃO
Algumas turbinas possuem em um período intermediário, uma certa retirada de vapor e atinge uma pressão intermediária entre a admissão e a descarga. Essa etapa ocorre devido a variação de pressão continua ao longo do processo influenciada pela carga da turbina. Essas válvulas, diferentemente das de admissão, são controladas pelo vapor extraído através do controlador de extração e não pelo governador.
VÁLVULAS DE BLOQUEIO AUTOMÁTICO
A maneira de parar o funcionamento da turbina é pela válvula de bloqueio automático que fica em série em relação a de admissão e assim corta rapidamente a entrada de vapor.
Pelo rápido impedimento da entrada de vapor, esse dispositivo de rompimento de um possível sobrecarregamento de velocidade, protege a turbina, impedindo que a maquina opere em uma velocidade maior que a normal (velocidade de "trip"). E as tensões que a turbina receberia dessa alta velocidade seriam perigosas, por isso as válvulas são próximas.
CLASSIFICAÇÕES
As turbinas possuem varias classificações, porém vou listar as que eu considero mais importantes.
Turbinas de fluxo axial
São aquelas em que o fluxo corre paralelamente ao seu eixo. São empregadas com qualquer grau de expansão e isso pode ser provado mudando o nº de estágios.
OBS: Todas as turbinas de propulsão e as turbinas que acionam geradores são axiais.
Turbinas de fluxo radial
São todas aquelas que diferentemente das turbinas de fluxo axial, tem seu fluxo corrente na direção do raio geométrico e as palhetas são montadas perpendicularmente ao plano do disco. São divididas em duas: Radial centrífuga (admissão do motor é feita do eixo para os arredores do rotor) e radial centrípeta (do rotor para o eixo).
Sequencia de fluxo
Fluxo Simples: vapor que é admitido percorre paralelamente o eixo.
Fluxo em série: Eixos em linhas e eixos paralelos.
Fluxo reentrante: trabalha mais de uma vez no mesmo lugar (mesma coroa e palhetas).
Ligação ao equipamento
Direta: O utensilio ligado à turbina estão com o eixo alinhados.
Indireta: Possuem entre o seu eixo e de seu utilizador uma engrenagem que reduz a velocidade.
Pressão de descarga
Turbinas de condensação: Pressão da descarga é menor que a atmosférica.
Turbinas de contra-pressão ou não-condensantes: Quando a pressão de descarga é maior que a atmosférica.
Materiais e componentes de uma turbina
Os componentes de uma turbina estão submetidos a diferentes condições de serviço (pressão, temperatura, esforços mecânicos,etc...). O valor empregado à uma turbina dependerá dos critérios de dimensionamento e especificação das peças da turbina. Essa definição é feita através de estudos não destrutivos (tração, compressão, flambagem, fadiga, fluência, ensaios químicos, metalográficos e elétricos, etc.
As partes críticas de uma turbina são as partes próximas à admissão (alta temperatura e alta pressão), pois, após certo tempo de uso essa região se torna mais rígida. Sem contar que as peças de uma turbina devem ter: Resistência à corrosão e oxidação, estabilidade à alta temperatura, dureza superficial e boa soldabilidade. Á seguir, as especificações de materiais de cada uma.
Carcaça
Material: Pode ser de ferro fundido, aço ou liga de aço.
Características: São bipartidas horizontalmente e presos com juntas metálicas e parafusos prisioneiros. Podem ser separados em seções de alta e baixa pressão.
Conjunto Rotativo
Características: Composta de rodas montadas com interferências e chavetadas em um mesmo e único eixo. Máquinas de alta rotação são fabricadas as rodas e o eixo juntamente forjadas.
Precauções:Indispensável balanceamento estático e dinâmico desse conjunto.
Palhetas
Material: Aço inoxidável ferrítico.
Requisitos: Devem ter bom desempenho termodinâmico, resistência à temperatura de trabalho, bom comportamento à vibrações e resistência a erosão/corrosão.
Características: Boa resistência à temperaturas elevadas, amortecimento de vibrações e resiste bem à erosão.
Expansores
Material: blocos de aço inoxidável ferrítico 12%Cr e estrutura aço carbono fundido.
Características: No primeiro estágio podem estar colocados em arco ou em forma de anel e são usinados individualmente, encaixados e soldados. No estágio intermediário, são soldados (devido à alta pressão). E no estágio final são fundidos (pressão menor).
Selagem
Material: Resistentes a corrosão (aço inoxidavel ou superligas como monel, inconel, hastelloy, etc...).
Mancais radiais (apoio)
Material: Aço, bronze ou ferro fundido, sempre revestidos por uma camada de metal patente.
Características: Os moentes devem ser usinados de forma que tenham um bom acabamento superficial, pois, qualquer problema/irregularidade na formação da bolsa de óleo implica no mal funcionamento do mancal.
Mancais de escora
Material: São revestidos por uma camada de metal patente.
Características: O colar de escora, onde se apoiam as pastilhas, podem ser integradas com o eixo (os dois com mesmo material) ou não integrados (material do colar diferente ou com tratamento térmico diferente, para aumentar a dureza e reduzir o desgaste).
OBS: Sempre realizar manutenções prevetivas, testes, inspeções. Sempre atendendo as modalidades de revisão básica (obrigatória em curto espaço de tempo) e revisão comleta (após 2 anos de uso ou mais).
CONSULTA E AGRADECIMENTO ESPECIAL À: Professor Otávio Henrique Paiva Martins Fontes por ceder à acesso público na internet sua apostila de onde foi retirado todo esse conteúdo. Nada copiado ou plagiado, mas sim, desenvolvido. Para mais informações fazer o download do arquivo AQUI.
Por: Tarcísio R. Gelaim
13:12
Por:
Unknown
